物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)就像一座橋梁，連接感知網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)感知網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)關(guān)之間的數(shù)據(jù)傳輸與交互，包括不同類型感知網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，既能實(shí)現(xiàn)廣域互聯(lián)，也能實(shí)現(xiàn)局域互聯(lián)。

　　

　　圖示1：Ruff 5110 智能網(wǎng)關(guān)

　　本篇文章主要介紹了基于Ruff 5110智能網(wǎng)關(guān)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)智能化管理領(lǐng)域的運(yùn)用及系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從實(shí)際案例層面，全方位了解網(wǎng)關(guān)在物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下的功能及使用。

　地質(zhì)災(zāi)害在線監(jiān)測(cè)解決方案

　　地質(zhì)災(zāi)害在線監(jiān)測(cè)解決方案主要運(yùn)用先進(jìn)的傳感器技術(shù)、信息采集傳輸技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)集成技術(shù)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)，通過(guò)提供專業(yè)監(jiān)測(cè)儀器的定制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)集成、實(shí)施到專業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的產(chǎn)品等服務(wù)，以滑坡在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例，整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)是以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航高精度定位技術(shù)與地下水、深部位移、降雨量等多種傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)相組合為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)滑坡體的隱患狀態(tài)進(jìn)行無(wú)人值守的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的采集監(jiān)測(cè)分析，并預(yù)警預(yù)報(bào)。

　　1）系統(tǒng)組成

　　

　　圖示2：地質(zhì)災(zāi)害在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)圖

　　地址災(zāi)害在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由專業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備和專業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)組成，在設(shè)備感應(yīng)層，傳感器通過(guò)監(jiān)測(cè)采集不同的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)傳輸層進(jìn)行匯總傳輸，Ruff 5110智能網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)將底層監(jiān)測(cè)設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)较到y(tǒng)中，通過(guò)數(shù)據(jù)接口匯入專業(yè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)預(yù)警分析計(jì)算引擎及分析模型，將價(jià)值數(shù)據(jù)推向監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，通過(guò)手機(jī)及web端進(jìn)行瀏覽、查詢、管理、分析，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行預(yù)警及警后處理。

　　

　　圖示3：滑坡在線監(jiān)測(cè)

　　2）監(jiān)測(cè)內(nèi)容

　　序號(hào)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)內(nèi)容使用儀器

　　1地表位移監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)地表整體沉降，滑動(dòng)位移GNSS監(jiān)測(cè)終端

　　2深部位移監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)滑坡體內(nèi)部側(cè)向位移測(cè)斜儀

　　3地表裂縫監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)地裂縫伸縮變化和位錯(cuò)情況裂縫計(jì)

　　4地下水監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)地下水動(dòng)力壓力、水位滲壓計(jì)

　　5土壤含水率監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)土壤中水分含量情況土壤含水率計(jì)

　　6視頻監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)坡體發(fā)生地的影像變化信息視頻攝像機(jī)

　　農(nóng)業(yè)智能化管理

　　對(duì)于農(nóng)作物來(lái)說(shuō)，空氣的溫濕度、土壤的溫濕度、土壤的PH值、光照的強(qiáng)度以及空氣二氧化碳等數(shù)據(jù)都是影響農(nóng)作物生長(zhǎng)質(zhì)量的重要因素。目前，越來(lái)越多的瓜果蔬菜、水產(chǎn)養(yǎng)殖、溫室花卉都開(kāi)始采取物聯(lián)網(wǎng)手段進(jìn)行智能化管理，從而實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的智能化管理及生長(zhǎng)。

　　1）系統(tǒng)組成

　　

　　圖示4：Ruff 智慧農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)架構(gòu)圖

　　如上圖，當(dāng)傳感器將菜園的各個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行精確采集之后，數(shù)據(jù)會(huì)進(jìn)行上報(bào)，在上報(bào)傳輸?shù)倪^(guò)程中，MCU 和Ruff智能網(wǎng)關(guān)成為底層數(shù)據(jù)與云端服務(wù)的關(guān)鍵中間層級(jí)，以菜園數(shù)據(jù)上報(bào)的通訊協(xié)議為 ZigBee 為例，那么 MCU 最好選擇一個(gè)帶有 ZigBee 模塊的 MCU。

　　數(shù)據(jù)通過(guò)控制器進(jìn)行集合匯總及格式轉(zhuǎn)換之后，Ruff智能網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收及上傳。Ruff 智能網(wǎng)關(guān)的以太網(wǎng)和 GPRS 等遠(yuǎn)程通信功能，將本地局域網(wǎng)采集的信息發(fā)送到遠(yuǎn)端的服務(wù)器或云端，通過(guò)專家系統(tǒng)分析處理后分發(fā)的指令，通過(guò) Ruff 智能網(wǎng)關(guān)發(fā)送到局域網(wǎng)內(nèi)相應(yīng)設(shè)備執(zhí)行，服務(wù)器或云端同時(shí)做好數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及其他業(yè)務(wù)接口控制等。

　　2）監(jiān)測(cè)內(nèi)容

　　 將需要采集的數(shù)據(jù)通過(guò)光照傳感器、空氣溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器以及土壤溫濕度傳感器進(jìn)行采集，準(zhǔn)確獲取農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)； 　　 通過(guò) Ruff 物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)將傳感器采集到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)通過(guò) ZigBee 協(xié)議被 Ruff 物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)采集； 　　 除了傳感器獲取各項(xiàng)環(huán)境數(shù)據(jù)，對(duì)于遠(yuǎn)程控制設(shè)備，也需要通過(guò) Ruff節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)； 　　 Ruff 物聯(lián)網(wǎng)智能網(wǎng)關(guān)通過(guò)節(jié)點(diǎn)采集到各項(xiàng)數(shù)據(jù)之后，通過(guò) MQTT 傳輸協(xié)議上傳到云端，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及處理； 　　 云端分析處理完數(shù)據(jù)之后，反饋到終端應(yīng)用，包括手機(jī)端及 PC 端等，讓客戶實(shí)時(shí)獲取菜園農(nóng)作物生長(zhǎng)情況及遠(yuǎn)程管理； 　　 此外，數(shù)據(jù)到達(dá)終端之后，還可以提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能、曲線圖功能以及數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，讓客戶全方位的了解菜園的生長(zhǎng)情況。

　　

　　圖示5：智慧菜園手機(jī)端

　　nRuff 5110智能網(wǎng)關(guān)：軟件定義硬件

　　Ruff 5110智能網(wǎng)關(guān)是一款可以由軟件定義的通用型工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，擁有豐富的工業(yè)驅(qū)動(dòng)庫(kù)，可以覆蓋工業(yè)自動(dòng)化、能源采集、光伏運(yùn)維、智慧農(nóng)業(yè)、智能環(huán)測(cè)等眾多物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，用戶只需安裝不同的軟件就可以實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)景的應(yīng)用，此外還提供豐富的二次開(kāi)發(fā)接口，用戶只需使用JavaScript語(yǔ)言就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件設(shè)備的二次開(kāi)發(fā)。

　　與傳統(tǒng)的工業(yè)網(wǎng)關(guān)相比，Ruff 5110具備以下特性：

　　1）豐富的硬件接口：擁有豐富的硬件接口，支持多種設(shè)備的連接，包括西門(mén)子、三菱、施耐德、臺(tái)達(dá)、羅克韋爾等主流PLC，同時(shí)能連接逆變器、電表等設(shè)備；

　　2）快速完成配置：提供配置工具，操作人員只需連接設(shè)備，輸入IP地址，按步驟配置文件，即可快速完成配置；

　　3）二次開(kāi)發(fā)更便捷：二次開(kāi)發(fā)使用JS語(yǔ)言，程序員無(wú)需學(xué)習(xí)嵌入式驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)；

　　4）遠(yuǎn)程維護(hù)與診斷：用戶通過(guò)web遠(yuǎn)程即可完成對(duì)設(shè)備的OTA，包括故障診斷及修復(fù)升級(jí)等；

　　5）邊緣計(jì)算：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)到達(dá)網(wǎng)關(guān)這一層就能完成聚合、優(yōu)化、篩選等數(shù)據(jù)處理。

　　

　　圖示6：Ruff 5110 智能網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)圖

　　Ruff 智能網(wǎng)關(guān)的硬件資源如下所示：

　　 處理器為TI公司AM3352 CortexA8微處理器，工作頻率600MHz； 　　 芯片內(nèi)置256MDDR3的 SDRAM，256MB的用戶可編程 Flash； 　　 板載基于SPI接口的256Mbit的 可編程 Flash； 　　 板載64Kbit的基于I2C接口的eeprom； 　　 2 路 100M 自適應(yīng)以太網(wǎng)； 　　 4 路 RS-485 或者 RS-232接口； 　　 2路 USB Host 接口 　　 1路 DB9調(diào)試串口 　　 1路 miniPCle 　　 1個(gè)功能按鍵 　　 2G/4G/GPS/WIFI/ZigBee（可選）