[发明专利]一种基于智慧路杆的远程多回路网关及其使用方法

权利要求书

1.一种基于智慧路杆的远程多回路网关，其特征在于，包括：

物联网系统架构，所述物联网系统架构包括设备层、MQTT边缘网关层、物联网云平台层以及应用层；

所述设备层包括微型电脑、传感模块和通信模块，所述微型电脑内还包括网络接口模块和控制器模块，所述网络接口模块负责接收和发送网关与MQTT服务器通信的数据，所述控制器模块用于实现MQTT协议；

所述MQTT边缘网关层由客户端和代理服务器两部分组成，所述代理服务器用于消息路由并且连接有多个客户端，所述客户端是作为消息的发布者和接收者；所述MQTT边缘网关层汇聚采集设备的数据，实现不同设备不同协议的适配，统一转换为MQTT协议，再通过内置的MQTT客户端与物联网云平台以及应用层通信；

所述物联网云平台层和应用层均支持MQTT协议。

2.根据权利要求1所述的一种基于智慧路杆的远程多回路网关，其特征在于，所述设备层上连接有可配置、可插拔的OSGi插件，所述OSGi插件可实现多个串口设备的数据采集和通信功能，所述OSGi插件用于与串口设备的连接和与云端服务器的通信，且与串口设备的连接和与云端服务器的通信功能分别由串口bundle和通信bundle实现。

3.根据权利要求2所述的一种基于智慧路杆的远程多回路网关，其特征在于，所述串口bundle与多路串口设备连接并根据串口设备的不同动态配置串口通信数据格式和波特率参数；所述通信bundle可根据数据来源不同将数据以消息的形式发送到MQTT代理服务器；所述串口bundle与通信bundle之间的通信采用基于事件的实时通信，且串口bundle将实时获取的数据以事件的方式发送给通信bundle。

4.根据权利要求1所述的一种基于智慧路杆的远程多回路网关，其特征在于，所述MQTT协议包括MQTT消息代理和MQTT客户端，所述MQTT客户端直接通过MQTT协议与消息代理连接并通过消息代理进行消息过滤，所述MQTT边缘网关层内置有小型数据库和边缘计算操作系统用于实现边缘存储功能和开发边缘应用。

5.根据权利要求1所述的一种基于智慧路杆的远程多回路网关的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在灯杆节点处部署MQTT边缘通信网关，实现节点周围的物联设备的接入和数据的采集收集；

S2、采用MQTT协议与服务器进行实时通信，MQTT协议不仅网络流量开销小，而且提供三种不同消息传递等级，让消息能按需到达目的地，适应在不稳定工作的网络传输需求；

S3、设备层的控制器模块接收到服务器下发指令并分析处理后，可以对外部连接设备的交换机芯片和继电器开关进行控制，并且可实现对任意回路网络通断及电压输出控制的功能。

6.根据权利要求5所述的一种基于智慧路杆的远程多回路网关的使用方法，其特征在于，所述MQTT的工作原理包括以下步骤：

(1)使用发布/订阅消息的模式，提供一对多的消息发布，并实现应用程序的解耦合；

(2)实现对负载内容进行屏蔽的消息传输；

(3)提供三种消息发布的服务，用户能够针对网络的实际情况以及服务要求选择三种不同的通信质量等级；

(4)支持遗嘱机制，根据用户设置的遗嘱机制，当由于网络因素等非正常原因导致终端连接断开时，将以发布话题的方式通知可能对该终端感兴趣的其他终端。

7.根据权利要求6所述的一种基于智慧路杆的远程多回路网关的使用方法，其特征在于，三种所述不同的通信质量等级分别为：

1、“至多一次”，消息发布完全依赖底层网络的TCP/IP，可能发生消息丢失，这一等级适用于环境数据采集等应用场景，丢失一次数据影响不大，因为不久后还会有第二次的数据发送；

2、“至少一次”，能够确保消息到达，但消息可能会重复发送；

3、“只有一次”，确保消息到达一次，这一等级适用于可靠的消息送达的应用场景。

8.根据权利要求5所述的一种基于智慧路杆的远程多回路网关的使用方法，其特征在于，所述MQTT边缘网关层内置有小型数据库和边缘计算操作系统，根据不同的用户的需要可以灵活地定义物联网的边缘计算的功能，可以采用两条路径，一是微服务的升级模式，允许用户把部分云平台上的功能放在边缘计算平台运行；二是边缘层向云平台层的渗透，利用边缘层的能力实现云平台的部分核心产品及服务，在边缘层实现部分的数据库、存储、安全等功能或服务。