[0001] 本发明涉及水利水文仪器技术领域，尤其涉及一种基于视频图像处理的低功耗边缘计算网关。

[0002] 智慧水利是智慧社会的组成部分，是补短板、强监管的重要抓手，是推进新时代水利现代化的重要举措，也是水利信息化的发展方向，基于视频图像处理技术的水位、流速、流量及漂浮物等的实时在线监测系统是智慧水利的重要组成部分，但其在实际应用过程中，存在以下问题：①所用边缘计算网关功耗大，在野外无电情况下，需配置多块蓄电池及太阳电池板，体积大，应用局限性大；②通信方式单一，不能同时具备无线4G或有线光纤通信的方式，不能远程对装置进行调试和升级，操作麻烦；③所用处理器不利于提高处理速度、完成视频图像处理的边缘计算，大多将视频图像上传至监控中心，依托服务器进行图像处理，耗时耗流，稳定性差。

[0020] 下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

[0021] 如图所示，一种基于视频图像处理的低功耗边缘计算网关，包括嵌入式边缘处理器以及分别与其相连的无线4G通信模块、有线双网卡接口模块、WIFI通信模块及电源控制模块；无线4G通信模块用于给边缘计算网关提供4G网络接入，并同时给有线双网卡接口模块及WIFI通信模块提供网络接入；有线双网卡接口模块用于连接网络设备，并与嵌入式边缘处理器进行信息交互；WIFI通信模块用于给短距传输的传感器或移动式设备提供网络接入；电源控制模块用于控制各接入的电源，降低系统功耗。

[0022] 在本实施例中，无线4G通信模块包括华为ME909S或移远EC20核心模组及SIM卡插槽电路，实现了边缘计算网关的无线4G通信，在无有线光纤接入时，可通过无线4G将数据传输至中心站，支持全网通4G/3G/2G模式。

[0023] 在本实施例中，有线网络接口模块包括Eth0和Eth1电路，可通过软件配置，实现路由或交换功能。当配置成交换功能时，可外接两路网络摄像机，并实现对两路摄像机的视频流的抓取及转发等功能；当配置成路由功能时，其中一路网口配置WAN，另一路网口配置成LAN，LAN可外接路由器或者交换机，以扩充多个网口，可接多路网络设备。

[0024] 在本实施例中，WIFI通信模块采用单天线或多天线方式，其中多天线分为主天线和副天线，主天线可发送和接收数据，副天线只能接收数据。WIFI提供AP、AC网络接入功能，带WIFI功能的传感器或移动式设备可通过WIFI通信模块实现与边缘计算网关的信息交互，并可接入有线光纤或无线4G网络。

[0025] 在本实施例中，电源控制模块包括内部电源控制电路及外部电源控制电路，其中， 嵌入式边缘处理器通过内部电源控制电路与无线4G通信模块、有线双网卡接口模块和WIFI通信模块连接，嵌入式边缘处理器通过外部电源控制电路与网络设备连接，无需工作时，断开无线4G通信模块、有线双网卡接口模块、WIFI通信模块及网络设备的电源，降低功耗。

[0026] 在本实施例中，嵌入式边缘处理器为i.MX6UL，是由恩智浦公司推出的一款基于ARM Cortex‑A7内核的高性能处理器，集成了电源管理模块，降低了外接电源的复杂性，并简化了上电时序，可广泛应用于物联网、工业设备等领域，可满足视频图像处理、网络数据交互及其他传感器信息采集等需求。

[0027] 本发明采用了双网卡网口电路设计，实现与处理器信息交互，同时可根据具体需求，通过软件配置，实现两路网口的路由或交换功能，此外，还可通过外接交换机或路由器，实现多路网络设备的接入；采用了内部电源控制电路及外部电源控制电路，通过内部电源控制电路可控制边缘计算网关内置的无线4G通信模块、有线双网卡接口模块、WIFI通信模块的电源，通过外部电源控制电路可控制外接的网络摄像机、交换机、路由器或其他外接传感器的电源，降低功耗；采用了无线4G通信模块电路设计，实现了边缘计算网关的无线4G通信，在无有线光纤接入时，可通过无线4G将数据传输至中心站，支持全网通4G/3G/2G模式，同时通过有线网络接入的网络设备，也可基于该模块进行网络接入，可远程调试和升级；选用ARM Cortex‑A7内核的i.MX6UL处理器，此处理器接口丰富、运行速度高，满足基于视频图像处理的低功耗边缘计算网关的功能需求。

[0028] 本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。