【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信，具体涉及一种多功能高度集成式新型通信网关及其通信方法。
技术介绍
1、近年来，随着社会经济和科学技术的飞速发展，智慧化升级建设的概念在各行各业备受推崇，如智慧电网能够实现电力设备状态智能监测分析、电网灾害智能感知等，从而提高了电网的风险研判、故障发现及处置能力，基于状态监测的电气设备检修运维方式也逐渐成为发展趋势，同时能够更好地服务于智慧城市建设。
2、然而随着各行业智慧化升级建设进程的加快，出现了一些亟待解决的问题。问题一是数据采集难度较大，一个智能化项目的落地可能需要品类繁多的新型检测设备及传感器来收集信息，但由于这些检测设备的接入数量巨大、接入方式多样化、输出的数据量巨大，加之部分场景布线繁琐、不够灵活，导致现有通信网关的接口功能往往无法满足需要，因此造成数据采集较为困难；此外智能化项目中对数据采集连续性、稳定性要求普遍较高，而传统的通信网关往往难以满足智能化项目这些要求。
3、问题二是在数据安全、数据存储与本地显示方面，由于智能化应用领域中各类监测设备对数据的依赖程度很高，一旦出现网络或者延迟中断就会导致监测数据的时效性大大降低，同时使监测的有效性和用户体验大大降低，因此急需一种能够确保数据时效性的网关设备。而在部分无人值守变电站/所，数据会统一上送至后台，当进行本地巡查时往往难以得到有效的就地显示信息，因此急需一种具备就地人机交互能力的网关设备。
4、问题三是现有的智能化网关设备不能灵活保障各类通讯协议的配置，如在智能化监控领域，环控设备的接入要求与其他各类设备进
5、问题四是现有的智能化网关设备的功能较为单一、集成度较低，如传统的通讯管理机是为传统scada(数据采集与监视控制)系统规约转换而设计的，不能够满足电气设备在线监测系统的要求；现有的一些智能网关产品是为物联网设备接入而设计的，而对传统电气设备及电气在线监测设备的接入能力明显不足。
6、因此，需要设计一种兼具数据采集及转发、视频数据接入及显示、数据存储、边缘计算等多功能高度集成化的新型通信网关及其通信方法。
技术实现思路
1、本专利技术提供的一种多功能高度集成式新型通信网关及其通信方法，主要用于解决现有通信网关功能较为单一，无法满足智能化项目的需求等问题，从而使通信网关具备数据采集及转发、视频数据接入及显示、数据存储、边缘计算、多种软硬件接口等多功能高度集成化的效果。
2、本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
3、一种多功能高度集成式新型通信网关，包括主控模块、接口扩展模块、rs485通信模块、千兆以太网通信模块以及单片机，所述主控模块包括处理器芯片及接口模块，所述接口模块包括第一usb接口、第二usb接口、第一rgmii接口、第二rgmii接口以及uart接口，所述处理器芯片相应的功能引脚分别与所述接口模块的相应接口连接，所述接口扩展模块包括第一集线器芯片、第二集线器芯片，所述第一集线器芯片与所述第一usb接口连接，用于将所述第一usb接口扩展为多路接口后连接至所述rs485通信模块，所述第二集线器芯片与所述第二usb接口连接，用于将所述第二usb接口扩展为多路接口后连接至所述千兆以太网通信模块，所述千兆以太网通信模块还分别与第一rgmii接口、第二rgmii接口连接，用于实现多路千兆以太网通信，所述单片机与所述uart接口连接，并通过其输入输出接口连接外设，所述单片机用于与所述主控模块通信，从而实现所述主控模块对所述外设输入信号的采集及输出信号的控制命令下发。
4、可见，本专利技术通信网关通过将主控模块原有的usb2.0接口进行扩展和转换，可实现多路rs485通信，rs485通信支持多节点连接，可以在一个网络中连接多个传感器和检测设备，并能实现设备之间的数据交换和通信，解决了因检测设备接入数量大导致的数据采集困难问题；另外，rs485通信采用差分信号传输方式，能够有效抵抗外界电磁干扰，从而保证数据通信的稳定性和可靠性，能够满足智能化项目对于采集数据的要求；此外，采用rs485通信较高的数据传输速率，能够支持实时数据的快速传输，满足智能电网、工业自动化等应用场景对数据传输速度的要求。
5、可见，本专利技术通信网关通过将主控模块原有的usb3.0接口进行扩展和转换，生成多路千兆网口，此外还通过千兆以太网芯片和千兆交换机芯片提供多路千兆网口，并分别通过两个rgmii接口进行数据传输，从而使本专利技术通信网关具备大数据交互功能，能够通过多路千兆网络同时满足多路ipc(网络摄像机)及通讯装置的接入要求。
6、可见，本专利技术通信网关还集成有单片机，具备多路开入接入和开出控制。如可支持无源报警信号输入，用于烟雾、水浸、红外检测等各种开关量告警信号的接入；如支持继电器控制信号输出，用于风机、照明等各种开关量设备的输出控制。
7、进一步的方案是，所述处理器芯片采用型号为rk3568j的芯片。
8、可见，本专利技术通信网关采用的rk3568j芯片集成了双核心架构的gpu、高性能vpu以及高效能npu，支持多种视频输入输出接口，可适用于智能nvr、云终端、物联网网关、工业控制等多种场景，内置高效能npu，支持caffe/tensorflow等主流架构模型的一键切换，适用于轻量级ai人工智能、边缘计算等应用场景。
9、进一步的方案是，所述第一usb接口为一路usb2.0接口，所述第一集线器芯片采用usb2.0 hub芯片，用于将一路所述usb2.0接口扩展为四路所述usb2.0接口。
10、所述第二usb接口为一路usb3.0接口，所述第二集线器芯片采用usb3.0hub芯片，用于将一路所述usb3.0接口扩展为四路所述usb3.0接口。
11、进一步的方案是，所述rs485通信模块包括usb转串口芯片、rs485芯片，所述usb转串口芯片用于将两路所述usb2.0接口分别转换为多路串口后连接至所述rs485芯片，所述rs485芯片用于将串口信号转换为rs485总线上的差分信号，以实现数据的远距离稳定传输。
12、进一步的方案是，所述千兆以太网通信模块包括千兆网络适配器、千兆phy芯片、多端口千兆交换机芯片，所述千兆网络适配器用于将四路所述usb3.0接口转换为多路千兆网口，千兆phy芯片与所述第一rgmii接口连接，所述多端口千兆交换机芯片与所述第二rgmii接口连接，并提供多路千兆网口，所述千兆以太网通信模块通过多路千兆网口实现多路网络摄像机的接入。
13、进一步的方案是，还包括无线通信模块，所述无线通信模块包括4g通信模块、wifi/bt模块，所述4g通信模块与所述第一集线器芯片扩展后的一路usb2.0接口连接，用于进行远距离高速传输。
14、可见，本专利技术通信网关还集成了4g通信模块，使通信网关具备了远距离无线通讯功能，4g通信模块支持高速数据传输，能够提供高本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多功能高度集成式新型通信网关，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多功能高度集成式新型通信网关，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的多功能高度集成式新型通信网关，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的多功能高度集成式新型通信网关，其特征在于：
5.根据权利要求3所述的多功能高度集成式新型通信网关，其特征在于：
6.根据权利要求3所述的多功能高度集成式新型通信网关，其特征在于：
7.根据权利要求1-6任一项所述的多功能高度集成式新型通信网关，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的多功能高度集成式新型通信网关，其特征在于：
9.一种多功能高度集成式新型通信网关的通信方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任一项所述的一种多功能高度集成式新型通信网关，包括：
10.根据权利要求9所述的多功能高度集成式新型通信网关的通信方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种多功能高度集成式新型通信网关，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多功能高度集成式新型通信网关，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的多功能高度集成式新型通信网关，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的多功能高度集成式新型通信网关，其特征在于：
5.根据权利要求3所述的多功能高度集成式新型通信网关，其特征在于：
6.根据权利要求3所述的多功能高度集成式新型...
【专利技术属性】
技术研发人员：张文平，周作宏，张志胜，陈富喜，姚鹏，詹文雯，周叶，林晓娜，郑献楠，
申请(专利权)人：珠海万力达电气自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：
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