1.本发明涉及通信设备技术领域，尤其是一种多制式融合网关及其实现方法。
背景技术：2.随着物联网应用场景多样化的发展，边缘层设备接入方式及通信类型越来越多，边缘网关作为终端网络的通信和控制中枢，能够实现边缘接入设备的统一管理，完成不同类型设备和通信网络之间的协议转换。在现有边缘网络接入技术中，短距离接入技术包括wifi、rj45、zigzbee、lora、rs232等技术，长距离接入技术包括4g通信、nb-iot等技术。
3.目前，接入技术的多样限制数据的汇聚和联合处理能力，无法实现数据的统一管理和数据处理的及时响应。另外，现有网关功能比较单一，无法同时实现多种终端接入，完成相关通信协议转换。
技术实现要素：4.有鉴于此，本发明实施例提供一种多制式融合网关及其实现方法，能够实现多种类型终端与多种通信网络之间的大数据实时接入和控制。
5.本发明的一方面提供了一种多制式融合网关，包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括h3-core主控模块、电源管理模块、系统稳定模块、sd卡槽接口模块、rtc模块、指示灯模块以及通信模块；
6.其中，所述h3-core主控模块分别连接所述电源管理模块、系统稳定模块、sd卡槽接口模块、rtc模块、指示灯模块以及通信模块；
7.所述软件系统包括数据转发模块、数据采集模块、远程维护升级模块、系统自检模块和配置模块。
8.可选地，所述通信模块包括有线通信单元和无线通信单元，其中，所述有线通信单元包括usb接口模块、rs232接口模块、rs485接口模块以及rj45以太网接口；所述无线通信单元包括wifi模块、zigbee模块、lora模块和4g蜂窝网通信模块。
9.本发明实施例的另一方面还提供了一种多制式融合网关的实现方法，包括：
10.响应于启动配置指令，启动配置模块；
11.根据所述配置模块对配置信息进行初始化配置；
12.根据所述初始化配置的配置信息，启动远程维护升级模块、系统自检模块、数据采集模块和数据转发模块；
13.根据所述远程维护升级模块、系统自检模块、数据采集模块和数据转发模块对多制式融合网关进行控制；
14.其中，所述多制式融合网关的硬件系统包括h3-core主控模块、电源管理模块、系统稳定模块、sd卡槽接口模块、rtc模块、指示灯模块以及通信模块；
15.其中，所述h3-core主控模块分别连接所述电源管理模块、系统稳定模块、sd卡槽接口模块、rtc模块、指示灯模块以及通信模块。
16.可选地，所述方法还包括配置信息更新的步骤，该步骤具体包括：
17.建立所述配置模块的配置连接；
18.判断网关的配置信息是否有更新，当所述配置信息不存在更新且持续不更新时间达到5分钟时，结束配置信息更新步骤；当所述配置信息存在更新时，执行以下步骤：
19.当所述数据采集模块和数据转发模块的配置信息有更新时，重启数据采集模块和数据转发模块；
20.当配置模块、远程维护升级模块和系统自检模块的配置信息有更新时，重启网关。
21.可选地，所述方法还包括远程维护和升级的步骤，该步骤具体包括：
22.响应于平台下发的远程维护指令，对网关进行远程维护操作，并将所述远程维护操作的执行结果上报给平台；
23.或者，响应于平台下发的远程升级指令，对所述远程升级指令进行指令校验，校验通过后对网关进行远程升级操作，并将所述远程升级操作的执行结果上报给平台，最后重启网关。
24.可选地，所述方法还包括网关自检的步骤，该步骤具体包括：
25.启动所述系统自检模块后；
26.通过所述系统自检模块判断网关是否产生第一异常状况，若是，则将所述网关的第一异常状况上报至平台，并记录所述网关的异常日志信息，然后定量重启网关；反之，则通过所述系统自检模块判断网关是否产生第二异常状况，若是，则记录所述网关的异常日志信息，对产生异常的对应服务或模型进行维护处理；
27.其中，所述第一异常状况的异常程度大于所述第二异常状况。
28.可选地，所述方法还包括数据采集和数据传输的步骤，该步骤具体包括：
29.通过所述数据采集模块采集数据，将采集到的数据进行内存共享，发送至所述数据转发模块；
30.在所述数据转发模块判断采集到的数据中是否包含传感器操作指令，若是，则根据所述传感器操作指令控制对应的传感器进行操作，并将所述传感器的操作结果上报至平台。
31.本发明的实施例的多制式融合网关，包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括h3-core主控模块、电源管理模块、系统稳定模块、sd卡槽接口模块、rtc模块、指示灯模块以及通信模块；所述软件系统包括数据转发模块、数据采集模块、远程维护升级模块、系统自检模块和配置模块。本发明能够实现多种类型终端与多种通信网络之间的大数据实时接入和控制。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明实施例提供的多制式融合网关的硬件系统的结构示意图；
34.图2为本发明实施例提供的多制式融合网关的软件系统的结构示意图；
35.图3为本发明实施例提供的软件系统的初始化流程图；
36.图4为本发明实施例提供的配置信息更新的步骤流程图；
37.图5为本发明实施例提供的远程维护和升级的步骤流程图；
38.图6为本发明实施例提供的网关自检过程的步骤流程图；
39.图7为本发明实施例提供的数据采集和数据传输过程的步骤流程图。
具体实施方式
40.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
41.下面结合说明书附图，对本发明的具体实现原理进行详细说明：
42.针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种多功能融合的网关，该网关可以实现各种类型终端接入，终端认证、数据优化过滤，敏感数据安全加密、攻击防护等功能。网关安装了linux操作系统，在操作系统上开发终端认证机制，实现终端认证接入；终端通过各种网络接口和通信协议上传数据，开发相应程序进行数据采集和业务管理；根据业务的需要，建立专用的数据通道；开发相应的软件，实现协议的转换、流量监控和攻击防护，保证网关正常运行。
43.在不同的物联网应用场景下，终端类型多样，通信方式各不相同，因此要实现各种终端灵活接入、需要支持多网络融合；随着信息数据量增加，传统网关可能不能同时满足快速大量的信息传递功能，通过多功能融合网关，可以实现多种类型终端，多种通信网络之间的大数据实时接入和控制。
44.本发明的是研发一种多功能融合网关系统，可以多种通信方式采集和传输数据，整个系统架构如图1所示，系统包括h3-core主控模块、电源管理模块、系统稳定模块、sd卡槽接口模块、rtc模块、指示灯模块、usb接口模块、rs232接口模块、rs485接口模块、以及通信模块中的rj45以太网模块、wifi模块、4g通信模块、zigbee、lora模块。
45.其中h3-core主控模块的主要由四核arm cortex-a7的cpu(全志h3芯片)、512m内存、4g容量的emmc和电路板，是整个系统的运行的核心，采用的是ubuntu16.04系统，sd卡槽接口模块通过系统烧录方式以及扩展存储功能，同时该ubuntu16.04系统中添加了系统稳定模块，而提供该主控模块电源的电源管理模块采用mp1482芯片，管理电压的降压稳压，让多功能融合网关系统能稳定可靠长期运行。rct模块，又称实时硬件时钟模块，采用了型号为pcf8563芯片，使用i2c接口对接核心板，利用该芯片的极低功耗的特征，可靠一枚3.3v纽扣电池cr2032，维持长达数年的硬件时钟的计时功能。指示灯模块用于直观的显示系统的工作状态。usb接口模块用于进入外部的usb设备和扩展模块。rs232接口模块，电路采用了sp232芯片，将ttl电平转成rs232电平，为采集设备提供接口。rs485接口模块，电路采用了max485芯片，将ttl电平转成rs485电平，为采集设备提供接口。
46.多功能融合网关系统分别有线及无线，有线则有rs485、rs232、usb接口以及rj45以太网接口，无线则有wifi、zigbee、lora和4g蜂窝网通信。以太网模块,采用了pm44-11bp芯片，是rj45接口的百兆网卡，用于采集终端设备或与平台通信；wifi模块，采用了rtl8723bu芯片，用于连接设备和通信；4g通信模块采用air720d模组，用于与外部监控平台
的网络连接。lora模块采用sx1302芯片，zigbee模块采用cc2530芯片，都是用于设备连接数据采集。
47.如图2所以示，本发明的多功能融合网关系统的软件包含数据转发模块、数据采集模块、远程维护升级模块、系统自检模块和配置模块。其中，采集前的配置初始化工作，需使用专用的配置软件进行采集配置、后台配置和相关的软件系统的配置，如图3所示，具体包括以下步骤：响应于启动配置指令，启动配置模块；
48.根据所述配置模块对配置信息进行初始化配置；
49.根据所述初始化配置的配置信息，启动远程维护升级模块、系统自检模块、数据采集模块和数据转发模块；
50.根据所述远程维护升级模块、系统自检模块、数据采集模块和数据转发模块对多制式融合网关进行控制；
51.其中，所述多制式融合网关的硬件系统包括h3-core主控模块、电源管理模块、系统稳定模块、sd卡槽接口模块、rtc模块、指示灯模块以及通信模块；
52.其中，所述h3-core主控模块分别连接所述电源管理模块、系统稳定模块、sd卡槽接口模块、rtc模块、指示灯模块以及通信模块。
53.如图4所示，本发明实施例的配置信息更新工作流程中，设备配置后需做重新上电的操作。具体地，配置信息更新的步骤具体包括：
54.建立所述配置模块的配置连接；
55.判断网关的配置信息是否有更新，当所述配置信息不存在更新且持续不更新时间达到5分钟时，结束配置信息更新步骤；当所述配置信息存在更新时，执行以下步骤：
56.当所述数据采集模块和数据转发模块的配置信息有更新时，重启数据采集模块和数据转发模块；
57.当配置模块、远程维护升级模块和系统自检模块的配置信息有更新时，重启网关。
58.如图5所示，在本发明的软件远程维护和升级层模块工作流程中，远程维护软件升级，使用转配用的物联网平台进行远程维护和软件升级。
59.所述远程维护和升级的步骤，该步骤具体包括：
60.响应于平台下发的远程维护指令，对网关进行远程维护操作，并将所述远程维护操作的执行结果上报给平台；
61.或者，响应于平台下发的远程升级指令，对所述远程升级指令进行指令校验，校验通过后对网关进行远程升级操作，并将所述远程升级操作的执行结果上报给平台，最后重启网关。
62.本发明实施例的软件系统具备自检功能，如图6所示，本发明实施例通过系统自检模块进行网关自检的工作流程包括以下步骤：
63.启动所述系统自检模块后；
64.通过所述系统自检模块判断网关是否产生第一异常状况，若是，则将所述网关的第一异常状况上报至平台，并记录所述网关的异常日志信息，然后定量重启网关；反之，则通过所述系统自检模块判断网关是否产生第二异常状况，若是，则记录所述网关的异常日志信息，对产生异常的对应服务或模型进行维护处理；
65.其中，所述第一异常状况的异常程度大于所述第二异常状况。
66.本发明实施例安装好采集设备之后，接上对应所需要的采集的设备(如传感器、网络摄像头、各种工业设备等)，设备运行起来即可实现数据采集和传输。具体地，如图7所示，数据采集和数据传输的步骤具体包括：
67.通过所述数据采集模块采集数据，将采集到的数据进行内存共享，发送至所述数据转发模块；
68.在所述数据转发模块判断采集到的数据中是否包含传感器操作指令，若是，则根据所述传感器操作指令控制对应的传感器进行操作，并将所述传感器的操作结果上报至平台。
69.综上所述，本发明的多制式融合通信网关，支持多种通信协议的解析，支持多种通信网络间的互相通信的数据转换(如4g、wifi、lora、zigbee)，能够实现多种类型终端与多种通信网络之间的大数据实时接入和控制。
70.在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
71.此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
72.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
73.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装
置。
74.计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
75.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
76.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
77.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
78.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。
技术特征：1.一种多制式融合网关，其特征在于，包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括h3-core主控模块、电源管理模块、系统稳定模块、sd卡槽接口模块、rtc模块、指示灯模块以及通信模块；其中，所述h3-core主控模块分别连接所述电源管理模块、系统稳定模块、sd卡槽接口模块、rtc模块、指示灯模块以及通信模块；所述软件系统包括数据转发模块、数据采集模块、远程维护升级模块、系统自检模块和配置模块。2.根据权利要求1所述的一种多制式融合网关，其特征在于，所述通信模块包括有线通信单元和无线通信单元，其中，所述有线通信单元包括usb接口模块、rs232接口模块、rs485接口模块以及rj45以太网接口；所述无线通信单元包括wifi模块、zigbee模块、lora模块和4g蜂窝网通信模块。3.一种多制式融合网关的实现方法，其特征在于，包括：响应于启动配置指令，启动配置模块；根据所述配置模块对配置信息进行初始化配置；根据所述初始化配置的配置信息，启动远程维护升级模块、系统自检模块、数据采集模块和数据转发模块；根据所述远程维护升级模块、系统自检模块、数据采集模块和数据转发模块对多制式融合网关进行控制；其中，所述多制式融合网关的硬件系统包括h3-core主控模块、电源管理模块、系统稳定模块、sd卡槽接口模块、rtc模块、指示灯模块以及通信模块；其中，所述h3-core主控模块分别连接所述电源管理模块、系统稳定模块、sd卡槽接口模块、rtc模块、指示灯模块以及通信模块。4.根据权利要求3所述的一种多制式融合网关的实现方法，其特征在于，所述方法还包括配置信息更新的步骤，该步骤具体包括：建立所述配置模块的配置连接；判断网关的配置信息是否有更新，当所述配置信息不存在更新且持续不更新时间达到5分钟时，结束配置信息更新步骤；当所述配置信息存在更新时，执行以下步骤：当所述数据采集模块和数据转发模块的配置信息有更新时，重启数据采集模块和数据转发模块；当配置模块、远程维护升级模块和系统自检模块的配置信息有更新时，重启网关。5.根据权利要求3所述的一种多制式融合网关的实现方法，其特征在于，所述方法还包括远程维护和升级的步骤，该步骤具体包括：响应于平台下发的远程维护指令，对网关进行远程维护操作，并将所述远程维护操作的执行结果上报给平台；或者，响应于平台下发的远程升级指令，对所述远程升级指令进行指令校验，校验通过后对网关进行远程升级操作，并将所述远程升级操作的执行结果上报给平台，最后重启网关。6.根据权利要求3所述的一种多制式融合网关的实现方法，其特征在于，所述方法还包括网关自检的步骤，该步骤具体包括：
启动所述系统自检模块后；通过所述系统自检模块判断网关是否产生第一异常状况，若是，则将所述网关的第一异常状况上报至平台，并记录所述网关的异常日志信息，然后定量重启网关；反之，则通过所述系统自检模块判断网关是否产生第二异常状况，若是，则记录所述网关的异常日志信息，对产生异常的对应服务或模型进行维护处理；其中，所述第一异常状况的异常程度大于所述第二异常状况。7.根据权利要求3所述的一种多制式融合网关的实现方法，其特征在于，所述方法还包括数据采集和数据传输的步骤，该步骤具体包括：通过所述数据采集模块采集数据，将采集到的数据进行内存共享，发送至所述数据转发模块；在所述数据转发模块判断采集到的数据中是否包含传感器操作指令，若是，则根据所述传感器操作指令控制对应的传感器进行操作，并将所述传感器的操作结果上报至平台。
技术总结本发明公开了一种多制式融合网关及其实现方法，多制式融合网关包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括H3-Core主控模块、电源管理模块、系统稳定模块、SD卡槽接口模块、RTC模块、指示灯模块以及通信模块；所述软件系统包括数据转发模块、数据采集模块、远程维护升级模块、系统自检模块和配置模块。本发明能够实现多种类型终端与多种通信网络之间的大数据实时接入和控制，可广泛应用于通信设备技术领域。域。域。
技术研发人员：温振山
受保护的技术使用者：宜通世纪科技股份有限公司
技术研发日：2022.05.25
技术公布日：2022/11/1
