一种网关及智慧城市管理系统技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种网关及智慧城市管理系统。
背景技术
智慧城市就是运用信息和通信手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关
键信息，从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能
响应。其实质是利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造
更美好的生活，促进城市的和谐、可持续成长。智慧城市具有大量的神经末梢，延伸至城市
的方方面面，而这些神经末梢通常是不同功能或型号的传感器。传感器对各类数据进行采
集，再通过有线或无线的链路传输至智慧城市的管理平台，以进一步挖掘数据的价值。
在大数据时代，随着人们对于事物之间混杂性的承认和研究，传感器读取并存储
的海量数据的价值更是无法估量。对于智慧城市的建设，如何快速、高效、大量的读取各传
感器中的数据变得十分重要。
发明人经研究发现，现有技术中，采用统一的接口电路可以适应多种接口类型的
传感器，提高了设备的通用性。但是，现有技术中存在单个接口电路只能接入单个传感器的
问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种网关，通过设置具有多个接线端子的接口
电路，可以同时接入多个传感器，从而解决现有技术中单个接口电路只能接入单个传感器
的问题。
本发明的另一目的在于提供一种智慧城市管理系统，通过设置具有多个接线端子
的接口电路，可以同时接入多个传感器，从而解决现有技术中单个接口电路只能接入单个
传感器的问题，实现对城市的智能监控管理。
为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：
一种网关，用于与服务器通信。所述网关包括接口电路、与所述接口电路连接的多
个传感器、与所述接口电路连接的第一单片机以及与所述第一单片机通信连接的第二单片
机，所述接口电路包括多个接线端子，各所述接线端子的一端分别与各所述传感器连接、另
一端分别与所述第一单片机连接。
各所述传感器感应不同的待检测信号生成不同的感应信号并通过各所述接线端
子分别发送至所述第一单片机，所述第一单片机对所述感应信号进行采样量化处理并发送
至所述第二单片机，所述第二单片机根据预设阈值对经过采样量化后的感应信号进行比较
处理并将与所述预设阈值相匹配的感应信号发送至所述服务器。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述网关中，各所述接线端子分别包括多个引
脚，所述多个引脚包括电源引脚、接地引脚以及输入/输出引脚，所述输入/输出引脚一端与
所述传感器连接、另一端与所述单片机连接。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述网关中，所述多个接线端子中的任意一个
接线端子的电源引脚为多个，同一接线端子的各所述电源引脚的电压幅值不同。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述网关中，所述多个接线端子中的任意一个
接线端子的电源引脚为3个且电压幅值分别为3.3V、5V以及12V。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述网关中，所述多个接线端子中的任意一个
接线端子的输入/输出引脚为多个，同一接线端子的各所述输入/输出引脚的类型不同。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述网关中，所述多个接线端子中的任意一个
接线端子的所述输入/输出引脚包括电压模拟型引脚、电流模拟型引脚、数字信号引脚、IIC
引脚、SPI引脚、TTL引脚、RS232引脚以及RS485引脚中的至少一种。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述网关中，所述多个接线端子中的任意一个
接线端子的接地引脚包括电源地引脚、模拟地引脚以及数字地引脚中的至少一种。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述网关中，所述接线端子为6个，分别为第一
接线端子、第二接线端子、第三接线端子、第四接线端子、第五接线端子以及第六接线端子。
所述第一接线端子和第二接线端子的输入/输出引脚包括电压模拟型引脚、电流
模拟型引脚以及数字信号引脚，所述第三接线端子的输入/输出引脚包括电压模拟型引脚、
电流模拟型引脚以及IIC引脚，所述第四接线端子的输入/输出引脚包括SPI引脚，所述第五
接线端子的输入/输出引脚包括TTL引脚和RS232引脚，所述第六接线端子的输入/输出引脚
包括RS232引脚和RS485引脚。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述网关中，所述第一接线端子和第二接线端
子的接地引脚包括模拟地引脚、数字地引脚以及电源地引脚，所述第三接线端子的接地引
脚包括数字地引脚和电源地引脚，所述第四接线端子、第五接线端子以及第六接线端子的
接地引脚包括电源地引脚。
在上述基础上，本发明实施例还提供了一种智慧城市管理系统，所述系统包括多
个所述的网关以及与各所述网关通信连接的服务器；
与任意所述网关连接的所述多个传感器组成城市智能交通、城市智能环境、城市
智能公共安全、城市智能建筑或城市智能能源中的一部分，用于对城市中对应部分的各种
待检测信号进行检测；
所述服务器根据组成所述城市智能交通、城市智能环境、城市智能公共安全、城市
智能建筑或城市智能能源部分的传感器的检测信号，生成检测数据且通讯所述检测数据至
应用平台，所述应用平台根据所述检测数据完成对城市的交通、智能环境、公共安全、城市
智能建筑或能源的调研；
所述网关连接有智能设备，所述智能设备的启闭或调控响应于所述网关的控制信
号；所述网关控制信号的产生响应于连接的所述传感器的检测信号以及所述服务器或应用
平台下发的响应条件。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合
所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明实施例提供的网关的结构框图。
图2为本发明实施例提供的各接线端子P1-P6的电路原理图。
图3为本发明实施例提供的电压模拟处理电路的电路原理图。
图4为本发明实施例提供的电流模拟处理电路的电路原理图。
图5为本发明实施例提供的RS485转换器的电路原理图。
图6为本发明实施例提供的RS232转换器的电路原理图。
图7为本发明实施例提供的第一单片机的引脚图。
图8为本发明实施例提供的智慧城市管理系统的结构框图。
图9为本发明实施例提供的智慧城市管理系统的另一结构框图。
图标：10-智慧城市管理系统；100-网关；110-接口电路；111-接线端子；P1-第一接
线端子；P2-第二接线端子；P3-第三接线端子；P4-第四接线端子；P5-第五接线端子；P6-第
六接线端子；112-电压模拟处理电路；T1-第一双向抑制稳压二极管；R1-第一下拉电阻；R2-
第二下拉电阻；R3-第一限流电阻；R4-第二限流电阻；C1-第一电容；C2-第二电容；C3-第三
电容；U1-第一运算放大器；113-电流模拟处理电路；T2-第二双向抑制稳压二极管；R5-第三
下拉电阻；R6-第四下拉电阻；R7-第三限流电阻；R8-第四限流电阻；C4-第四电容；C5-第五
电容；C6-第六电容；U2-第二运算放大器；114-RS485接口电路；115-RS232接口电路；130-传
感器；150-第一单片机；170-第二单片机；200-服务器；300-智能设备。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例
中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施
例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护
的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通
技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范
围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一
个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的上述描述中，需要说明的是，术语“一端”、“另一端”等指示的方位或位
置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位
置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须
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发明的限制。此外，术语
“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”以及“第六”等仅用于区分描述，而不能理解为指示
或暗示相对重要性。
如图1所示，本发明实施例提供了一种网关100，用于与服务器通信。所述网关100
包括接口电路110、与所述接口电路110连接的多个传感器130、与所述接口电路110连接的
第一单片机150以及与所述第一单片机150通信连接的第二单片机170。所述接口电路110包
括多个接线端子111，各所述接线端子111的一端分别与各所述传感器130连接、另一端分别
与所述第一单片机150连接。
通过上述设计，可实现:各所述传感器130感应不同的待检测信号生成不同的感应
信号并通过各所述接线端子111分别发送至所述第一单片机150，所述第一单片机150对所
述感应信号进行采样量化处理并发送至所述第二单片机170，所述第二单片机170根据预设
阈值对经过采样量化后的感应信号进行比较处理并将与所述预设阈值相匹配的感应信号
发送至所述服务器。通过设置第二单片机170对接收的感应信号进行比较处理并将与预设
阈值相匹配的感应信号发送至服务器，一方面可以有效利用网关100的数据处理能力，另一
方面还可以降低服务器进行云计算的复杂程度，极大地提高了网关100的实用性。
进一步地，在本实施例中，各个所述接线端子111分别包括多个引脚。根据该接线
端子111适用的传感器130的类型不同，可以具有不同类型的引脚。为保证所述接线端子111
的正常工作的能力，所述多个引脚至少包括电源引脚、接地引脚以及输入/输出引脚。在本
实施例中，综合考虑方案的简洁性和功能的完备性，所述多个引脚包括电源引脚、接地引脚
以及输入/输出引脚。
可选地，所述接线端子111中的任意一个接线端子111的输入/输出引脚的具体数
量不受限制，既可以是一个也可以是多个。在本实施例中，所述输入/输出引脚用于与所述
第一单片机150和传感器130的连接，考虑到所述传感器130的数量一般为多个且类型不具
有同一性，所述接线端子111中的任意一个接线端子111的输入/输出引脚为多个，并且同一
接线端子111的各个所述输入/输出引脚的类型不同。
如图2所示，可选地，在本实施例中，所述接线端子111的数目为6个，分别为第一接
线端子P1、第二接线端子P2、第三接线端子P3、第四接线端子P4、第五接线端子P5以及第六
接线端子P6。其中，所述多个所述接线端子111中的任意一个接线端子111的电源引脚为3
个，并且其电压幅值分别为3.3V、5V以及12V。电源电压可以根据传感器130的工作要求来决
定。
所述多个接线端子111中的任意一个接线端子111的所述输入/输出引脚至少包括
电压模拟型引脚、电流模拟型引脚、数字信号引脚、IIC引脚、SPI引脚、RS232引脚以及RS485
引脚中的一种。所述多个接线端子111中的任意一个接线端子111的接地引脚至少包括电源
地引脚、模拟地引脚以及数字地引脚中的一种。
具体地，所述第一接线端子P1的输入/输出引脚包括电压模拟型引脚、电流模拟型
引脚以及数字信号引脚。所述第一接线端子P1的接地引脚包括模拟地引脚、数字地引脚以
及电源地引脚。
所述第二接线端子P2的输入/输出引脚包括电压模拟型引脚、电流模拟型引脚以
及数字信号引脚。所述第二接线端子P2的接地引脚包括模拟地引脚、数字地引脚以及电源
地引脚。
所述第三接线端子P3的输入/输出引脚包括电压模拟型引脚、电流模拟型引脚以
及IIC引脚。所述第三接线端子P3的接地引脚包括数字地引脚和电源地引脚。
所述第四接线端子P4的输入/输出引脚包括SPI引脚。所述第四接线端子P4的接地
引脚包括电源地引脚。
所述第五接线端子P5的输入/输出引脚包括TTL引脚以及RS232引脚。所述第五接
线端子P5的接地引脚包括电源地引脚。
所述第六接线端子P6的输入/输出引脚包括RS485引脚以及RS232引脚。所述第六
接线端子P6的接地引脚包括电源地引脚。
可选地，结合图3，所述电压模拟型引脚集成有电压模拟处理电路112，所述电压模
拟处理电路112的输出端与所述第一单片机150连接。结合图4，所述电流模拟型引脚集成有
电流模拟处理电路113，所述电流模拟处理电路113的输出端与所述第一单片机150连接。结
合图5，所述RS485引脚集成有RS485接口电路114，所述RS485接口电路114的输出端与所述
第一单片机150连接。结合图6，所述RS232引脚集成有RS232接口电路115，所述RS232接口电
路115的输出端与所述第一单片机150连接。
结合图3和图7，所述电压模拟处理电路112包括第一双向抑制稳压二极管T1、第一
下拉电阻R1、第二下拉电阻R2、第一限流电阻R3、第二限流电阻R4、第一电容C1、第二电容
C2、第三电容C3以及第一运算放大器U1。
所述第一双向抑制稳压二极管T1的一端与电压型模拟传感器的输出端连接、另一
端接地。所述第一下拉电阻R1的一端与电压型模拟传感器的输出端连接、另一端接地。所述
第一限流电阻R3的一端与电压型模拟传感器的输出端连接、另一端连接所述第二下拉电阻
R2之后接地。所述第一运算放大器U1的正相输入端与所述第一限流电阻R3的一端连接、反
相输入端与所述第一运算放大器U1的输出端连接。所述第一电容C1的一端与所述第一限流
电阻R3的一端连接、另一端接地。所述第二电容C2的一端与所述第一运算放大器U1的电源
输入端连接、另一端接地。所述第二限流电阻R4的一端与所述第一运算放大器U1的输出端
连接、另一端与所述第一单片机150的电压型模拟输入引脚连接。所述第三电容C3的一端与
所述第二限流电阻R4的一端连接、另一端接地。可选地，在本实施例中，所述第一单片机150
的型号为STM32L152VBT6。
结合图4和图7，所述电流模拟处理电路113包括第二双向抑制稳压二极管T2、第三
下拉电阻R5、第四下拉电阻R6、第三限流电阻R7、第四限流电阻R8、第四电容C4、第五电容
C5、第六电容C6以及第二运算放大器U2。
所述第二双向抑制稳压二极管T2的一端与电流型模拟传感器的输出端连接、另一
端接地。所述第三下拉电阻R5的一端与电流型模拟传感器的输出端连接、另一端接地。所述
第三限流电阻R7的一端与电流型模拟传感器的输出端连接、另一端连接所述第四下拉电阻
R6之后接地。所述第二运算放大器U2的正相输入端与所述第三限流电阻R7的一端连接、反
相输入端与所述第二运算放大器U2的输出端连接。所述第四电容C4的一端与所述第三限流
电阻R7的一端连接、另一端接地。所述第五电容C5的一端与所述第二运算放大器U2的电源
输入端连接、另一端接地。所述第四限流电阻R8的一端与所述第二运算放大器U2的输出端
连接、另一端与所述第一单片机150的电流型模拟输入引脚连接。
结合图5和图7，所述RS485接口电路114包括RS485转换器。可选地，在本实施例中
采用的是MAX485。其中，MAX485中12脚和13脚为RS485通信中的A和B两个引脚。3脚和7脚分
别接到所述第一单片机150的RXD和TXD引脚上，直接使用所述第一单片机150进行数据接收
和发送。4脚和5脚为方向引脚，其中4脚是低电平使能接收器，5脚是高电平使能输出驱动
器。这两个引脚连在一起，在不发送数据时，保持这两个引脚是低电平，让MAX485处于接收
状态。当需要发送数据时，把这个引脚拉高，以发送数据。待数据发送完毕之后再拉低这个
引脚。
所述RS485接口电路114的主要功能是将所述第一单片机150的发送信号通过“发
送器”转换成通讯网络中的差分信号，也可以将通讯网络中的差分信号通过“接收器”转换
成被所述第一单片机150接收的信号。任一时刻，所述RS485转换器只能工作在“接收”或“发
送”两种模式之一。
结合图6和图7，所述RS232接口电路115包括RS232转换器。可选地，在本实施例中，
采用的是MAX3232。MAX3232具有两路接收器和两路驱动器。其中，第一路COMS、TTL逻辑电平
输出引脚与所述第一单片机150的USART2_RX引脚连接。第一路COMS、TTL逻辑电平输入引脚
与所述第一单片机150的USART2_TX连接。
结合图8，本实施例还提供一种智慧城市管理系10，所述系统包括多个所述网关
100以及与各所述网关100通信连接作为服务器200的云平台。
在本实施例中，各所述网关100包括接口电路110、电源电路、与所述接口电路110
连接的多个传感器130、与所述接口电路110连接的第一单片机150以及与所述第一单片机
150通信连接的第二单片机170。
进一步地，在本实施例中，所述接口电路110包括多个接线端子111，各所述接线端
子111的一端分别与各所述传感器130连接、另一端分别与所述第一单片机150连接，各所述
接线端子111包括多个电压幅值不同的电源引脚。
所述电源电路包括太阳能发电装置、储能装置、充电电路以及变压电路，所述太阳
能发电装置通过所述充电电路与所述储能装置连接，所述储能装置通过所述变压电路与所
述电源引脚连接。通过所述太阳能发电装置的设计，可以有效解决现有技术中网关100因受
供电电源的限制而不能在各环境中得以应用的问题，一方面提高了所述网关100的实用性，
另一方面还能有效节约电能，具有极大的实用价值。
在本实施例中，所述多个传感器130组成城市智能交通、城市智能环境、城市智能
公共安全、城市智能建筑或城市智能能源中的一部分，且分设于城市的各个位置，用于对城
市中各种待检测信号进行检测。
如多个传感器130是城市智能环境的一部分，分别包括温度传感器、湿度传感器、
粉尘传感器、气敏传感器、声敏传感器、光敏传感器等。上述的传感器布置在城市中，可以对
城市环境的各类指标进行实时检测。
所述通过服务器200具有的大数据分析、处理能力以及云计算的能力，所述服务器
200将多种感应信号进行分析处理，从而实现对城市的远程监控管理，进而实现智能管理的
目的，以实现建设智慧城市的宗旨，极大地提高了所述智慧城市管理系统10的实用价值。
结合图9，本发明实施例的框架如图所示，网关100作为神经元连接一组作为神经
末梢的传感器130，且通过Ethement、3G/GPRS/NB-IOT、北斗/卫星通讯等传输方式与服务器
200连接，服务器200与如政府、企业或科研院校的应用平台进行连接。同时，网关100可以连
接附近的智能设备300。
那么，本发明实施例的传感器130组用于检测智慧城市中一部分的数据后以检测
信号的形式传输至网关100，网关100将所述的检测信号通讯至服务器200，服务器200根据
检测信号生成环境的检测数据，该检测数据可以用于在服务器200本地对环境进行响应，也
可以通讯至各应用平台使用。
同时，网关100连接有智能设备300，所述智能设备300的工作状态可以由网关100
进行调节；网关100对智能设备300的工作状态的调节，以传感器130的检测信号以及服务器
200或应用平台反馈的响应条件为参考。
比如，服务器200或应用平台根据检测数据生成响应条件并返回至网关100，网关
100根据响应条件生成对智能设备300控制的新阈值；当传感器130的检测信号达到新阈值
后，网关100输出控制信号，调节智能设备300的工作状态。
综上所述，本发明提供的一种网关100及智慧城市管理系统10，通过设置具有多个
接线端子111的接口电路110，可以同时接入多个传感器130，可以解决现有技术中单个接口
电路110只能接入单个传感器130的问题，可以有效提高网关100的实用性。其次，通过网关
进行部分的边缘计算，完成对周边智能设备的快速控制。一方面可以有效利用网关100的数
据处理能力，另一方面还可以降低服务器进行云计算的复杂程度，极大地提高了网关100的
实用性。最后，通过设置太阳能发电装置，可以有效解决现有技术中网关100因受供电电源
的限制而不能在各环境中得以应用的问题，一方面提高了所述网关100的实用性，另一方面
还能有效节约电能，具有极大的实用价值。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，也可以
是电连接；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。
对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技
术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修
改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。