淺談預付費售電管理系統的構建及應用基于嵌入式系統的網(wǎng)關(guān)在物聯(lián)網(wǎng)的應用

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)展以及計算機技術(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)的基礎上，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現其目的，物聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展中難免有著(zhù)一些不足，這時(shí)，嵌入式系統隨之出現。本文通過(guò)對物聯(lián)網(wǎng)的描寫(xiě)，討論基于嵌入式系統的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)如何研究與實(shí)現的問(wèn)題。

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

1 引言

實(shí)現物與物之間進(jìn)行信息的交流與互換是當今世界的大勢所趨，在社會(huì )信息化愈演愈烈的現在，信息交流，所以物聯(lián)網(wǎng)在互聯(lián)網(wǎng)的基礎上應運而生，并且物聯(lián)網(wǎng)因為其優(yōu)勢，使得應用更為廣泛，目前正備受關(guān)注，為大多數人所看好，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(zhù)或多或少的瑕疵，傳統的物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的缺點(diǎn)。

2 嵌入式系統

嵌入式系統是在計算機技術(shù)的基礎上，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，這種嵌入式系統主要應用的還是對某些產(chǎn)品有著(zhù)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(lái)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(mǎn)足嵌入式系統的硬件要求，并滿(mǎn)足該系統的軟件需要。嵌入式系統的*大特點(diǎn)就是技術(shù)密集化，能夠將一些先進(jìn)的技術(shù)呈現出來(lái)，它同普通的計算機技術(shù)相比較有著(zhù)自己的優(yōu)勢，首先，在硬件方面，嵌入式系統的可封裝、實(shí)用性、專(zhuān)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(shù)，其傳輸速度更快、所需代碼更小，大大的節省了時(shí)間、空間，更有利于信息、數據的傳輸。

隨著(zhù)信息時(shí)代的不斷發(fā)展，人們對于信息的要求也越來(lái)越高，而嵌入式系統正是在這個(gè)階段發(fā)展而來(lái)，它的誕生在一定程度上滿(mǎn)足了人們對于信息技術(shù)的一些高的要求，它也不斷地被應用到各種各樣的領(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)及其設計

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是構成物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，也是物聯(lián)網(wǎng)的基礎，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、遠程監控等三種能力。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(wǎng)絡(luò )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(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò )的應用主要分為無(wú)線(xiàn)與有線(xiàn)，無(wú)線(xiàn)大多通過(guò)藍牙、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )應用，目前在手機、筆記本電腦等方面應用較多，有線(xiàn)的大多有著(zhù)許多的限制，使得在許多方面難以應用。其次，與不同網(wǎng)絡(luò )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(jìn)行數據交流，因此，就需要在其中設計一個(gè)協(xié)議網(wǎng)絡(luò )，從中發(fā)揮作用，進(jìn)行數據交流；遠程監控，在物聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行遠程監控主要是對數據信息進(jìn)行管理和監控，這種監控功能操作簡(jiǎn)單、控制靈活，還可以進(jìn)行集中管理，它不僅可以對自身的網(wǎng)絡(luò )信息進(jìn)行監控，還可以對于其他外面的網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行一定的監控、管理。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在物聯(lián)網(wǎng)中有著(zhù)很高的地位，所以，對于網(wǎng)關(guān)的把控至關(guān)重要，對于其設計也應投入一定的心血。因為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的大多運行環(huán)境差、實(shí)際要求高等相互矛盾的特點(diǎn)，在其硬件的設計上就應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、存儲量大特點(diǎn)的硬件，來(lái)滿(mǎn)足對于物聯(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(zhù)一定的要求，在軟件方面也是如此，因為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)需要對一些接口的數據收集、處理，就需要整個(gè)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(shí)刻掌握著(zhù)其運行方向，滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)運行中對于物聯(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

嵌入式系統同物聯(lián)網(wǎng)之間有著(zhù)密切的聯(lián)系，因為嵌入式系統擁有更強的針對性，而且其可封裝、實(shí)用性、專(zhuān)用性等特點(diǎn)會(huì )更有利于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，因為物聯(lián)網(wǎng)會(huì )有著(zhù)眾多的信息交流、互換，數據傳輸等功能，而傳統的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)有著(zhù)一定的不足，難以滿(mǎn)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(lián)網(wǎng)存在的劣勢進(jìn)行避免與改進(jìn)。

嵌入式系統對于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也是具有很大的推動(dòng)的，因為嵌入式系統大多數應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、數據，并對這些數據進(jìn)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(shù)正在慢慢的應用到現實(shí)社會(huì )中來(lái)，并不斷地普及，例如，現在的智能家居，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)相同的智能傳感對人體的一些變化進(jìn)行反饋，達到數據交換以及獲取。

5 安科瑞物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的應用

安科瑞基于A(yíng)RM架構的嵌入式Linux平臺方案設計開(kāi)發(fā)了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，具備高性?xún)r(jià)比和較高的集成度，該方案采用ARM處理器，以先進(jìn)的電源管理架構達到更低的功耗。網(wǎng)關(guān)通過(guò)RS485串口對電表、水表、氣表等終端設備的實(shí)時(shí)數據進(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)將數據傳輸至云服務(wù)器。調試人員可通過(guò)ANetCM專(zhuān)用調試軟件實(shí)現對物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的本地配置管理以及遠程維護，并可以查看電站實(shí)時(shí)運行情況和實(shí)時(shí)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(cháng)時(shí)間的斷點(diǎn)數據存儲，可在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與系統之間網(wǎng)絡(luò )中斷的情況下，把需上傳的數據存儲在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)內，待網(wǎng)絡(luò )恢復正常之后續傳數據。同時(shí)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(wú)線(xiàn)采集，以解決現場(chǎng)終端設備到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)不方便布線(xiàn)的情況。

數據傳輸支持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。

整機通過(guò)嚴格EMC和高低溫測試，可以確保在嚴酷的現場(chǎng)環(huán)境下穩定工作。

在通訊規約方面，經(jīng)過(guò)不斷的開(kāi)發(fā)擴展，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(mén)子 S7 協(xié)議等。轉發(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、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)對各種終端設備進(jìn)行數據采集，并把數據傳輸給系統的的需求。

6 典型案例

7 結語(yǔ)

通過(guò)基于嵌入式Linux操作系統的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在項目上的實(shí)際應用，充分體現了它的優(yōu)勢，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的整體穩定運行，可以滿(mǎn)足相關(guān)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(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)與邊緣計算技術(shù)，結合有線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)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成本，提高系統集成度，實(shí)現配電房、臺區、分布式新能源發(fā)電（光伏、風(fēng)電）等場(chǎng)景的電力監控、環(huán)境監控、聯(lián)動(dòng)控制等功能，進(jìn)而實(shí)現智能化及無(wú)人值守。

8 產(chǎn)品證書(shū)

參考文獻

[1]張宇鵬.基于嵌入式系統的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)研究與實(shí)現探討[J].農家參謀,2018(10X):1.

[2]王緒海,姚曉峰.基于嵌入式系統的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的設計[J].信息通信,2016(1):64-66.

[3]鄧二偉.基于嵌入式系統的物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電腦與電信,2017(8):16-18.

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2023.1版