CN106936929A - 一种物联网网关设备、物联网设备组网系统及其组网方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种物联网网关设备，包括标签读取电路；主控电路和至少两种网关通信电路；还公开一种物联网设备组网系统，包括多个含有电子标签和设备通信电路的物联网无线终端设备、所述的物联网网关设备；还公开了一种物联网设备组网系统的组网方法。本发明中一种物联网网关设备通过标签读取电路可一次性同时读取多个物联网无线终端设备的电子标签，实现方式简单、快捷、不需要复杂操作，通过标签携带设备信息的方式保密性好；还可以通过至少两种网关通信电路与物联网无线终端设备进行通信；一种物联网设备组网系统和方法中，物联网网关设备可以快速与多个含有电子标签和设备通信电路的物联网无线终端设备组网，组网效率高且简单方便。
Description
技术领域
本发明涉及物联网领域，尤其是一种物联网网关设备、物联网设备组网系统及其组网方法。
背景技术
物联网中的传感器等物联网无线终端设备在与物联网网关第一次建立网络连接时，通常都需要经过一个无线入网的过程，其过程主要包括：无线设备发现、设备握手、设备注册及绑定等。由于传感器等物联网无线终端设备基于的无线通讯方式多样，如Zigbee/433Mhz/Z-wave/Lora等，且考虑到无线通讯的安全性，在初次与网关连接时，无法直接通过无线通讯（因为没有授权，还没有建立连接）自动与网关建立连接，通常需要通过手动方式触发设备向网关发送无线信号，或借助智能终端设备，通过其安装的客户端软件，采用手动输入、二维码扫描等方式将物联网无线终端设备的设备信息转发给物联网网关。具体流程是：智能终端设备（手机、PAD、笔记本电脑等）获取物联网无线终端设备的设备信息后，必须通过无线（WiFi）或有线（Ethernet）通讯方式，借助路由器、交换机、无线基站等通讯设施，与物联网云平台建立连接，并将设备信息上传到云平台，再由云平台通过GPRS、3G/4G、WiFi等方式将设备信息转发给网关，在网关中完成设备绑定，从而完成物联网无线终端设备的无线组网过程。其中网关与物联网无线终端设备的连接最为复杂，因为大多数物联网网关不带人机交互界面，通常都是采用手机、PAD等智能终端设备安装的客户端软件，采用二维码或条码扫描等方式来添加物联网无线终端设备；存在以下缺点：
1.二维码或条形码需逐个添加、效率较低；
2.二维码或条形码扫描方式保密性不高，任何人都可以添加设备、或通过第三方客户端读取设备信息；
3.纸质二维码或条码标签在遇水、油污等情况下容易损坏、老化、磨损，不适合在恶劣的环境下长时间使用，可能会影响再次识别，导致无法添加设备；
4.有些传感器设备较小，无法贴上二维码或条码。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种无需人工进行扫码、人工触发无线信号添加物联网无线终端设备的物联网网关设备；还相应地提供一种可快速组网的物联网设备组网系统及其组网方法。
本发明所采用的技术方案是：一种物联网网关设备，包括用于读取物联网无线终端设备的电子标签的标签读取电路；
用于根据电子标签所带信息选择相应的网关通信电路与物联网无线终端设备进行通信的主控电路；
至少两种网关通信电路；
所述标签读取电路的输出端与主控电路连接，所述网关通信电路与主控电路连接。
进一步地，所述物联网网关设备还包括以太网通信接口，所述以太网通信接口与主控电路连接。
进一步地，所述网关通信电路包括WIFI电路、433MHz无线通信电路、868MHz无线通信电路、蓝牙电路、ZigBee通信电路、Z-wave通信电路中的至少两个。
本发明所采用的另一技术方案是：一种物联网设备组网系统，包括多个含有电子标签和设备通信电路的物联网无线终端设备、所述的物联网网关设备，所述网关通信电路与设备通信电路连接。
进一步地，所述物联网设备组网系统还包括智能移动终端、云服务器和无线路由器，所述智能移动终端通过网络与云服务器连接，所述云服务器通过网络与无线路由器连接，所述无线路由器与以太网通信接口或WIFI电路连接。
进一步地，所述设备通信电路包括WIFI电路、433MHz无线通信电路、868MHz无线通信电路、蓝牙电路、ZigBee通信电路、Z-wave通信电路中的至少一个。
本发明所采用的另一技术方案是：一种物联网设备组网系统的组网方法，所述组网方法包括以下步骤：
物联网网关设备通过NFC、RFID等无线方式读取多个物联网无线终端设备的电子标签，从而识别所述电子标签所带的信息，以便快速组建物联网广域网或局域网；
所述物联网网关设备根据所述电子标签所带的信息选择相应的网关通信电路与物联网无线终端设备进行通信。
进一步地，所述智能移动终端依次通过云服务器、无线路由器和物联网网关设备的以太网通信接口连接；或者所述智能移动终端依次通过云服务器、无线路由器和物联网网关设备的WIFI电路连接以实现与物联网无线终端设备进行数据交互。
进一步地，所述电子标签所带的信息包括射频类型特征识别码和代表不同射频类型的特征ID。
进一步地，所述电子标签所带的信息还包括设备无线联网方式、设备MAC地址、设备IP地址、设备ID、设备类型、设备厂商ID、数据传输协议和数据传输格式。
本发明的有益效果是：本发明中一种物联网网关设备包括标签读取电路、主控电路和至少两种网关通信电路，通过标签读取电路可一次性同时读取多个物联网无线终端设备的电子标签，实现方式简单、快捷、不需要复杂操作，通过标签携带设备信息的方式保密性好；还可以通过至少两种网关通信电路与物联网无线终端设备进行通信，即可同时支持多种物联网无线终端设备的互联。另外，一种物联网设备组网系统中，物联网网关设备可以快速与多个含有电子标签和设备通信电路的物联网无线终端设备组网，组网效率高且简单方便。最后，一种物联网设备组网系统的组网方法，通过物联网网关设备读取多个物联网无线终端设备的电子标签，并通过电子标签所带信息选择对应的网关通信电路与物联网无线终端设备进行通信，实现组网，方式简单高效。
另外，本发明中一种物联网网关设备通过以太网通信接口还可以实现以太网连接；一种物联网设备组网系统和方法中，智能移动终端通过云服务器、无线路由器和物联网网关设备可以与物联网网关设备进行通信，进而实现智能移动终端与物联网无线终端设备的数据交互。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是本发明中一种物联网网关设备的结构框图；
图2是本发明中一种物联网设备组网系统的一具体实施例示意图；
图3是本发明中一种物联网设备组网系统的组网方法中物联网网关设备与物联网无线终端设备建立通信的一具体实施例流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
一种物联网网关设备，参考图1，图1是本发明中一种物联网网关设备的结构框图，物联网网关设备包括用于读取物联网无线终端设备的电子标签的标签读取电路；
用于根据电子标签所带信息选择相应的网关通信电路与物联网无线终端设备进行通信的主控电路；
至少两种网关通信电路；
标签读取电路的输出端与主控电路连接，网关通信电路与主控电路连接。
本发明中一种物联网网关设备包括标签读取电路、主控电路和至少两种网关通信电路，通过标签读取电路可一次性同时读取多个物联网无线终端设备的电子标签，实现方式简单、快捷、不需要复杂操作，通过标签携带设备信息的方式保密性好；还可以通过至少两种网关通信电路与物联网无线终端设备进行通信，即可同时支持多种物联网无线终端设备的互联。
作为技术方案的进一步改进，参考图2，图2是本发明中一种物联网设备组网系统的一具体实施例示意图，物联网网关设备还包括以太网通信接口，以太网通信接口与主控电路连接。进一步地，以太网通信电接口采用RJ45网口来实现。本发明中一种物联网网关设备通过以太网通信接口还可以实现以太网连接。
作为技术方案的进一步改进，参考图2，图2是本发明中一种物联网设备组网系统的一具体实施例示意图，网关通信电路包括WIFI电路、433MHz无线通信电路、868MHz无线通信电路、蓝牙电路、ZigBee通信电路、Z-wave通信电路中的至少两个。本实施例中，网关通信电路采用蓝牙电路、WIFI电路、ZigBee通信电路、433MHz无线通信电路或868MHz无线通信电路来实现，其中，主控电路包括主控CPU及其外围电路；蓝牙电路通过USB接口或者串口与主控电路连接，WIFI电路通过USB/SDIO接口与主控电路连接，WIFI电路除了可以与物联网无线终端设备进行通信之外，还可以通过无线路由器与云服务器进行通信，实际使用时，多个无线路由器还可以通过交换机与物联网网关设备的WIFI电路或者RJ45接口连接进行数据交互；ZigBee通信电路通过SPI接口或者串口与主控电路连接；433MHz无线通信电路或868MHz无线通信电路通过SPI接口或者串口与主控电路连接；进一步地，标签读取电路包括RFID阅读电路或NFC阅读电路；RFID阅读电路或NFC阅读电路通过I2C/SPI接口与主控电路连接。
作为技术方案的进一步改进，物联网网关设备还包括用于指示物联网无线终端设备与物联网网关设备的通信连接状态的通信状态提示电路，主控电路的输出端与通信状态提示电路的输入端连接。进一步地，通信状态提示电路包括LED提示电路和/或LCD显示电路，可以通过LED提示电路显示不同的颜色代表组网成功或失败，如LED发出红光，代表组网失败；发出绿光，代表组网成功；而利用LCD显示电路，可直接在LCD显示屏显示文字信息提示组网成功或失败。
一种物联网设备组网系统，参考图2，图2是本发明中一种物联网设备组网系统的一具体实施例示意图，包括多个含有电子标签和设备通信电路的物联网无线终端设备、所述的物联网网关设备，网关通信电路与设备通信电路连接；其中，电子标签用于与物联网网关设备的标签读写电路进行配对。物联网无线终端设备包括无线传感器终端、无线传感器模组、无线输入智能终端设备、无线I/O设备等通过无线通讯方式与物联网网关设备通讯的智能终端设备；如传感器、智能仪表、PLC、报警器、数据采集器等，它们都带有一个电子标签，可以使用RFID标签或NFC标签；电子标签不仅可读写而具有回收再利用价值；抗污性强,不容易损毁、使用寿命长。
一种物联网设备组网系统中，物联网网关设备可以快速与多个含有电子标签和设备通信电路的物联网无线终端设备组网，组网效率高且简单方便。RFID/NFC阅读电路可同时读取多个RFID/NFC 标签所带的设备信息,提高组网效率。
作为技术方案的进一步改进，物联网设备组网系统还包括智能移动终端、云服务器和无线路由器，智能移动终端通过网络与云服务器连接，云服务器通过网络与无线路由器连接，无线路由器与以太网通信接口或WIFI电路连接。
一种物联网设备组网系统中，智能移动终端通过云服务器、无线路由器和物联网网关设备可以与物联网网关设备进行通信，进而实现智能移动终端与物联网无线终端设备的数据交互。
作为技术方案的进一步改进，设备通信电路包括WIFI电路、433MHz无线通信电路、868MHz无线通信电路、蓝牙电路、ZigBee通信电路、Z-wave通信电路中的至少一个，不同的物联网无线终端设备可以带相同的设备通信电路或者各自不同的设备通信电路。进一步地，参考图2，图2是本发明中一种物联网设备组网系统的一具体实施例示意图，智能移动终端包括笔记本电脑、手机或PAD。
作为技术方案的进一步改进，参考图2，图2是本发明中一种物联网设备组网系统的一具体实施例示意图，物联网设备组网系统还包括本地控制终端，本地控制终端与以太网通信接口连接，本地控制终端包括电脑，可为台式电脑或笔记本电脑等；利用本地控制终端可以实现对物联网网关设备和物联网无线终端设备的本地控制。
一种物联网设备组网系统的组网方法，组网方法包括以下步骤：
物联网网关设备通过NFC、RFID等无线方式读取多个物联网无线终端设备的电子标签，从而识别电子标签所带的设备信息，以便快速组建物联网广域网或局域网；
物联网网关设备根据设备信息、物联网无线终端设备与联网方式的对应关系匹配对应物联网无线终端设备的联网方式并选择对应联网方式的网关通信电路与物联网无线终端设备进行通信。
一种物联网设备组网系统的组网方法，通过物联网网关设备读取多个物联网无线终端设备的电子标签，并通过电子标签所带信息选择对应的网关通信电路与物联网无线终端设备进行通信，实现组网，方式简单高效。
作为技术方案的进一步改进，智能移动终端依次通过云服务器、无线路由器和物联网网关设备的以太网通信接口连接；或者智能移动终端依次通过云服务器、无线路由器和物联网网关设备的WIFI电路连接以实现与物联网无线终端设备进行数据交互。物联网网关设备与物联网无线终端设备组网成功后，智能移动终端还能通过云服务器、无线路由器（和交换机）和物联网网关设备进行通信，进而实现智能移动终端与物联网无线终端设备的数据交互，智能移动终端可以对物联网网关设备和物联网无线终端设备进行远程控制。
作为技术方案的进一步改进，电子标签所带的信息包括射频类型特征识别码、代表不同射频类型的特征ID、设备无线联网方式、设备MAC地址、设备IP地址、设备ID、设备类型、设备厂商ID、数据传输协议、数据传输格式，电子标签所带信息用于物联网无线终端设备入网、网络握手、物联网无线终端设备识别、物联网无线终端设备注册和物联网无线终端设备绑定。参考图2和图3，图2是本发明中一种物联网设备组网系统的一具体实施例示意图，图3是本发明中一种物联网设备组网系统的组网方法中物联网网关设备与物联网无线终端设备建立通信的一具体实施例流程图，当物联网网关设备的标签读取电路（RFID/NFC阅读电路）与物联网无线终端设备的电子标签建立通讯并配对成功，物联网网关设备进行合理的协调、对网络进行部署，物联网网关设备从电子标签中获取到对应的设备ID、设备类型、数据传输协议、数据传输格式等组网配置参数，并选择通过相应的网关通信电路和物联网无线终端设备组网。
具体地，参考图2和图3，图2是本发明中一种物联网设备组网系统的一具体实施例示意图，图3是本发明中一种物联网设备组网系统的组网方法中物联网网关设备与物联网无线终端设备建立通信的一具体实施例流程图，物联网网关设备的标签读取电路（RFID/NFC阅读电路）读取物联网无线终端设备的电子标签中的射频类型识别码及相关设备ID即代表不同射频类型的特征ID，并根据射频类型识别码和特征ID判断物联网无线终端设备是何种类型的终端：WIFI类型终端、433/868/BLE（蓝牙）射频类型终端、ZigBee/Z-wave类型终端；若判断物联网无线终端设备为WIFI类型终端，则物联网网关设备与WIFI终端通过RFID/NFC阅读电路交换数据，WIFI类型终端获取到物联网网关设备的WIFi电路的SSID码和密码，则WIFI类型终端发起连接请求，物联网网关设备判断是否获取到IP，若获取得到，则连接成功，否则返回重新连接失败信息，WIFI类型终端重新发起连接请求；若判断物联网无线终端设备为433/868/BLE（蓝牙）射频类型终端，则物联网网关设备与433/868/BLE（蓝牙）射频类型终端通过RFID/NFC阅读电路交换数据，物联网网关设备获取到433/868/BLE（蓝牙）射频类型终端的射频ID，物联网网关设备的射频电路进行主动扫描，433/868/BLE（蓝牙）射频类型终端向物联网网关设备发起连接，物联网网关设备判断射频ID是否正确，若正确，则建立通信连接，否则返回连接失败信息至433/868/BLE（蓝牙）射频类型终端，433/868/BLE（蓝牙）射频类型终端重新发起连接请求；若判断物联网无线终端设备为ZigBee/Z-wave类型终端，则物联网网关设备与ZigBee/Z-wave类型终端通过RFID/NFC阅读电路交换数据，ZigBee/Z-wave类型终端获取物联网网关设备的pan-id和信道，并向物联网网关设备发起入网请求，物联网网关设备判断是否收到相应的指令，若有，则ZigBee/Z-wave类型终端成功入网，否则结束入网请求响应。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种物联网网关设备，其特征在于：
包括用于读取物联网无线终端设备的电子标签的标签读取电路；
用于根据电子标签所带信息选择相应的网关通信电路与物联网无线终端设备进行通信的主控电路；
至少两种网关通信电路；
所述标签读取电路的输出端与主控电路连接，所述网关通信电路与主控电路连接。
2.根据权利要求1所述的物联网网关设备，其特征在于：所述物联网网关设备还包括以太网通信接口，所述以太网通信接口与主控电路连接。
3.根据权利要求1或2所述的物联网网关设备，其特征在于：所述网关通信电路包括WIFI电路、433MHz无线通信电路、868MHz无线通信电路、蓝牙电路、ZigBee通信电路、Z-wave通信电路中的至少两个。
4.一种物联网设备组网系统，其特征在于：包括多个含有电子标签和设备通信电路的物联网无线终端设备、权利要求1至3任一项所述的物联网网关设备，所述网关通信电路与设备通信电路连接。
5.根据权利要求4所述的物联网设备组网系统，其特征在于：所述物联网设备组网系统还包括智能移动终端、云服务器和无线路由器，所述智能移动终端通过网络与云服务器连接，所述云服务器通过网络与无线路由器连接，所述无线路由器与以太网通信接口或WIFI电路连接。
6.根据权利要求4或5所述的物联网设备组网系统，其特征在于：所述设备通信电路包括WIFI电路、433MHz无线通信电路、868MHz无线通信电路、蓝牙电路、ZigBee通信电路、Z-wave通信电路中的至少一个。
7.一种物联网设备组网系统的组网方法，其特征在于：所述组网方法包括以下步骤：
物联网网关设备通过无线方式读取多个物联网无线终端设备的电子标签，从而识别所述电子标签所带的信息，以便快速组建物联网广域网或局域网；
所述物联网网关设备根据所述电子标签所带的信息选择相应的网关通信电路与物联网无线终端设备进行通信。
8.根据权利要求7所述的物联网设备组网系统的组网方法，其特征在于：所述智能移动终端依次通过云服务器、无线路由器和物联网网关设备的以太网通信接口连接；或者所述智能移动终端依次通过云服务器、无线路由器和物联网网关设备的WIFI电路连接以实现与物联网无线终端设备进行数据交互。
9.根据权利要求7或8所述的物联网设备组网系统的组网方法，其特征在于：所述电子标签所带的信息包括射频类型特征识别码和代表不同射频类型的特征ID。
10.根据权利要求9所述的物联网设备组网系统的组网方法，其特征在于：所述电子标签所带的信息还包括设备无线联网方式、设备MAC地址、设备IP地址、设备ID、设备类型、设备厂商ID、数据传输协议和数据传输格式。
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