專利名稱：帶傳感槽結(jié)構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)，尤其是一種帶通用傳感槽結(jié)構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)。
背景技術(shù)：
目前，我國物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展還處在初級階段，感知層終端差別大，接口協(xié)議私有化，非標(biāo)準(zhǔn)化，導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成難度大，例如，當(dāng)傳感器件輸出量為模擬信號或數(shù)字信號時，感知層終端需要針對不同類型的輸入量設(shè)計相應(yīng)接口，同時也開發(fā)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，輸入接口與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議耦合度大，復(fù)用性低。此類情況導(dǎo)致應(yīng)用以行業(yè)為界，垂直發(fā)展，形成一個個獨立的“煙囪式”解決方案。信息的管理和互聯(lián)局限在較為有限的行業(yè)內(nèi)，不同應(yīng)用的互通也存在為題，沒有形成真正的物物聯(lián)網(wǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種帶傳感槽結(jié)構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)，該傳感槽結(jié)構(gòu)可以兼容不同輸入類型的傳感元器件，并將各類輸入量歸一化處理為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號供可編程嵌入式系統(tǒng)(LINUX)處理并通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通
fn °按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述帶傳感槽結(jié)構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)包括一個傳感槽結(jié)構(gòu)和通信模塊接口，所述傳感槽結(jié)構(gòu)接收模擬信號或者數(shù)字信號輸入，將輸入信號量處理為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號，提交給做為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的嵌入式LINUX系統(tǒng)，用戶在應(yīng)用層對數(shù)據(jù)做過處理后，通過函數(shù)選擇合適的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，將數(shù)據(jù)以統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)傳輸規(guī)范進(jìn)行封裝，與外界進(jìn)行信息交換。所述傳感槽結(jié)構(gòu)包括模擬信號接至傳感槽模擬輸入端，傳感槽模擬輸入端通過低通濾波器連接AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器的輸出端連接并行串行轉(zhuǎn)換電路，并行串行轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接選通開關(guān)的第一輸入端；數(shù)字信號接至傳感槽數(shù)字輸入端，傳感槽數(shù)字輸入端的輸出端連接選通開關(guān)的第二輸入端；當(dāng)接收為模擬信號時，接收傳感槽模擬輸入端的模擬信號，模擬信號首先通過低通濾波器去除高頻噪聲，然后經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器將模擬串行信號轉(zhuǎn)換為7位并行數(shù)字信號，并行數(shù)字信號經(jīng)過7位并行串行轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號，最終通過選通開關(guān)選擇進(jìn)行輸出；當(dāng)接收為數(shù)字信號時，通過選通開關(guān)選擇接收傳感槽數(shù)字輸入端的數(shù)字信號并進(jìn)行輸出。所述7位并行串行轉(zhuǎn)換電路包括移位寄存器、第一 D型觸發(fā)器、第二 D型觸發(fā)器與脈沖發(fā)生器，所述移位寄存器采用集成電路74LS165，第一 D型觸發(fā)器、第二 D型觸發(fā)器采用集成電路7474，脈沖發(fā)生器采用集成電路NE555 ；脈沖發(fā)生器的3腳接移位寄存器的2腳和第二 D型觸發(fā)器的11腳，移位寄存器的1腳接第一 D型觸發(fā)器的6腳，移位寄存器的9腳接第一 D型觸發(fā)器的1腳和第二 D型觸發(fā)器的12腳，移位寄存器的10腳和第一 D型觸發(fā)器的2腳、4腳以及第二 D型觸發(fā)器的10腳連接+5V電源。所述選通開關(guān)采用集成電路74HC153，AD轉(zhuǎn)換器采用集成電路ADC0809，傳感槽模擬輸入端的8個輸出腳將最多8路模擬輸入通過低通濾波器分別連接AD轉(zhuǎn)換器的沈-28腳及1-5腳，同一時間AD轉(zhuǎn)換器僅可通過25腳、M腳、23腳選擇其中的一路模擬輸入轉(zhuǎn)換為分辨率為7位的數(shù)字信號并進(jìn)行并行輸出，AD轉(zhuǎn)換器的輸出端8、14、15及17-21腳分別連接至移位寄存器的3-5及11-14腳，第二 D型觸發(fā)器的輸出9腳連接選通開關(guān)的6腳；選通開關(guān)的2腳、14腳接選通信號，選通開關(guān)的7腳輸出。所述傳感槽數(shù)字輸入端的輸出2腳連接選通開關(guān)的5腳，選通開關(guān)的2腳、14腳接選通信號，選通開關(guān)的7腳輸出。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明為應(yīng)用層提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的感知層能力調(diào)用接口，統(tǒng)一接口，統(tǒng)一規(guī)范，使網(wǎng)絡(luò)層次變得簡單，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議通信，應(yīng)用解決方案朝著簡單化，標(biāo)準(zhǔn)化和組合化方向發(fā)展，幫助用戶靈活，高效的開發(fā)和集成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，降低物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成技術(shù)門檻，節(jié)省系統(tǒng)開發(fā)成本，縮短應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)周期。


圖1為本發(fā)明的模塊構(gòu)成示意2為本發(fā)明所述傳感槽結(jié)構(gòu)的電路原理圖左半部。圖3為本發(fā)明所述傳感槽結(jié)構(gòu)的電路原理圖右半部。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明提供一種帶有傳感槽結(jié)構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)，其傳感槽可接收各類傳感器件數(shù)據(jù)(包括開關(guān)量、模擬量及數(shù)字量)，同時其內(nèi)置可編程嵌入式操作系統(tǒng)(LINUX)內(nèi)嵌有多種網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，通過參數(shù)設(shè)置可控制各類通信模塊(包括但不限于WiFi，GPRS, WCDMA, EVDO等類型)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。如圖1所示，本發(fā)明包括一個傳感槽結(jié)構(gòu)和通信模塊接口。傳感器件將模擬信號或者數(shù)字信號輸入到傳感槽結(jié)構(gòu)，傳感槽結(jié)構(gòu)將輸入信號量處理為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號，提交給做為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的嵌入式LINUX系統(tǒng)，用戶在應(yīng)用層對數(shù)據(jù)做過處理后，通過函數(shù)選擇合適的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，將數(shù)據(jù)以統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)傳輸規(guī)范進(jìn)行封裝，與外界進(jìn)行信息交換。如圖2，3所示，所述傳感槽結(jié)構(gòu)包括模擬信號接至傳感槽模擬輸入端Jl，傳感槽模擬輸入端Jl通過低通濾波器連接AD轉(zhuǎn)換器U5，AD轉(zhuǎn)換器U5的輸出端連接并行串行轉(zhuǎn)換電路，并行串行轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接選通開關(guān)U6的第一輸入端；數(shù)字信號接至傳感槽數(shù)字輸入端J3，傳感槽數(shù)字輸入端J3的輸出端連接選通開關(guān)U6的第二輸入端；傳感槽結(jié)構(gòu)可接收傳感器件的模擬信號輸入或者數(shù)字信號輸入。當(dāng)傳感器件的輸出為模擬信號時，將模擬信號接至傳感槽模擬輸入端Jl，并通過選通開關(guān)U6 (74HC153的A、B引腳)選擇接收模擬信號。模擬信號首先通過低通濾波器去除高頻噪聲，然后經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器U5 (ADC0809)將模擬串行信號轉(zhuǎn)換為7位并行數(shù)字信號，并行數(shù)字信號經(jīng)過7位并行串行轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號，最終通過選通開關(guān)U6選擇進(jìn)行輸出；當(dāng)傳感器件的輸出為數(shù)字信號時，將數(shù)字信號接至傳感槽數(shù)字輸入端J3，通過選通開關(guān)TO (74HC153的A、B引腳)選擇接收傳感槽數(shù)字輸入端J3的數(shù)字信號并進(jìn)行輸出。
所述7位并行串行轉(zhuǎn)換電路包括移位寄存器U3、第一D型觸發(fā)器U8A、第二D型觸發(fā)器U8B與脈沖發(fā)生器U1，所述移位寄存器U3采用集成電路74LS165，第一 D型觸發(fā)器U8A、第二 D型觸發(fā)器U8B采用集成電路7474，脈沖發(fā)生器Ul采用集成電路NE555 ；脈沖發(fā)生器Ul的3腳接移位寄存器U3的2腳和第二 D型觸發(fā)器U8B的11腳，移位寄存器U3的1腳接第一 D型觸發(fā)器U8A的6腳，移位寄存器U3的9腳接第一 D型觸發(fā)器U8A的1腳和第二 D型觸發(fā)器U8B的12腳，移位寄存器U3的10腳和第一 D型觸發(fā)器U8A的2腳、4腳以及第二D型觸發(fā)器U8B的10腳連接+5V電源。并行數(shù)字信號經(jīng)過上述由移位寄存器(74LS165)、D型觸發(fā)器(7474)與脈沖發(fā)生器(NE55Q構(gòu)成的7位并行串行轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號進(jìn)行輸出。所述選通開關(guān)TO采用集成電路74HC153，AD轉(zhuǎn)換器TO采用集成電路ADC0809，傳感槽模擬輸入端Jl的8個輸出腳將最多8路模擬輸入通過低通濾波器分別連接AD轉(zhuǎn)換器U5的26-28腳及1-5腳，但同一時間AD轉(zhuǎn)換器U5僅可通過25腳(addO)、24腳(addl)、23腳(add》選擇其中的一路轉(zhuǎn)換為分辨率為7位的數(shù)字信號并進(jìn)行并行輸出，addO、addl、add2組成的3位二進(jìn)制數(shù)從低到高依次代表IN0-IN7路輸入；AD轉(zhuǎn)換器U5的輸出端8、14、15及18-21腳分別連接至移位寄存器U3的3-5及11-14腳，第二 D型觸發(fā)器U8B的輸出9腳連接選通開關(guān)U6的6腳；選通開關(guān)U6的2腳、14腳接選通信號，選通開關(guān)U6的7腳輸出。所述傳感槽數(shù)字輸入端J3的輸出2腳連接選通開關(guān)U6的5腳。在各個集成電路電源腳(+5V)和地線腳之間放置0. Iu的旁路電容。74HC153的A、B引腳輸入選通信號為0，0時，7腳輸出模擬信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器和并行串行轉(zhuǎn)換電路輸出的信號，當(dāng)74HC153的A、B引腳輸入選通信號為1，0時，7腳輸出傳感槽數(shù)字輸入端J3輸出的信號Din。本發(fā)明工作原理為(1)通過可兼容模擬信號與數(shù)字信號輸入的傳感槽結(jié)構(gòu)將傳感器件的輸入處理為符合智能網(wǎng)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號；(2)通過可編程嵌入式操作系統(tǒng)，將傳感槽結(jié)構(gòu)輸出的數(shù)字信號進(jìn)行歸一化處理，為應(yīng)用層提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的感知層調(diào)用接口；(3)提供統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)傳輸規(guī)范，通過參數(shù)設(shè)置與連接的通信模塊適配的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，將應(yīng)用層處理后的數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一規(guī)范與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。本發(fā)明將傳感器件接口統(tǒng)一化，適用于連接各類傳感器件，并通過可編程嵌入式操作系統(tǒng)(LINUX)統(tǒng)一傳輸規(guī)范，使網(wǎng)絡(luò)層次變得簡單，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議通信。當(dāng)傳感器件的輸出為開關(guān)信號或者串行模擬信號時，將傳感器件的輸出連接到傳感槽的模擬輸入端，并通過選通開關(guān)選擇接收模擬輸入；當(dāng)傳感器件的輸出為數(shù)字信號時，將傳感器件的輸出連接到數(shù)字輸入端，并通過選通開關(guān)選擇接收數(shù)字輸入。傳感槽結(jié)構(gòu)將各類傳感器件輸入信號歸一化處理為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號輸出，供嵌入式系統(tǒng)進(jìn)一步處理后，通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信。
權(quán)利要求
1.帶傳感槽結(jié)構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)，其特征是包括一個傳感槽結(jié)構(gòu)和通信模塊接口，所述傳感槽結(jié)構(gòu)接收模擬信號或者數(shù)字信號輸入，將輸入信號量處理為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號，提交給做為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的嵌入式LINUX系統(tǒng)，用戶在應(yīng)用層對數(shù)據(jù)做過處理后，通過函數(shù)選擇合適的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，將數(shù)據(jù)以統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)傳輸規(guī)范進(jìn)行封裝，與外界進(jìn)行信息交換。
2.如權(quán)利要求1所述帶傳感槽結(jié)構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)，其特征是所述傳感槽結(jié)構(gòu)包括模擬信號接至傳感槽模擬輸入端(Jl )，傳感槽模擬輸入端(Jl)通過低通濾波器連接AD轉(zhuǎn)換器(U5)，AD轉(zhuǎn)換器(U5)的輸出端連接并行串行轉(zhuǎn)換電路，并行串行轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接選通開關(guān)(U6)的第一輸入端；數(shù)字信號接至傳感槽數(shù)字輸入端(J3)，傳感槽數(shù)字輸入端(J3)的輸出端連接選通開關(guān)(U6)的第二輸入端；當(dāng)接收為模擬信號時，接收傳感槽模擬輸入端(Jl)的模擬信號，模擬信號首先通過低通濾波器去除高頻噪聲，然后經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器(U5)將模擬串行信號轉(zhuǎn)換為7位并行數(shù)字信號，并行數(shù)字信號經(jīng)過7位并行串行轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號，最終通過選通開關(guān)(U6)選擇進(jìn)行輸出；當(dāng)接收為數(shù)字信號時，通過選通開關(guān)(U6)選擇接收傳感槽數(shù)字輸入端(J3)的數(shù)字信號并進(jìn)行輸出。
3.如權(quán)利要求2所述帶傳感槽結(jié)構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)，其特征是所述7位并行串行轉(zhuǎn)換電路包括移位寄存器(U3)、第一 D型觸發(fā)器(U8A)、第二 D型觸發(fā)器(U8B)與脈沖發(fā)生器(Ul )，所述移位寄存器(U3)采用集成電路74LS165，第一 D型觸發(fā)器(U8A)、第二 D型觸發(fā)器(U8B)采用集成電路7474，脈沖發(fā)生器(Ul)采用集成電路NE555 ；脈沖發(fā)生器(Ul)的3腳接移位寄存器(U3)的2腳和第二 D型觸發(fā)器(U8B)的11腳，移位寄存器(U3)的1腳接第一D型觸發(fā)器(U8A)的6腳，移位寄存器(U3)的9腳接第一 D型觸發(fā)器(U8A)的1腳和第二D型觸發(fā)器(U8B)的12腳，移位寄存器(U3)的10腳和第一 D型觸發(fā)器(U8A)的2腳、4腳以及第二 D型觸發(fā)器(U8B)的10腳連接+5V電源。
4.如權(quán)利要求3所述帶傳感槽結(jié)構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)，其特征是所述選通開關(guān)(U6)采用集成電路74HC153，AD轉(zhuǎn)換器(U5)采用集成電路ADC0809，傳感槽模擬輸入端(Jl)的8個輸出腳將最多8路模擬輸入通過低通濾波器分別連接AD轉(zhuǎn)換器(U5)的沈-觀腳及1-5腳，同一時間AD轉(zhuǎn)換器(U5)僅可通過25腳、M腳、23腳選擇其中的一路模擬輸入轉(zhuǎn)換為分辨率為7位的數(shù)字信號并進(jìn)行并行輸出，AD轉(zhuǎn)換器(U5)的輸出端8、14、15及17-21腳分別連接至移位寄存器(U3)的3-5及11-14腳，第二 D型觸發(fā)器(U8B)的輸出9腳連接選通開關(guān)(U6)的6腳；選通開關(guān)(U6)的2腳、14腳接選通信號，選通開關(guān)(U6)的7腳輸出。
5.如權(quán)利要求3所述帶傳感槽結(jié)構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)，其特征是所述傳感槽數(shù)字輸入端(J3)的輸出2腳連接選通開關(guān)(U6)的5腳，選通開關(guān)(U6)的2腳、14腳接選通信號，選通開關(guān)(U6)的7腳輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶傳感槽結(jié)構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)，包括一個傳感槽結(jié)構(gòu)和通信模塊接口，所述傳感槽結(jié)構(gòu)接收模擬信號或者數(shù)字信號輸入，將輸入信號量處理為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號，提交給做為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的嵌入式LINUX系統(tǒng)，用戶在應(yīng)用層對數(shù)據(jù)做過處理后，通過函數(shù)選擇合適的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，將數(shù)據(jù)以統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)傳輸規(guī)范進(jìn)行封裝，與外界進(jìn)行信息交換。其優(yōu)點是本發(fā)明為應(yīng)用層提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的感知層能力調(diào)用接口，統(tǒng)一接口統(tǒng)一規(guī)范，使網(wǎng)絡(luò)層次變得簡單，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議通信，應(yīng)用解決方案朝著簡單化，標(biāo)準(zhǔn)化和組合化方向發(fā)展，幫助用戶靈活，高效的開發(fā)和集成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，降低物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成技術(shù)門檻，節(jié)省系統(tǒng)開發(fā)成本，縮短應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)周期。
文檔編號H04L12/66GK102387095SQ20111032699
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者康才畯 申請人:康才畯