一种集成卫星通讯的网关终端的制作方法

本技术涉及物联网通信设备，尤其涉及一种集成卫星通讯的网关终端。

背景技术：

1、在环境监测、工业监控、农业生产、灾害监测等多个领域，数据的有效采集与可靠传输是保障各领域核心业务顺利开展的关键支撑。

2、当前，数据采集端的主流技术方案均以信号线缆为传输介质，将各类感知传感器与采集器或具备数据采集功能的网关进行物理连接，实现传感器监测数据向采集设备的汇聚。该技术方案在传感器部署数量较少、监测区域范围有限的场景下，能够基本满足数据采集需求，具备一定的实用性。然而，随着各领域业务需求的不断升级，监测区域逐渐从局部扩展到广域、监测参数从单一维度转向多维度综合监测，传感器部署数量大幅增加，上述以有线连接为核心的采集方案在多领域中均暴露出诸多难以克服的缺陷，具体如下：

3、1、安装难度与成本显著增加：大量传感器的部署需要铺设密集的信号线缆，在复杂的应用现场，往往需要进行土建施工、高空作业或地下管线铺设，不仅施工周期长，还需投入大量人力、物力成本，导致整体数据采集系统的建设成本大幅攀升。

4、2、数据采集准确性受信号干扰影响严重：大量信号线缆集中敷设时，不同线缆之间易产生电磁干扰。而各领域常用的模拟信号传感器抗干扰能力较弱，干扰信号会直接叠加到监测数据中，导致采集数据出现偏差，严重影响各领域业务的正常开展。

5、3、故障排查与设备维护效率低下：当某一传感器发生故障时，由于所有传感器均通过线缆与采集设备连接，维护人员需逐一排查每条线缆及对应传感器，才能定位故障点。更换故障传感器时，还需断开原有线缆、重新接线调试，影响业务连续性。

6、进一步分析上述问题的根源，其核心在于当前传感器市场竞争白热化，企业对成本控制极为严格；若额外集成 lora 等无线技术，不仅会增加传感器软硬件集成的复杂度，还将直接推高物料成本，这使得企业难以承受。且成熟的采集器或采集网关，通常还是以rs232/rs485串口作为主要采集接口，无法直接接入无线传感器，进一步限制了无线采集方案在多领域的推广应用。

7、此外，在数据传输端，各领域传统技术方案均依托本地有线网络，通过铺设网线、光缆构建端到端有线传输链路，实现数据向后端平台的传输。该方案在通信环境稳定、地面基础设施完善的场景中，具有传输速率高、数据丢包率低的优势，但在各领域的广域、偏远或复杂场景中，局限性十分明显。但随着各领域对数据传输的部署灵活性与时效性需求日益提升，以 4g、5g 为核心的无线通信技术，凭借部署灵活、覆盖范围广、传输速率高的特点，已逐渐取代传统有线方案，成为环境、工业、农业、灾害等多领域数据传输的主流选择，并实现规模化应用。

8、然而，无论是传统本地网络还是 4g/5g 无线通信，均高度依赖地面通信基础设施（4g/5g通信基站），但在偏远区域，地面通信设施本身就存在建设不完善、覆盖范围不全面的问题，这直接导致 4g/5g 等依赖该基础设施的通信方式，其传输可靠性难以得到有效保障。此外，地面设施易受环境或人为因素损毁，设施损毁后，数据传输链路直接中断，后端平台无法接收数据。即使地面设施未损毁，各领域的复杂环境（如强风、暴雨、电磁干扰等）仍会干扰传输信号，最终导致数据出现丢包、延迟，甚至引发通信完全中断，造成数据传输瘫痪。

9、因此，亟需对现有的网关终端进行改进，以广泛适配各类复杂应用环境。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种集成卫星通讯的网关终端，包括电路板，所述电路板上集成有主控芯片、有线通信接口和无线通信模块；

2、所述有线通信接口包括rs485接口、rs232接口和rj45接口；

3、所述无线通信模块包括蓝牙通信模块、lora通信模块、4g通信模块和卫星通信模块；

4、所述主控芯片分别通过第一电平转换电路和第二电平转换电路对应连接所述rs485接口和所述rs232接口，以及通过以太网接口芯片连接所述rj45接口，并与所述蓝牙通信模块、所述lora通信模块、所述4g通信模块和所述卫星通信模块直接通信连接。

5、优选的，所述第一电平转换电路包括：

6、rs485收发器，所述rs485收发器的数据接收引脚连接所述主控芯片的第一ttl电平发送引脚，所述rs485收发器的数据发送引脚连接所述主控芯片的第一ttl电平接收引脚，所述rs485收发器的总线引脚连接所述rs485接口。

7、优选的，所述总线引脚包括第一总线引脚和第二总线引脚，所述总线引脚与所述rs485接口之间还设有浪涌保护电路，所述浪涌保护电路包括：

8、放电管，所述放电管的第一引脚和第二引脚分别连接所述rs485接口的两个引脚；

9、第一双向tvs管，所述第一双向tvs管的一端通过第一保险丝连接所述放电管的第二引脚，另一端通过第二保险丝连接所述放电管的第一引脚；

10、第二双向tvs管，所述第二双向tvs管的一端连接所述第一双向tvs管的一端，所述第二双向tvs管的另一端接地；

11、第三双向tvs管，所述第三双向tvs管的一端连接所述第一双向tvs管的另一端，所述第三双向tvs管的另一端接地；

12、第一电阻，所述第一电阻的一端分别连接所述第一总线引脚和所述第二双向tvs管的一端，所述第一电阻的另一端分别连接所述第二总线引脚和所述第三双向tvs管的一端；

13、第二电阻，所述第二电阻的一端连接所述第一总线引脚，另一端连接所述rs485收发器的隔离电源引脚；

14、第三电阻，所述第三电阻的一端连接所述第二总线引脚，另一端连接所述rs485收发器的隔离地引脚。

15、优选的，所述第二电平转换电路包括：

16、rs232收发器，所述rs232收发器的数据接收引脚通过第四电阻连接所述主控芯片的第二ttl电平发送引脚，所述rs232收发器的数据发送引脚通过第五电阻连接所述主控芯片的第二ttl电平接收引脚，所述rs232收发器的发送输出引脚和接收输入引脚连接所述rs232接口。

17、优选的，所述主控芯片的串行外设接口连接所述以太网接口芯片的主设备输出从设备输入引脚和主设备输入从设备输出引脚，所述以太网接口芯片的差分发送引脚和差分接收引脚通过外围保护电路连接所述rj45接口，所述rj45接口内置有网络变压器；

18、所述外围保护电路包括：

19、第六电阻，所述第六电阻的一端连接所述差分发送引脚中的第一发送引脚，另一端分别连接第四双向tvs管的一端、第七电阻的一端和所述rj45接口的以太网数据发送负信号引脚；

20、所述第四双向tvs管的另一端接地，所述第七电阻的另一端接入3.3v电压端，所述以太网接口芯片的第四引脚还通过第八电阻接入3.3v电压端，以及通过第一电容接地；

21、第九电阻，所述第九电阻的一端连接所述差分发送引脚中的第二发送引脚，另一端分别连接第五双向tvs管的一端、第十电阻的一端和所述rj45接口的以太网数据发送正信号引脚；

22、所述第五双向tvs管的另一端接地，所述第十电阻的另一端接入3.3v电压端；

23、第十一电阻，所述第十一电阻的一端连接所述差分接收引脚中的第一接收引脚，另一端分别连接第十二电阻的一端和第二电容的一端；

24、所述第十二电阻的另一端通过第三电容接地，所述第二电容的另一端分别连接第六双向tvs管的一端和所述rj45接口的以太网数据接收负信号引脚，所述第六双向tvs管的另一端接地；

25、第十三电阻，所述第十三电阻的一端连接所述差分接收引脚中的第二接收引脚，另一端分别连接第十四电阻的一端和第四电容的一端；

26、所述第十四电阻的另一端通过所述第三电容接地，所述第四电容的另一端分别连接第七双向tvs管的一端和所述rj45接口的以太网数据接收正信号引脚，所述第七双向tvs管的另一端接地。

27、优选的，所述蓝牙通信模块包括蓝牙模组，连接所述主控芯片，所述蓝牙模组具有第一天线接口。

28、优选的，所述lora通信模块包括lora模组，连接所述主控芯片，所述lora模组具有第二天线接口。

29、优选的，所述4g通信模块包括：

30、4g模组，所述4g模组的发送数据引脚和接收数据引脚连接所述主控芯片，所述4g模组具有第三天线接口，且所述4g模组的sim 接口引脚连接有sim卡电路；

31、其中，所述第三天线接口的第一引脚分别连接第十五电阻的一端和第五电容的一端，所述第十五电阻的另一端分别连接第六电容的一端和所述4g模组的射频信号收发引脚，所述第五电容的另一端接地，所述第六电容的另一端接地，所述第三天线接口的其余引脚均接地。

32、优选的，所述卫星通信模块包括：

33、卫星通信模组，所述卫星通信模组的发送数据引脚和接收数据引脚通过逻辑电平转换芯片连接所述主控芯片，所述卫星通信模组具有第四天线接口；

34、其中，所述第四天线接口的第一引脚分别连接第一电感的一端、第七电容的一端和第八电容的一端，所述第一电感的另一端通过第十六电阻连接gnss电源，所述第七电容的另一端接地，所述第八电容的另一端分别连接第九电容的一端和第十电容的一端，所述第九电容的另一端接地，所述第十电容的另一端连接所述卫星通信模组的卫星信号收发引脚；

35、还包括第十一电容和第十二电容，所述第十一电容和所述第十二电容的一端均连接所述gnss电源，另一端均接地，所述第四天线接口的其余引脚均接地。

36、优选的，所述电路板上还集成有emmc存储器，和/或蜂鸣器，和/或指示灯，和/或电源模块，连接所述主控芯片。

37、上述技术方案具有如下优点或有益效果：

38、1）通过集成多类型有线通信接口，能够适配大部分传感器，无需对现有传感器、采集设备进行更换或改造，即可直接接入网关终端，避免了因接口不兼容导致的设备淘汰浪费，大幅降低了各领域现有数据采集系统向更优方案升级的成本，适配多领域有线采集需求；

39、2）主控芯片通过第一电平转换电路、第二电平转换电路分别连接 rs485 接口、rs232 接口，通过以太网接口芯片连接 rj45 接口，保障了不同类型有线接口与主控芯片之间的稳定通信，避免了因电平不匹配、信号传输不稳定导致的数据采集偏差问题，确保有线传感器监测数据能够稳定、准确地传输至网关终端；

40、3）通过集成多模无线通信模块，包含lora 通信模块、4g 通信模块和卫星通信模块，覆盖了短距离、中长距离及无地面基础设施场景下的无线通信需求，突破地面基础设施依赖，保障多场景数据传输可靠性；此外，蓝牙通信模块的集成，为网关终端与周边近距离设备的临时通信提供了便利。在现场维护场景中，维护人员可通过蓝牙连接网关终端，快速完成设备调试、状态检查等操作，无需额外铺设调试线缆，缩短维护时间，提升维护便捷性。

41、4）本实用新型的网关终端同时具备有线通信接口与多类型无线通信模块，为实际应用提供了多元化的选择，相比单一4g通讯方式的网关更加灵活和可靠，可广泛适配环境、工业、农业、灾害等多领域的复杂应用场景，确保数据采集的实时性与连续性。