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    預付費售電管理系統的構建及應用基于嵌入式系統的網關在物聯網的應用

    更新時間:2023-08-07 點擊次數:253

    摘 要:在社會的不斷發展與進步下,信息產業也迎來了自己的繁榮時代,物聯網正是在這樣的背景之下進入了人們的視野。在互聯網的不斷發展以及計算機技術的各種進步之下,物聯網也迎來了一個又一個的突破,物聯網,顧名思義,就是通過一系列的信息傳感設備,按約定的協議,把一些物品通過物聯網域名進行連接,實現物與物之間的信息交換與通信。而物聯網物與物之間的信息交換是基于互聯網的基礎上,通過互聯網來實現其目的,物聯網在發展中難免有著一些不足,這時,嵌入式系統隨之出現。本文通過對物聯網的描寫,討論基于嵌入式系統的物聯網網關如何研究與實現的問題。

    關鍵詞:嵌入式系統 物聯網網關

    1 引言

          實現物與物之間進行信息的交流與互換是當今世界的大勢所趨,在社會信息化愈演愈烈的現在,信息交流更是的,所以物聯網在互聯網的基礎上應運而生,并且物聯網因為其的優勢,使得應用更為廣泛,目前正備受關注,為大多數人所看好,其發展前景也不容小覷,但是,任何東西無論多好、多方便,也會有著或多或少的瑕疵,傳統的物聯網正是如此,而嵌入式系統的出現在一定程度上彌補了傳統的物聯網網關的缺點。

    2 嵌入式系統

          嵌入式系統是在計算機技術的基礎上,同電子技術、通信技術、圖文圖像等一系列技術于一體的系統,這種嵌入式系統主要應用的還是對某些產品有著某些特殊性要求的計算器。嵌入式系統主要由硬件與軟件兩部分來構成,其中硬件主要包括儲存器、控制器以及各種控制端口等,而軟件則主要為操作系統、應用系統等,由于嵌入式系統對于硬件的要求高,所以要在一定程度上保證滿足嵌入式系統的硬件要求,并滿足該系統的軟件需要。嵌入式系統的*大特點就是技術密集化,能夠將一些先進的技術呈現出來,它同普通的計算機技術相比較有著自己的優勢,首先,在硬件方面,嵌入式系統的可封裝、實用性、專用性更高;其次,在軟件方面,嵌入式系統相比較于其它的計算機技術,其傳輸速度更快、所需代碼更小,大大的節省了時間、空間,更有利于信息、數據的傳輸。

    隨著信息時代的不斷發展,人們對于信息的要求也越來越高,而嵌入式系統正是在這個階段發展而來,它的誕生在一定程度上滿足了人們對于信息技術的一些高的要求,它也不斷地被應用到各種各樣的領域中去,推動信息技術的不斷發展,使得社會不斷進步。

    3 物聯網網關及其設計

          物聯網網關是構成物聯網的重要組成部分,也是物聯網的基礎,它所發揮的作用也是不可忽視的。物聯網網關具有感知網絡接入、與不同網絡進行互通、遠程監控等三種能力。首先,感知網絡接入,感知網絡是由許多個功能傳感器組成的,它們可以根據不同的傳感器(例如:攝像頭、錄音器、讀卡器等)從中獲取不同的信息。因為感知網絡從傳感器中獲取信息的方式不同,它們的數據也各有不同。物聯網網關在網絡的應用主要分為無線與有線,無線大多通過藍牙、無線網絡應用,目前在手機、筆記本電腦等方面應用較多,有線的大多有著許多的限制,使得在許多方面難以應用。其次,與不同網絡互通,這也是一項大工程,因為收集信息的傳感器不同,導致獲得的信息就有了不同,這樣數據之間就有了一些差異,難以進行數據交流,因此,就需要在其中設計一個協議網絡,從中發揮作用,進行數據交流;遠程監控,在物聯網中進行遠程監控主要是對數據信息進行管理和監控,這種監控功能操作簡單、控制靈活,還可以進行集中管理,它不僅可以對自身的網絡信息進行監控,還可以對于其他外面的網絡進行一定的監控、管理。

          物聯網網關在物聯網中有著很高的地位,所以,對于網關的把控至關重要,對于其設計也應投入一定的心血。因為物聯網網關的大多運行環境差、實際要求高等相互矛盾的特點,在其硬件的設計上就應在其成本以及能源消耗等方面進行一定的處理,所以,首先要對其進行成本進行一定程度的降低,把能源消耗減少、并對處理器進行處理速度加快等改變。選擇適合的硬件,例如 AT9LSAM9260 等具備處理速度快、兼容性強、存儲量大特點的硬件,來滿足對于物聯網網關硬件的各種要求。物聯網網關不僅在硬件方面有著一定的要求,在軟件方面也是如此,因為物聯網網關需要對一些接口的數據收集、處理,就需要整個框架的分層與完整,加強系統的靈活性,也要注意對系統的控制,時刻掌握著其運行方向,滿足物聯網運行中對于物聯網網關軟件方面的需要。

    4 嵌入式與物聯網的關系

          嵌入式系統同物聯網之間有著密切的聯系,因為嵌入式系統擁有更強的針對性,而且其可封裝、實用性、專用性等特點會更有利于物聯網的發展,因為物聯網會有著眾多的信息交流、互換,數據傳輸等功能,而傳統的物聯網網關有著一定的不足,難以滿足現在的需要,而嵌入式系統在一定程度上是可以對當前物聯網存在的劣勢進行避免與改進。

          嵌入式系統對于物聯網的發展也是具有很大的推動的,因為嵌入式系統大多數應用于一系列的智能技術、智能傳感技術等,而物聯網則需要通過這些智能技術獲得一些信息、數據,并對這些數據進行一定的獲取與交換,從而達到一定的目標。這種嵌入式這能技術正在慢慢的應用到現實社會中來,并不斷地普及,例如,現在的智能家居,可以通過這種智能傳感獲得一定的消息指令,可以方便家居主人的日常,從而達到方便的目的;還有人體傳感器,也是通過相同的智能傳感對人體的一些變化進行反饋,達到數據交換以及獲取。

    5 安科瑞物聯網網關的應用

          安科瑞基于ARM架構的嵌入式Linux平臺方案設計開發了物聯網網關,具備高性價比和較高的集成度,該方案采用ARM處理器,以先進的電源管理架構達到更低的功耗。網關通過RS485串口對電表、水表、氣表等終端設備的實時數據進行采集并解析處理,通過以太網/4G的方式與服務器進行連接,通過物聯網將數據傳輸至云服務器。調試人員可通過ANetCM專用調試軟件實現對物聯網網關的本地配置管理以及遠程維護,并可以查看電站實時運行情況和實時數據。

    其硬件參數如下,具有豐富的硬件接口:

          存儲方面支持USB以及TF卡接口,可擴展存儲空間,能保證長時間的斷點數據存儲,可在物聯網網關與系統之間網絡中斷的情況下,把需上傳的數據存儲在物聯網網關內,待網絡恢復正常之后續傳數據。同時支持完整的報警記錄、日志記錄存儲。

          數據采集方面RS485串口支持多種通道配置和串口通訊參數設置,另外還支持Lora無線采集,以解決現場終端設備到物聯網網關不方便布線的情況。

          數據傳輸支持RJ45以太網口、4G接口,可以通過多種協議上傳給多個系統。

          整機通過嚴格EMC和高低溫測試,可以確保在嚴酷的現場環境下穩定工作。

          在通訊規約方面,經過不斷的開發擴展,目前采集協議支持ModbusRtu/TCP、DL/T645-1997/2007、DL/T698.45-2017、CJT188-2004、IEC103/104、OPC UA、BACNET、

    西門子 S7 協議等。轉發協議支持ModbusTCP(主、從)、104(主、從)、DGJ08-2068-2012 上海建筑能耗、DGJ32/TJ111-2010 江蘇建筑能耗、杭州等地省市能耗、寧夏電力需求側、華云 104 協議、SNMP、MQTT 協議、OPC UA、IEC 61850、Q/GDW 376.1 等。

          能夠保證物聯網網關對各種終端設備進行數據采集,并把數據傳輸給系統的的需求。


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    6 典型案例

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    7 結語

          通過基于嵌入式Linux操作系統的物聯網網關在項目上的實際應用,充分體現了它的優勢,物聯網網關的整體穩定運行,可以滿足相關系統功能設計的各項需求,為系統的運行提供了很好的技術保證。安科瑞憑借在電力行業的多年深耕,通過新的物聯網通信技術與邊緣計算技術,結合有線與無線通信方式,提供的物聯網網關解決方案可有效降低系統成本,提高系統集成度,實現配電房、臺區、分布式新能源發電(光伏、風電)等場景的電力監控、環境監控、聯動控制等功能,進而實現智能化及無人值守。

    8 產品證書

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    參考文獻

    [1]張宇鵬.基于嵌入式系統的物聯網網關研究與實現探討[J].農家參謀,2018(10X):1.

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    [3]鄧二偉.基于嵌入式系統的物聯網研究[J].電腦迷,2016(1):79-80.

    [4]劉玉蘭,王彥卿等.基于嵌入式平臺的物聯網網關關鍵技術研究[J].電腦與電信,2017(8):16-18.

    [5]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2023.1版

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