王丹丹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘 要：在社會(huì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步下，信息產(chǎn)業(yè)也迎來(lái)了自己的繁榮時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)正是在這樣的背景之下進(jìn)入了人們的視野。在互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的各種進(jìn)步之下，物聯(lián)網(wǎng)也迎來(lái)了一個(gè)又一個(gè)的突破，物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義，就是通過(guò)一系列的信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把一些物品通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)域名進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)物與物之間的信息交換與通信。而物聯(lián)網(wǎng)物與物之間的信息交換是基于互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)其目的，物聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展中難免有著一些不足，這時(shí)，嵌入式系統(tǒng)隨之出現(xiàn)。本文通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的描寫，討論基于嵌入式系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)如何研究與實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng) 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

1 引言

實(shí)現(xiàn)物與物之間進(jìn)行信息的交流與互換是當(dāng)今世界的大勢(shì)所趨，在社會(huì)信息化愈演愈烈的現(xiàn)在，所以物聯(lián)網(wǎng)在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生，并且物聯(lián)網(wǎng)因?yàn)槠鋬?yōu)勢(shì)，使得應(yīng)用更為廣泛，目前正備受關(guān)注，為大多數(shù)人所看好，其發(fā)展前景也不容小覷，但是，任何東西無(wú)論多好、多方便，也會(huì)有著或多或少的瑕疵，傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)正是如此，而嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)在一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的缺點(diǎn)。

2 嵌入式系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，同電子技術(shù)、通信技術(shù)、圖文圖像等一系列技術(shù)于一體的系統(tǒng)，這種嵌入式系統(tǒng)主要應(yīng)用的還是對(duì)某些產(chǎn)品有著某些特殊性要求的計(jì)算器。嵌入式系統(tǒng)主要由硬件與軟件兩部分來(lái)構(gòu)成，其中硬件主要包括儲(chǔ)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(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)等，由于嵌入式系統(tǒng)對(duì)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(tǒng)的硬件要求，并滿足該系統(tǒng)的軟件需要。嵌入式系統(tǒng)的*大特點(diǎn)就是技術(shù)密集化，能夠?qū)⒁恍┫冗M(jìn)的技術(shù)呈現(xiàn)出來(lái)，它同普通的計(jì)算機(jī)技術(shù)相比較有著自己的優(yōu)勢(shì)，首先，在硬件方面，嵌入式系統(tǒng)的可封裝、實(shí)用性、專用性更高；其次，在軟件方面，嵌入式系統(tǒng)相比較于其它的計(jì)算機(jī)技術(shù)，其傳輸速度更快、所需代碼更小，大大的節(jié)省了時(shí)間、空間，更有利于信息、數(shù)據(jù)的傳輸。

隨著信息時(shí)代的不斷發(fā)展，人們對(duì)于信息的要求也越來(lái)越高，而嵌入式系統(tǒng)正是在這個(gè)階段發(fā)展而來(lái)，它的誕生在一定程度上滿足了人們對(duì)于信息技術(shù)的一些高的要求，它也不斷地被應(yīng)用到各種各樣的領(lǐng)域中去，推動(dòng)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，使得社會(huì)不斷進(jìn)步。

3 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)及其設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，也是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，它所發(fā)揮的作用也是不可忽視的。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)具有感知網(wǎng)絡(luò)接入、與不同網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互通、遠(yuǎn)程監(jiān)控等三種能力。首先，感知網(wǎng)絡(luò)接入，感知網(wǎng)絡(luò)是由許多個(gè)功能傳感器組成的，它們可以根據(jù)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?yàn)楦兄W(wǎng)絡(luò)從傳感器中獲取信息的方式不同，它們的數(shù)據(jù)也各有不同。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用主要分為無(wú)線與有線，無(wú)線大多通過(guò)藍(lán)牙、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，目前在手機(jī)、筆記本電腦等方面應(yīng)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(yīng)用。其次，與不同網(wǎng)絡(luò)互通，這也是一項(xiàng)大工程，因?yàn)槭占畔⒌膫鞲衅鞑煌?，?dǎo)致獲得的信息就有了不同，這樣數(shù)據(jù)之間就有了一些差異，難以進(jìn)行數(shù)據(jù)交流，因此，就需要在其中設(shè)計(jì)一個(gè)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)，從中發(fā)揮作用，進(jìn)行數(shù)據(jù)交流；遠(yuǎn)程監(jiān)控，在物聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控主要是對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行管理和監(jiān)控，這種監(jiān)控功能操作簡(jiǎn)單、控制靈活，還可以進(jìn)行集中管理，它不僅可以對(duì)自身的網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行監(jiān)控，還可以對(duì)于其他外面的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一定的監(jiān)控、管理。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在物聯(lián)網(wǎng)中有著很高的地位，所以，對(duì)于網(wǎng)關(guān)的把控至關(guān)重要，對(duì)于其設(shè)計(jì)也應(yīng)投入一定的心血。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的大多運(yùn)行環(huán)境差、實(shí)際要求高等相互矛盾的特點(diǎn)，在其硬件的設(shè)計(jì)上就應(yīng)在其成本以及能源消耗等方面進(jìn)行一定的處理，所以，首先要對(duì)其進(jìn)行成本進(jìn)行一定程度的降低，把能源消耗減少、并對(duì)處理器進(jìn)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(qiáng)、存儲(chǔ)量大特點(diǎn)的硬件，來(lái)滿足對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)硬件的各種要求。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)不僅在硬件方面有著一定的要求，在軟件方面也是如此，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)需要對(duì)一些接口的數(shù)據(jù)收集、處理，就需要整個(gè)框架的分層與完整，加強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性，也要注意對(duì)系統(tǒng)的控制，時(shí)刻掌握著其運(yùn)行方向，滿足物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行中對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)軟件方面的需要。

4 嵌入式與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

嵌入式系統(tǒng)同物聯(lián)網(wǎng)之間有著密切的聯(lián)系，因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)擁有更強(qiáng)的針對(duì)性，而且其可封裝、實(shí)用性、專用性等特點(diǎn)會(huì)更有利于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)會(huì)有著眾多的信息交流、互換，數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，而傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)有著一定的不足，難以滿足現(xiàn)在的需要，而嵌入式系統(tǒng)在一定程度上是可以對(duì)當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)存在的劣勢(shì)進(jìn)行避免與改進(jìn)。

嵌入式系統(tǒng)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也是具有很大的推動(dòng)的，因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)大多數(shù)應(yīng)用于一系列的智能技術(shù)、智能傳感技術(shù)等，而物聯(lián)網(wǎng)則需要通過(guò)這些智能技術(shù)獲得一些信息、數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的獲取與交換，從而達(dá)到一定的目標(biāo)。這種嵌入式這能技術(shù)正在慢慢的應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)社會(huì)中來(lái)，并不斷地普及，例如，現(xiàn)在的智能家居，可以通過(guò)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(dá)到方便的目的；還有人體傳感器，也是通過(guò)相同的智能傳感對(duì)人體的一些變化進(jìn)行反饋，達(dá)到數(shù)據(jù)交換以及獲取。

5 安科瑞物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用

安科瑞基于ARM架構(gòu)的嵌入式Linux平臺(tái)方案設(shè)計(jì)開發(fā)了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，具備高性價(jià)比和較高的集成度，該方案采用ARM處理器，以先進(jìn)的電源管理架構(gòu)達(dá)到更低的功耗。網(wǎng)關(guān)通過(guò)RS485串口對(duì)電表、水表、氣表等終端設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并解析處理，通過(guò)以太網(wǎng)/4G的方式與服務(wù)器進(jìn)行連接，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸至云服務(wù)器。調(diào)試人員可通過(guò)ANetCM專用調(diào)試軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的本地配置管理以及遠(yuǎn)程維護(hù)，并可以查看電站實(shí)時(shí)運(yùn)行情況和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

其硬件參數(shù)如下，具有豐富的硬件接口：

存儲(chǔ)方面支持USB以及TF卡接口，可擴(kuò)展存儲(chǔ)空間，能保證長(zhǎng)時(shí)間的斷點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，可在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與系統(tǒng)之間網(wǎng)絡(luò)中斷的情況下，把需上傳的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)內(nèi)，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常之后續(xù)傳數(shù)據(jù)。同時(shí)支持完整的報(bào)警記錄、日志記錄存儲(chǔ)。

數(shù)據(jù)采集方面RS485串口支持多種通道配置和串口通訊參數(shù)設(shè)置，另外還支持Lora無(wú)線采集，以解決現(xiàn)場(chǎng)終端設(shè)備到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)不方便布線的情況。

數(shù)據(jù)傳輸支持RJ45以太網(wǎng)口、4G接口，可以通過(guò)多種協(xié)議上傳給多個(gè)系統(tǒng)。

整機(jī)通過(guò)嚴(yán)格EMC和高低溫測(cè)試，可以確保在嚴(yán)酷的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下穩(wěn)定工作。

在通訊規(guī)約方面，經(jīng)過(guò)不斷的開發(fā)擴(kuò)展，目前采集協(xié)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(xié)議等。轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)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(cè)、華云 104 協(xié)議、SNMP、MQTT 協(xié)議、OPC UA、IEC 61850、Q/GDW 376.1 等。

能夠保證物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)對(duì)各種終端設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并把數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)的的需求。

6 典型案例

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在項(xiàng)目上的實(shí)際應(yīng)用，充分體現(xiàn)了它的優(yōu)勢(shì)，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的整體穩(wěn)定運(yùn)行，可以滿足相關(guān)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的各項(xiàng)需求，為系統(tǒng)的運(yùn)行提供了很好的技術(shù)保證。安科瑞憑借在電力行業(yè)的多年深耕，通過(guò)新的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)與邊緣計(jì)算技術(shù)，結(jié)合有線與無(wú)線通信方式，提供的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)解決方案可有效降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)集成度，實(shí)現(xiàn)配電房、臺(tái)區(qū)、分布式新能源發(fā)電（光伏、風(fēng)電）等場(chǎng)景的電力監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、聯(lián)動(dòng)控制等功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能化及無(wú)人值守。

8 產(chǎn)品證書