[发明专利]一种面向智慧工地的多协议物联网网关

说明书

本发明公开一种智慧工地场景下的多协议物联网网关，包括协议转换模块、外围通信模块和外围供电显示模块；其中协议转换模块具体包括数据判定模块、缓存模块、数据处理模块和信号发射模块；外围通信模块主要包括ZigBee模块、WiFi模块、蓝牙模块、LoRa模块、NB‑IoT模块、以太网模块和USB接口模块；外围供电显示模块主要包括电源模块、复位模块和显示模块。外围电路模块与协议转换模块双向链接，用于进行网关的启动复位以及网关运行情况显示等操作；外围通信模块与数据处理模块单向链接，可以对数据进行接受和转发操作；协议转换模块能够实现各个协议之间的转换以及设置缓存机制，降低丢包的概率以及预防超时重传或错误重传等情况。

技术领域

本发明涉及到无线通信物联网技术领域，具体涉及到智慧工地场景下的一种多协议物联网网关。

背景技术

随着物联网技术和移动通信技术的发展，通信系统的信号传输呈现多协议共存共生的错综复杂情景。目前，建筑施工行业的信息化管理也正在向智能物联网的转型，以国家电网为主要推动力量的电力工程智慧工地建设正在尝试把物联网、移动互联网与基础设施建设相结合，设立具有智能感知功能、综合处理功能与管控功能的智能网关，实现施工现场的实时监控、精确定位、施工管理等。现有智慧工地的传感信号类型种类繁多，使用较多的有短距离通信的蓝牙、WiFi、ZigBee信号，还有4G传输信号、以太网、NB-IoT以及LoRa信号等。

以蓝牙、WiFi、ZigBee为代表的短距离传输协议使用的都是2.4GHz的传输频段，都具有传输距离近的特点。这三种常用的短距离传输协议各有各的优点，蓝牙的安全性更高但是ZigBee传输所需的能耗最小，而WiFi更适合应用于传输流量大的设备。在广域物联网方面，NB-IoT技术是一种基于蜂窝网络的长距离传输技术，可以直接部署在4G之上。与LTE技术相比，NB-IoT的传输特点为覆盖范围广、架构较为优化、连接数量高以及成本功耗低等优点。另外，LoRa技术也是一种适用于远距离传输的传输协议，与NB-IoT相比，LoRa技术工作在非授权频段且是基于扩频通信。对于行业而言，使用工作在非授权的LoRa技术实现一个自组网具有工作灵活和成本低等优点。

目前，有关于多种类型通信网关的研究，例如公布号为CN 108011814 A公开了一种基于窄带物联网的智能网关及其实现办法，该专利实现了NB-IoT协议和LoRa协议之间的转换。但是该网关只完成了一对一的通信协议转换，不能处理和传输多种协议，不能适用于智慧工地等通信接口复杂的网络场景。公布号为CN110708503A公开了一种物联网智能网关系统，该专利包括智能网关和数据管理模块，集成了WiFi和LoRa功能，可以对数据进行转发、存储操作。该网关虽然考虑了数据的存储，但是仅仅对数据进行了转发操作，并没有进行通信协议的转换，无法改变WiFi信号传输距离近的缺陷，也不适用于智能工地的通信组网场景。

发明内容

本发明的目的为设计一种可以应用于智慧工地场景的多协议物联网网关，以解决智慧工地场景中传感器类型种类繁多、信号传输形式多样、信号不能进行集中处理和转换的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供了一种应用于智慧工地场景下的多协议物联网网关，主要包括协议转换模块、外围通信模块、外围供电显示模块。所述的协议转换模块具体包括数据判定模块、缓存模块、数据处理模块、信号发射模块。所述的协议转换模块的各个模块通过信号链接进行数据的交互。所述的外围通信模块主要包括ZigBee模块、WiFi模块、蓝牙模块、LoRa模块、NB-IoT模块、以太网模块、USB接口模块。所述的信号通信模块与数据判断模块通过信号相连，USB接口模块和处理模块相连。所述的外围供电显示模块主要包括电源模块、复位模块、显示模块，且所述的电源模块分别于协议转换模块和外围通信模块相连。

ZigBee模块、WiFi模块、蓝牙模块可以用来接受短距离传输的各个传输类型的信号；LoRa模块、NB-IoT模块可以接受长距离通信的传输类型的信号；以太网模块可以允许RJ45接口接入网关直接与以太网相连，实现数据的交互传输。