一种基于边缘计算网关的监测传输系统的制作方法

本发明属于网关监测技术领域，具体涉及一种基于边缘计算网关的监测传输系统。

背景技术

现有的数据传输方式均存在有用途短板，WiFi、BT、ZigBee等通信方式传输距离近，不能满足远距离数据传输需求；NB-IoT传输依赖运营商基站，在公网信号弱或无公网的地区数据传输效率低，甚至无法进行数据传输；而在数据量大的场景下，势必需要增加流量和带宽开销，运行成本高；低功耗物联网网关需要将采集到的数据先传输到云端服务器进行处理，耗费了一定的时间成本，降低了数据处理的实时性。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于边缘计算网关的监测传输系统，本发明通过利用边缘计算网关边缘节点的数据处理，并通过多模传输终端完成数据的实时传输，提高了数据传输的时效性。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于边缘计算网关的监测传输系统，包括局域通信单元、边缘计算单元和广域传输单元；

其中，所述局域通信单元用于采集N路数据，并将N路数据汇聚发送给所述边缘计算单元；N为大于等于1的正整数；

所述广域传输单元集成多种通信传输模式；

所述边缘计算单元通过检测选择所述广域传输单元中的一种通信传输模式进行数据传输。

优选的，本发明的局域通信单元包括N路采集终端和1个LoRa网关；

N路所述采集终端包括传感器、RTU处理单元和LoRa终端；

所述传感器用于数据采集，并将采集的数据发送给RTU处理单元进行融合处理，之后通过LoRa终端传输至LoRa网关；

所述LoRa网关用于汇聚N路采集终端采集的数据，并通过通信接口将数据传输给所述边缘计算单元。

优选的，本发明的边缘计算单元包括中央处理模块、第一通信接口、第二通信接口、第三通信接口、第四通信接口、信号强度检测模块、宽带检测模块；

所述第一通信接口、第二通信接口、第三通信接口、第四通信接口、信号强度检测模块、宽带检测模块均与所述中央处理模块通信连接；

所述中央处理模块通过所述第四通信接口接收所述局域通信单元采集的数据；

所述中央处理模块根据所述信号强度检测模块和宽带检测模块检测结果选择通过第一通信接口、第二通信接口或第三通信接口将数据传输至所述广域传输单元中。

优选的，本发明的广域传输单元包括第五通信接口、第六通信接口、第七通信接口、北斗短报文通信终端、天通通信终端和4G通信终端；

所述第一通信接口、第五通信接口和北斗短报文通信终端依次通信连接；

所述第二通信接口、第六通信接口和天通通信终端依次通信连接；

所述第三通信接口、第七通信接口和4G通信终端依次通信连接。

优选的，本发明的信号强度检测模块用于实时检测4G信号强度；

所述宽带检测模块用于实时检测宽带载波信号强度。

优选的，本发明的信号强度检测模块检测到4G信号弱或无4G信号时，则控制所述中央处理模块选择天通宽带通信传输的方式进行数据传输；

所述宽带检测模块检测到宽带信号弱时，则控制所述中央处理模块选择北斗报文通信传输的方式进行数据传输；

所述中央处理模块在所述信号强度检测模块和所述宽带检测模块未发出控制信号的情况下，通过4G通信传输的方式进行数据传输。

优选的，本发明的边缘计算单元还包括存储模块、复位模块和北斗/GPS定位模块；

所述存储模块、复位模块和北斗/GPS定位模块均与所述中央处理模块连接；

所述存储模块用于存储所述中央处理模块传输的数据；

所述复位模块用于复位所述第一通信接口、第二通信接口、第三通信接口的通断；

所述北斗/GPS定位模块用于对所述边缘计算单元进行定位。

优选的，本发明的系统还包括供电单元；

所述供电单元用于为所述局域通信单元、边缘计算单元和广域传输单元供电。

优选的，本发明的供电单元包括太阳能供电电源、控制器和蓄电池；

所述太阳能供电电源、控制器和蓄电池依次连接；

所述控制器用于控制切换由所述太阳能供电电源或所述蓄电池进行供电；

所述太阳能供电电源在进行供电的同时，还通过所述控制器对所述蓄电池进行充电。

本发明具有如下的优点和有益效果：

本发明采用多模传输方式(包括北斗短报文、天通宽带及4G等通信方式)，并结合优先级策略，既能实现远距离数据传输，还保障了数据传输的时效性，极大地提高了数据传输的效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的监测传输系统原理框图。

图2为本发明的局域通信单元原理框图。

图3为本发明的边缘计算单元原理框图。

图4为本发明的广域传输单元原理框图。

图5为本发明的供电单元原理框图。

具体实施方式

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

本实施例提供了一种基于边缘计算网关的监测传输系统，如图1所示，本实施例的系统包括局域通信单元、边缘计算单元和广域传输单元。

其中，局域通信单元、边缘计算单元、广域传输单元依次通信连接。

如图2所示，局域通信单元包括采集终端和LoRa网关，采集终端主要由数据采集模块和LoRa终端构成；数据采集模块可采用传感器进行数据的采集，数据采集模块还包括RTU处理单元，传感器、RTU处理单元和LoRa终端依次通信连接；数据采集模块采集到的数据，先经由RTU处理单元进行融合处理，再通过LoRa终端传输至LoRa网关。

本实施例的采集终端可设有多个，表示LoRa网关一次性可接收多个LoRa终端传输的传感器数据，多个传感器数据由LoRa网关进行汇聚，通过通信接口传输至边缘计算单元。

如图3所示，边缘计算单元包括中央处理模块、第一通信接口、第二通信接口、第三通信接口、第四通信接口、信号强度检测模块、宽带检测模块。

第一通信接口、第二通信接口、第三通信接口、第四通信接口、信号强度检测模块、宽带检测模块均与中央处理模块通信连接；中央处理模块通过第四通信接口接收局域通信单元的LoRa网关汇聚的采集数据，再选择通过第一通信接口、第二通信接口或第三通信接口将数据传输至广域传输单元中。

如图4所示，广域传输单元包括第五通信接口、第六通信接口、第七通信接口、北斗短报文通信终端、天通通信终端、4G通信终端；其中，第一通信接口、第五通信接口与北斗短报文通信终端依次通信连接；第二通信接口、第六通信接口与天通通信终端依次通信连接；第三通信接口、第七通信接口与4G通信终端依次通信连接。广域传输单元可对接收到的数据进行4G通信传输、天通通信传输、北斗短报文通信传输，天通通信传输即天通宽带通信传输，在传输方式的选择上，需通过信号强度检测模块、宽带检测模块进行检测，信号强度检测模块用于检测4G信号强度，宽带检测模块用于实时检测宽带载波信号强度。

正常情况下，中央处理模块通过4G通信传输的方式进行传输，即通过第三通信接口、第七通信接口和4G通信终端进行数据传输；当信号强度检测模块检测到4G信号弱时或无4G信号时，中央处理模块可通过天通宽带通信传输的方式进行数据传输，即通过第二通信接口、第六通信接口和天通通信终端进行传输；当宽带检测模块检测到宽带信号弱时，则中心处理模块可通过北斗短报文通信的方式进行数据传输，即同构第一通信接口、第五通信接口和北斗短报文通信终端进行数据传输。

本实施例的边缘计算单元还包括存储模块、复位模块和北斗/GPS定位模块；其中，存储模块、复位模块和北斗/GPS定位模块均与中央处理模块连接。

存储模块用于存储中央处理模块传输的数据，复位模块用于复位第一通信接口、第二通信接口、第三通信接口的通断，北斗/GPS定位模块用于对边缘计算单元进行定位。

本实施例的系统还包括供电单元，该供电单元用于为系统其他单元，局域通信单元、边缘计算单元和广域传输单元供电。

如图5所示，本实施例的供电单元包括太阳能供电电源、控制器、蓄电池；太阳能供电电源和蓄电池通过控制器选择切换为负载进行供电；太阳能供电电源用于为局域通信单元、边缘计算单元和广域传输单元供电的同时，还对蓄电池进行充电；在太阳能供电电源不供电的情况下，也可采用蓄电池进行供电。

本实施例的蓄电池采用锂蓄电池。

本实施例的太阳能供电电源为单晶硅太阳能板，例如，晶科400W光伏发电板等。

本实施例的中央处理模块采用英特尔CPU E5300中央处理器。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。