[0001] 本实用新型涉及网关技术领域，尤其涉及一种低功耗多模网关。

[0002] 在一些网关安装环境中市电不容易提供，需要网关可以电池供电，现有市面网关的功率太大，如使用电池成本较高。

[0003] 当前市面的网关多为单一协议，网关的应用场景受限，灵活度低。

[0004] 因此，有必要提供一种新的低功耗多模网关解决上述技术问题。实用新型内容

[0005] 本实用新型解决的技术问题是提供一种模块化的设计，方便支持多种通信协议实现多模通信，加快了开发速度，降低了产品的开发成本，维护方便的低功耗多模网关。

[0006] 为解决上述技术问题，本实用新型提供的低功耗多模网关包括：低功耗电源管理单元、主电源单元、主控单元、有线通信单元、无线通信单元一、无线通信单元二、无线通信单元三、无线通信单元四、无线通信单元五、GNSS、检测单元、调试接口和数据存储单元，所述低功耗电源管理单元、所述主电源单元、所述有线通信单元、所述无线通信单元一、所述无线通信单元二、所述无线通信单元三、所述无线通信单元四、所述无线通信单元五、所述GNSS、所述检测单元、所述调试接口和所述数据存储单元均与所述主控单元相连接。

[0007] 优选的，所述低功耗管理单元包括低功耗电源单元、低功耗管理主控单元和低功耗射频单元。

[0008] 优选的，所述低功耗管理主控单元通过MCU运行算法控制主控部分的电源和低功耗射频，平时低功耗MCU控制射频进行空中数据检测、扫描，当检测到有效数据之后，打开主电源单元，并发通知给主控单元；低功耗射频单元为周期性的打开一个很短的接收窗口进行信道激活检测，检测到有效数据会产生中断给低功耗MCU。

[0009] 优选的，所述主电源单元包括直流供电接口电路、POE接口电路和DCDC 转换电路。

[0010] 优选的，所述主控单元采用STM32H7系列的MCU；所述有线通信单元为 RMII接口的以太网接口电路，RMII接口部分连接主控MCU，另外一端通过网络变压器以及以太网EMC接口电路连接外部以太网或者POE。

[0011] 优选的，所述无线通信单元一为USB、UART接口的LTE，5G，NB，WIFI 接口，用于将数据通过公网发给服务器。

[0012] 优选的，所述数据存储单元为基于SPI接口的flash电路，用于存放固件、网关属性参数，各个通信单元的参数，系统运行异常日志。

[0013] 优选的，所述检测单元包括电源检测和网关内部的温湿度监测，主控单元根据检测的各个传感器数据分析网关的工作状态，出现异常时发出告警信息给服务器，运维人员根据告警级别进行异常处理。

[0014] 优选的，所述GNSS于多网关、各个无线通信单元之间的时间同步，服务器获取网关的安装位置信息。

[0015] 有益效果

[0016] 1、网关整体采用模块化设计理念，各个功能模块单独设计；

[0017] 2、网关电源分为低功耗电源管理单元和主电源两部分，平时无任务时主控处于掉电状态，低功耗电源管理电源负责监听扫描空中信号，监听到有效数据之后开启主电源唤醒主控正常工作；

[0018] 3、主控可连接多个通信单元，支持多种通信协议；

[0019] 4、通信单元与主控之间的接口统一，可以很方便的实现多种通信协议的支持和切换；

[0020] 5、显著扩大了网关的应用范围(无需太阳能电池板供电，使用锂电池供电)。

[0033] 以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

[0034] 需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中”、“上”、“下”、“横”、“内”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0035] 此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

[0036] 请结合参阅图1‑图12，在本实施例中，低功耗多模网关包括：低功耗电源管理单元，主电源单元，主控单元，有线通信单元，无线通信单元一，无线通信单元二，无线通信单元三，无线通信单元四，无线通信单元五，GNSS，检测单元，调试接口，数据存储单元。

[0037] 其中，多个无线通信单元与主控的接口统一，各个无线通信单元之间解耦独立，通过API对外打通数据接口。

[0038] 低功耗管理单元：

[0039] 低功耗管理单元包含了3部分：低功耗电源单元，低功耗管理主控单元，低功耗射频单元。

[0040] 低功耗电源单元可以实现uA级别的静态电流消耗，主要由2级LDO实现。

[0041] 低功耗管理主控单元和低功耗射频单元是通MCU+RF实现，MCU运行算法控制主控部分的电源和低功耗射频，平时低功耗MCU控制射频进行空中数据检测、扫描，当检测到有效数据之后，打开主电源单元，并发通知给主控。

[0042] 低功耗射频单元是主要是周期性的打开一个很短的接收窗口进行信道激活检测，检测到有效数据会产生中断给低功耗MCU。

[0043] 主电源单元：

[0044] 主电源单元主要包含：直流供电接口电路，POE接口电路，DCDC转换电路。

[0045] 主控单元：

[0046] 主控采用了高性能超值系列的STM32H7系列的MCU，拥有480MHz的最高主频，在需要大数据计算的时候有很好的算力支撑。

[0047] 有线通信单元：

[0048] 有线通信单元主要是指RMII接口的以太网接口电路，RMII接口部分连接主控MCU，另外一端通过网络变压器以及以太网EMC接口电路连接外部以太网或者POE。

[0049] 无线通信单元一：

[0050] 无线通信单元一主要是指USB、UART接口的LTE(CAT1、CAT4)，5G，NB，WIFI接口，用于将数据通过公网发给服务器。接口设计采用了多个兼容设计，支持多种蜂窝网络。

[0051] 无线通信单元二、三、四、五

[0052] 无线通信单元二、三、四、五主要是多模通信单元。各个单元相互独立，采用统一的接口协议可以方便的实现多种无线通信网络的接入。各个通信单元独立开发互不影响。

[0053] 数据存储单元：

[0054] 数据存储单元是基于SPI接口的flash电路，用于存放固件、网关属性参数，各个通信单元的参数，系统运行异常日志。

[0055] 检测单元：

[0056] 检测单元包含了电源检测，网关内部的温湿度监测，主控根据检测的各个传感器数据分析网关的工作状态，出现异常时发出告警信息给服务器，运维人员根据告警级别进行异常处理。

[0057] GNSS：

[0058] 主要用于多网关、各个无线通信单元之间的时间同步，服务器获取网关的安装位置信息。

[0059] 声光单元：

[0060] 主要是用于系统运行状态指示。

[0061] 调试接口：

[0062] 主要用于开发人员、运维人员的开发，维护。

[0063] 与相关技术相比较，本实用新型提供的低功耗多模网关具有如下有益效果：

[0064] 1、网关整体采用模块化设计理念，各个功能模块单独设计；

[0065] 2、网关电源分为低功耗电源管理单元和主电源两部分，平时无任务时主控处于掉电状态，低功耗电源管理电源负责监听扫描空中信号，监听到有效数据之后开启主电源唤醒主控正常工作；

[0066] 3、主控可连接多个通信单元，支持多种通信协议；

[0067] 4、通信单元与主控之间的接口统一，可以很方便的实现多种通信协议的支持和切换；

[0068] 5、显著扩大了网关的应用范围(无需太阳能电池板供电，使用锂电池供电)。

[0069] 至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。