專利名稱：基于紫蜂技術(shù)的港口現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集傳輸發(fā)布系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電信技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體是一種基于紫蜂技術(shù)的港口現(xiàn)場 數(shù)據(jù)采集傳輸發(fā)布系統(tǒng)。
技術(shù)背景目前，不斷增長的集裝箱運(yùn)輸和港口之間日趨激烈的競爭使得港口的運(yùn)作效 率和港口機(jī)械的健康運(yùn)行面臨更多的挑戰(zhàn)。為了克服上述挑戰(zhàn)，需要對港口及港 口機(jī)械進(jìn)行全方位的監(jiān)測，保證港口裝卸及物流有效運(yùn)轉(zhuǎn)。與此同時，現(xiàn)場監(jiān)測 需要大量布線，不僅增加港口建設(shè)成本，并且大量的布線也會增加港口系統(tǒng)的復(fù) 雜性，干擾港口系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也不利于港口系統(tǒng)的維護(hù)。理想的監(jiān)測方式是采 用無線的方式。傳統(tǒng)的無線數(shù)傳技術(shù)成本高，抗干擾性差，不適合工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用。紫蜂(ZigBee)作為一種新興的無線傳感技術(shù)，近距離、低復(fù)雜度、低功耗、 低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)；采用直接序列擴(kuò)頻(DSSS)技術(shù)，可靠 性好，抗干擾能力強(qiáng)；基于IEEE802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)，可用電池長時間供電；網(wǎng)絡(luò)容量 大，組網(wǎng)靈活。ZigBee這些優(yōu)勢使其被更多地應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)?9126775.3，公開 日2001.06. 13，專利名稱為"港口門式起重機(jī)動態(tài)監(jiān)測裝置"，該專利自述為 實(shí)現(xiàn)對門式起重機(jī)重點(diǎn)工作參數(shù)的檢測，并實(shí)現(xiàn)以無線通訊方式將工作參數(shù)實(shí)時 傳送，但并未指出無線通信采用的具體技術(shù)手段，同時所采用的無線通信方式易 阻斷，具有方向性，組網(wǎng)功能不明確。中國專利申請?zhí)?00610061124.6，公開 曰2006. 12.06，專利名稱為 一種支持ZigBee的電能數(shù)據(jù)采集方法和電能計量裝 置，該專利基于提出了一種應(yīng)用于電能數(shù)據(jù)采集和計量的裝置，該裝置提供了采 集與控制的雙向通路，并且提供了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，但是其網(wǎng)絡(luò)模塊不具備標(biāo)準(zhǔn) 應(yīng)用接口，監(jiān)測功能特定，監(jiān)測數(shù)據(jù)封閉，系統(tǒng)可擴(kuò)展型較弱。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于紫蜂技術(shù)的港口現(xiàn)場數(shù)據(jù) 采集傳輸發(fā)布系統(tǒng)，使其基于ZigBee無線通信方式，實(shí)現(xiàn)對港口及港機(jī)安全生產(chǎn)和工作狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸、發(fā)布，為進(jìn)一步的港口和港機(jī)監(jiān)測應(yīng)用程序開 發(fā)開辟一條數(shù)據(jù)通路，提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括無線傳感網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù) 服務(wù)器，其中無線傳感網(wǎng)絡(luò)分布于港口工作現(xiàn)場，負(fù)責(zé)采集港口現(xiàn)場的工作狀 態(tài)的數(shù)據(jù)，并以ZigBee無線方式匯聚網(wǎng)內(nèi)的采集數(shù)據(jù)，將匯聚的采集數(shù)據(jù)打包， 通過有線Intranet網(wǎng)絡(luò)(企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò))基于TCP/IP協(xié)議(傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)間 協(xié)議)傳輸給遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器基于TCP/IP協(xié)議接收數(shù)據(jù)，按照 打包的數(shù)據(jù)傳輸格式對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，存入數(shù)據(jù)庫，并以WebServices(Web服務(wù)) 方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)布。所述無線傳感網(wǎng)絡(luò)，包括終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、路由器及網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，終 端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上與路由器或網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器相連，負(fù)責(zé)港口工作現(xiàn) 場數(shù)據(jù)的采集，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至在Zigbee網(wǎng)絡(luò)上與其相連的上級路由器或網(wǎng)絡(luò)協(xié) 調(diào)器；路由器負(fù)責(zé)將現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至在ZigBee網(wǎng)絡(luò)上與其相連的上級路由器 或網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，并負(fù)責(zé)在ZigBee網(wǎng)絡(luò)上與其相連的下級ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)路 由；網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器匯聚整個無線傳感網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)整個港口工作現(xiàn) 場的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)組織。所述終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、路由器及網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器均作為ZigBee的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)， 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中是唯一的，而路由器與終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)可以有多 個， 一個基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)最多有65536個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，終端數(shù)據(jù)采集節(jié) 點(diǎn)、路由器及網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器之間以ZigBee無線通信，并構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)拓 撲結(jié)構(gòu)根據(jù)港口地理布局和實(shí)際監(jiān)測需要可配置成星型、樹型或網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。所述終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，包括第一處理器、標(biāo)準(zhǔn)SCI (串行通信)接口、 傳感器接口、 ZigBee收發(fā)器及低功耗源管理模塊，第一處理器分別與標(biāo)準(zhǔn)SCI接 口、傳感器接口相連，并協(xié)調(diào)控制標(biāo)準(zhǔn)SCI接口、傳感器接口的運(yùn)行，標(biāo)準(zhǔn)SCI 接口外接串行通信設(shè)備輸入串行通信數(shù)據(jù)，傳感器接口外接數(shù)據(jù)采樣傳感器輸入 采樣數(shù)據(jù)，串行通信數(shù)據(jù)和采樣數(shù)據(jù)均為現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，第一處理器將現(xiàn)場采集 數(shù)據(jù)裝幀通過SPI (串行外圍設(shè)備)接口發(fā)送給ZigBee收發(fā)器，ZigBee收發(fā)器的 ZigBee接口將現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)發(fā)送至路由器或者網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，低功耗能源管理模塊 分別與第一處理器、標(biāo)準(zhǔn)SCI接口、傳感器接口、 ZigBee收發(fā)器相連，提供電源 支持，并對電源進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)低功耗長時間運(yùn)行。所述標(biāo)準(zhǔn)SCI接口，其負(fù)責(zé)從串行通信設(shè)備獲取串行通信數(shù)據(jù)，并作為終端 數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和路由器進(jìn)行ZigBee網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與運(yùn)行參數(shù)的配置的接口，所述SCI 接口為1路。所述傳感器接口，為AD (模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換)采樣接口，其外接數(shù)據(jù)采集傳感 器采集傳感器模擬量，傳感器接口還作為通用IO (輸入輸出)口，接收數(shù)字量輸 入或輸出開關(guān)控制信號，傳感器接口為4路。所述ZigBee收發(fā)器，包括ZigBee支持芯片與ZigBee天線，ZigBee支持芯片提 供與第一處理器通信的SPI接口 ， ZigBee支持芯片實(shí)現(xiàn)對IEEE802. 15. 4協(xié)議的物 理層支持，ZigBee天線實(shí)現(xiàn)信息的發(fā)送，在第一處理器控制下對外提供ZigBee 接口， ZigBee收發(fā)器通過SPI接口與第一處理器通信，接收第一處理器發(fā)送裝幀 的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，并通過ZigBee接口發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定的路由器或者網(wǎng)絡(luò) 協(xié)調(diào)器。所述終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，其移植完整的ZigBee協(xié)議棧(終端設(shè)備)，實(shí)現(xiàn)基于 ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的ZigBee終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)功能，ZigBee協(xié)議棧是一個微型的 操作系統(tǒng)，運(yùn)行在第一處理器上，協(xié)調(diào)終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)各個硬件組件配合工作， 第一處理器執(zhí)行的各項(xiàng)工作在協(xié)議棧中視為一個任務(wù)，第一處理器不斷從標(biāo)準(zhǔn) SCI接口和傳感器接口獲取現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行緩存，然后通過SPI接口調(diào)用 ZigBee收發(fā)器，通過ZigBee接口將現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)以ZigBee無線方式上傳。所述路由器，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)ZigBee的網(wǎng)絡(luò)路由并轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，路由器根 據(jù)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，向上接入上級路由器或者上級網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，并 允許向下連接下級路由器或下級終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)其ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由功 能，并將下級路由器或者下級終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)發(fā)來的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)發(fā)送至在 ZigBee網(wǎng)絡(luò)上與其相連的上級路由器或者上級網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的 轉(zhuǎn)發(fā)。所述路由器，其移植完整的ZigBee協(xié)議棧(路由器)，實(shí)現(xiàn)其作為ZigBee網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)路由功能，在路由器的組織下，ZigBee網(wǎng)路中的其他路由器接入此 路由器構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上此路由器的下級路由器，其他的終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)也 可以接入此路由器；與此同時，路由器還將接入ZigBee網(wǎng)絡(luò)上的其他路由器或者 直接接入網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上的上級網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，ZigBee協(xié)議棧是一 個微型的操作系統(tǒng)，協(xié)調(diào)路由器各組成模塊配合工作，處理器執(zhí)行的各項(xiàng)工作在協(xié)議棧中視為一個任務(wù)，除了完成ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由器的網(wǎng)絡(luò)路由任務(wù)外，處理器 不斷通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)接口接收在ZigBee網(wǎng)絡(luò)上與其相連的下級終端數(shù)據(jù)采集節(jié) 點(diǎn)或者路由器的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)至與其相連的ZigBee上級路由器或者網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。 在ZigBee協(xié)議棧的調(diào)度下，各個任務(wù)依次被執(zhí)行。所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，包括處理器與數(shù)據(jù)緩存模塊、ZigBee模塊和TCP/IP模塊， ZigBee模塊通過ZigBee接口接收到裝幀的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，處理器與數(shù)據(jù)緩存模塊 由第二處理器與SRAM存儲器(靜態(tài)隨機(jī)存儲器)組成，第二處理器一端通過SPI 接口與ZigBee模塊通信，并解析出現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，緩存入SRAM存儲器，第二處理 器另一端通過SCI接口與TCP/IP模塊通信，將SRAM存儲器中的緩存的現(xiàn)場采集數(shù) 據(jù)通過TCP/IP接口發(fā)送至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器。所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，其移植完整的ZigBee協(xié)議棧(協(xié)調(diào)器)，實(shí)現(xiàn)其作為ZigBee 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器功能。在網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的組織下，無線傳感網(wǎng)絡(luò)初始化過程 中按照預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形成星型、樹型或者網(wǎng)狀的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。ZigBee 協(xié)議棧實(shí)際是一個微型的操作系統(tǒng)，協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器各組成模塊配合工作，各個 第二處理器工作在協(xié)議棧中視為一個任務(wù)，除了完成ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)協(xié) 調(diào)任務(wù)外，第二處理器不斷通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)接口匯聚整個無線傳感網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場采 集數(shù)據(jù)，緩存入SRAM存儲器，然后通過TCP/IP模塊轉(zhuǎn)換為TCP/IP協(xié)議發(fā)往遠(yuǎn)程數(shù) 據(jù)服務(wù)器。在ZigBee協(xié)議棧的調(diào)度下，各個任務(wù)依次被執(zhí)行。所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器，是具有固定IP的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，包括數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù) 據(jù)存儲模塊及數(shù)據(jù)發(fā)布模塊，其中-數(shù)據(jù)接收模塊通過Intranet網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器相連，基于TCP/IP協(xié)議接收網(wǎng) 絡(luò)協(xié)調(diào)器匯聚的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，按無線傳感網(wǎng)絡(luò)打包的數(shù)據(jù)格式解析，得出數(shù)據(jù)， 傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲模塊；數(shù)據(jù)存儲模塊是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器的核心，數(shù)據(jù)存儲模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建以 及數(shù)據(jù)的存取，并接收數(shù)據(jù)接收模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)庫相應(yīng)數(shù)據(jù)表，為數(shù) 據(jù)發(fā)布模塊提供數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)發(fā)布模塊采用WebServices (網(wǎng)絡(luò)服務(wù))接口對外發(fā)布數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)測 應(yīng)用程序的請求調(diào)用數(shù)據(jù)存儲模塊的數(shù)據(jù)并返回給監(jiān)測應(yīng)用程序，同時根據(jù)監(jiān)測 需要，WebServices接口還可基于數(shù)據(jù)存儲模塊中的采集數(shù)據(jù)根據(jù)監(jiān)測應(yīng)用程序 監(jiān)測請求，調(diào)用相應(yīng)算法，分析采集數(shù)據(jù)，只將分析結(jié)果返回監(jiān)測應(yīng)用程序。本發(fā)明工作時，分布在港口工作現(xiàn)場的基于紫蜂技術(shù)(ZigBee)無線傳感網(wǎng)絡(luò) 在網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的組織下將各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)互聯(lián)，形成星型、樹型或網(wǎng)狀的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， 從而形成基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)。無線傳感網(wǎng)中的終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)通過其 標(biāo)準(zhǔn)SCI接口和傳感器接口采集港口工作現(xiàn)場和港機(jī)的工作及運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)；通 過其ZigBee接口將采集數(shù)據(jù)基于ZigBee無線方式發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上與其相 連的上級路由器或者網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器；在低功耗能源管理模塊的管理下，終端數(shù)據(jù)采 集節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)低功耗工作。路由器負(fù)責(zé)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)路由和采集數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)使 得采集數(shù)據(jù)按照網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最終匯聚到基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)協(xié) 調(diào)器。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器在第二處理器的控制下通過其ZigBee接口匯聚網(wǎng)絡(luò)采集數(shù)據(jù)； 采集數(shù)據(jù)被緩存入網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器第二處理器與數(shù)據(jù)緩存模塊的SRAM存儲器；于此同 時網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器不斷將采集數(shù)據(jù)通過其TCP/IP接口基于TCP/IP協(xié)議發(fā)送至遠(yuǎn)程數(shù) 據(jù)服務(wù)器。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器與基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通過 Intranet網(wǎng)絡(luò)相連。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)接收模塊基于TCP/IP協(xié)議接收采集數(shù) 據(jù)，在數(shù)據(jù)存儲模塊的支持下采集數(shù)據(jù)被存入數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)發(fā)布模塊響應(yīng)外界數(shù) 據(jù)請求操作，從數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)并通過其Webservices接口發(fā)布數(shù)據(jù)，同時根 據(jù)監(jiān)測需要，WebServices接口還可基于數(shù)據(jù)存儲模塊中的采集數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)請 求操作，調(diào)用相應(yīng)算法分析采集數(shù)據(jù)，只將分析結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)布。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果1、 本發(fā)明解決了港口工作現(xiàn)場及港機(jī)工作狀態(tài)采集的數(shù)據(jù)通路問題，通過 網(wǎng)絡(luò)硬件的標(biāo)準(zhǔn)接口和AD采樣接口可實(shí)現(xiàn)對諸如PLC電控系統(tǒng)、齒輪箱油溫、港 機(jī)吊裝載荷、梁臂起升角度等參數(shù)的采集、傳輸和發(fā)布，使得對港口的現(xiàn)場及港 機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測、故障預(yù)警及安全維護(hù)計劃的制定有數(shù)據(jù)可依；2、 整個系統(tǒng)硬件采用模塊化的設(shè)計，各組成部分通過接口互連，因此具有 良好的組件可重用性；3、 采用ZigBee實(shí)現(xiàn)的無線組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)容量大，最多能夠維護(hù)65536個節(jié)點(diǎn)的大 網(wǎng)；ZigBee網(wǎng)絡(luò)本身具有自組織性能，在滿足ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的前提下，任 何新增網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都可自動加入現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，因此具有很強(qiáng)的組網(wǎng)靈活性與可擴(kuò)展 性，并使得系統(tǒng)易于實(shí)施；4、 Zigbee采用的直接序列通信方式，根據(jù)擴(kuò)頻增益的不同，甚至在負(fù)的信 噪比的情況下也可以將信號從噪聲的淹沒中提取出來，因此整體系統(tǒng)具有良好的抗干擾性；ZigBee可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的多徑尋址，即使在某一路由器損壞的情況下 仍可通過別的路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因此具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳輸可靠性；5、模塊成本低，單個終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)或路由器硬件成本可控制在100元內(nèi)， 同時不需要大規(guī)模的通信網(wǎng)絡(luò)布線，ZigBee低功耗的優(yōu)勢可以使系統(tǒng)長時間免維 護(hù)運(yùn)行，降低了系統(tǒng)整體構(gòu)建成本。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明的終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器結(jié)構(gòu)框圖；圖4是本發(fā)明的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器組成結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù) 范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖1所示，本實(shí)例包括無線傳感網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器，其中無線傳 感網(wǎng)絡(luò)分布于港口工作現(xiàn)場，負(fù)責(zé)采集港口現(xiàn)場的工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)，并絡(luò)以 ZigBee無線方式匯聚網(wǎng)內(nèi)的采集數(shù)據(jù)，將匯聚的采集數(shù)據(jù)打包，通過有線 Intranet網(wǎng)絡(luò)基于TCP/IP協(xié)議傳輸給遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器基于 TCP/IP協(xié)議接收數(shù)據(jù)，按照打包的數(shù)據(jù)傳輸格式對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，存入數(shù)據(jù)庫， 并以WebServi ces方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)布。所述無線傳感網(wǎng)絡(luò)，包括終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、路由器及網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，終端 數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上與路由器或網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器相連，負(fù)責(zé)港口工作現(xiàn)場 數(shù)據(jù)的采集，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至在Zigbee網(wǎng)絡(luò)上與其相連的上級路由器或網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào) 器；路由器負(fù)責(zé)將現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至在ZigBee網(wǎng)絡(luò)上與其相連的上級路由器或 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，并負(fù)責(zé)在ZigBee網(wǎng)絡(luò)上與其相連的下級ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)路 由；網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器匯聚整個無線傳感網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)整個港口工作現(xiàn) 場的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)組織。所述終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、路由器及網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器均作為ZigBee的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)， 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中是唯一的，而路由器與終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)可以有多 個， 一個基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)最多有65536個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、路由器及網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器之間以ZigBee無線通信，并構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)拓 撲結(jié)構(gòu)根據(jù)港口地理布局和實(shí)際監(jiān)測需要可配置成星型、樹型或網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如圖2所示，所述終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，其包括第一處理器、標(biāo)準(zhǔn)SCI (串 行通信)接口、傳感器接口、 ZigBee收發(fā)器及低功耗源管理模塊，第一處理器 分別與標(biāo)準(zhǔn)SCI接口、傳感器接口相連，并協(xié)調(diào)控制標(biāo)準(zhǔn)SCI接口、傳感器接口 的運(yùn)行，標(biāo)準(zhǔn)SCI接口外接串行通信設(shè)備輸入串行通信數(shù)據(jù)，傳感器接口外接數(shù) 據(jù)采樣傳感器輸入采樣數(shù)據(jù)，串行通信數(shù)據(jù)和采樣數(shù)據(jù)均為現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，第一 處理器將現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)裝幀通過SPI接口發(fā)送給ZigBee收發(fā)器，ZigBee收發(fā)器 的ZigBee接口將現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)發(fā)送至路由器或者網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，低功耗能源管理 模塊分別與第一處理器、標(biāo)準(zhǔn)SCI接口、傳感器接口、 ZigBee收發(fā)器相連，提 供電源支持，并對電源進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)低功耗長時間運(yùn)行。所述標(biāo)準(zhǔn)SCI接口，其負(fù)責(zé)從串行通信設(shè)備獲取串行通信數(shù)據(jù)，并作為終端 數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和路由器進(jìn)行ZigBee網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與運(yùn)行參數(shù)的配置的接口，所述SCI 接口為1路。所述傳感器接口，為AD采樣接口，其外接數(shù)據(jù)采集傳感器采集傳感器模擬量， 傳感器接口還作為通用IO口，接收數(shù)字量輸入或輸出開關(guān)控制信號，傳感器接口 為4路。所述ZigBee收發(fā)器，包括ZigBee支持芯片與ZigBee天線，ZigBee支持芯片提 供與第一處理器通信的SPI接口 ， ZigBee支持芯片實(shí)現(xiàn)對IEEE802. 15. 4協(xié)議的物 理層支持，ZigBee天線實(shí)現(xiàn)信息的發(fā)送，在第一處理器控制下對外提供ZigBee 接口， ZigBee收發(fā)器通過SPI接口與第一處理器通信，接收第一處理器發(fā)送裝幀 的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，并通過ZigBee接口發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定的路由器或者網(wǎng)絡(luò) 協(xié)調(diào)器。所述SCI接口為1路，傳感器接口為4路。所述終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，其移植完整的ZigBee協(xié)議棧(終端設(shè)備)，實(shí)現(xiàn)基于 ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的ZigBee終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)功能，ZigBee協(xié)議桟是一個微型的 操作系統(tǒng)，運(yùn)行在第一處理器上，協(xié)調(diào)終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)各個硬件組件配合工作， 第一處理器執(zhí)行的各項(xiàng)工作在協(xié)議棧中視為一個任務(wù)，第一處理器不斷從標(biāo)準(zhǔn) SCI接口和傳感器接口獲取現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行緩存，然后通過SPI接口調(diào)用 ZigBee收發(fā)器，通過ZigBee接口將現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)以ZigBee無線方式上傳。在本實(shí)施例中，終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的各組成部分采用的器件型號如下第一處理器采用Atmel公司的ATmegal28L，芯片自帶的128K Flash為移植 ZigBee協(xié)議棧提供物理支持，自帶的SCI接口在電平轉(zhuǎn)換芯片的協(xié)助下可實(shí)現(xiàn)串 口數(shù)據(jù)通信功能，自帶的10位AD接口實(shí)現(xiàn)AD采樣或通用I0功能，自帶的SPI接口 實(shí)現(xiàn)與ZigBee收發(fā)器的通信功能，芯片低功耗特點(diǎn)滿足ZigBee低功耗目標(biāo)。ZigBee收發(fā)器采用TI的ZigBee 2. 4GHz支持芯片CC2420。低功耗源管理模塊采用MICREL公司的MIC5209-3. 3BS，電源采用3節(jié)AA 1. 5V 電池供電。標(biāo)準(zhǔn)SCI接口的電平轉(zhuǎn)換采用MAXIM公司的MAX232 。ZigBee收發(fā)器中的ZigBee天線在PCB板上設(shè)計倒F形PCB天線，同時設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 2.4GHz適配槽，可接標(biāo)準(zhǔn)2.4GHz天線。終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的ZigBee協(xié)議棧采用Chipcon公司的Z-Stack協(xié)議棧(終端 設(shè)備)，在此基礎(chǔ)上修改SCI接口數(shù)據(jù)收發(fā)和傳感采集部分，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)SCI接口數(shù) 據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)到ZigBee無線的透明轉(zhuǎn)發(fā)。各模塊間連接關(guān)系為第一處理器ATmegal28L通過SPI總線與ZigBee收發(fā)器 CC2420相連，第一處理器ATmegal28L的引腳61 (ADCO)、 60 (ADC1)、 59 (ADC2)、 58 (ADC3)與AD采集接口的四路輸入端口相連，第一處理器ATmegal28L的串口輸 入引腳27(RXD1)與SCI電平轉(zhuǎn)換MAX232串口輸出引腳12 (R10UT)相連，第一處理 器ATmegal28L的串口輸出引腳28 (TXD1)與MAX232串口輸入引腳ll (T1IN)相連。 所述路由器，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)ZigBee的網(wǎng)絡(luò)路由并轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，路由器根 據(jù)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，向上接入上級路由器或者上級網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，并 允許向下連接下級路由器或下級終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)其ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由功 能，并將下級路由器或者下級終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)發(fā)來的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)發(fā)送至在 ZigBee網(wǎng)絡(luò)上與其相連的上級路由器或者上級網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的 轉(zhuǎn)發(fā)。所述路由器，其移植完整的ZigBee協(xié)議棧(路由器)，實(shí)現(xiàn)其作為ZigBee網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)路由功能。在路由器的組織下，ZigBee網(wǎng)路中的其他路由器接入此 路由器構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上此路由器的下級路由器，其他的終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)也 可以接入此路由器；于此從同時此路由器還將接入ZigBee網(wǎng)絡(luò)上的其他路由器或 者直接接入網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，他們構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上的上級網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。ZigBee協(xié)議棧實(shí)際是一個微型的操作系統(tǒng)，協(xié)調(diào)路由器各組成模塊配合工作，各個處理器工 作在協(xié)議棧中視為一個任務(wù)。在本實(shí)施例中，除了完成ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由器的網(wǎng)絡(luò) 路由任務(wù)外，處理器主要任務(wù)是不斷通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)接口接收在ZigBee網(wǎng)絡(luò)上與 其相連的下級網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)至與其相連的ZigBee上級網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。在 ZigBee協(xié)議棧的調(diào)度下，各個任務(wù)依次被執(zhí)行。如圖3所示，所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，包括處理器與數(shù)據(jù)緩存模塊、ZigBee模塊和 TCP/IP模塊，ZigBee模塊通過ZigBee接口接收到裝幀的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，處理器與 數(shù)據(jù)緩存模塊由第二處理器與SRAM存儲器組成，第二處理器一端通過SPI接口與 ZigBee模塊通信，并解析出現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，緩存入SRAM存儲器，第二處理器另一 端通過SCI接口與TCP/IP模塊通信，將SRAM存儲器中的緩存的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)通過 TCP/IP接口發(fā)送至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器。所述網(wǎng)絡(luò)路由器采用與終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)完全相同的硬件，但是網(wǎng)絡(luò)路由器 移植完整的Z-Stack協(xié)議棧(路由器)，實(shí)現(xiàn)ZigBee的網(wǎng)絡(luò)路由功能并負(fù)責(zé)現(xiàn)場采 集數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，其移植完整的ZigBee協(xié)議棧(協(xié)調(diào)器)，實(shí)現(xiàn)其作為ZigBee 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器功能。在網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的組織下，無線傳感網(wǎng)絡(luò)初始化過程 中按照預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形成星型、樹型或者網(wǎng)狀的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。ZigBee 協(xié)議棧實(shí)際是一個微型的操作系統(tǒng)，協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器各組成模塊配合工作，各個 第二處理器工作在協(xié)議棧中視為一個任務(wù)。在本實(shí)例中，除了完成ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié) 調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)任務(wù)外，第二處理器不斷通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)接口匯聚整個無線傳感 網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，緩存入SRAM存儲器，然后通過TCP/IP模塊轉(zhuǎn)換為TCP/IP 協(xié)議發(fā)往遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器。在ZigBee協(xié)議棧的調(diào)度下，各個任務(wù)依次被執(zhí)行。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器重各組成部分采用的器件型號如下處理器與緩存模塊采用Atmel公司的ATmegal28L，芯片自帶128K Flash為移 植ZigBee協(xié)議棧提供支持，芯片自帶的SPI接口實(shí)現(xiàn)與ZigBee收發(fā)器的通信功能， 芯片自帶的SCI接收實(shí)現(xiàn)與TCP/IP模塊的通信功能。ZigBee模塊采用Microchip公司的ZigBee模塊，僅實(shí)現(xiàn)ZigBee的802. 15. 4物 理層支持。TCP/IP模塊采用周力功的串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊ZNE-IOT，實(shí)現(xiàn)串口接收數(shù)據(jù)基 于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)傳輸。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的ZigBee協(xié)議棧(協(xié)調(diào)器)采用Chipcon公司的Z-Stack協(xié)議棧(協(xié) 調(diào)器)，在此基礎(chǔ)上修改ZigBee接收數(shù)據(jù)的緩存和串口轉(zhuǎn)發(fā)部分，實(shí)現(xiàn)ZigBee網(wǎng) 絡(luò)的數(shù)據(jù)匯聚、緩存和TCP/IP的轉(zhuǎn)發(fā)。如圖4所示，所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器，是具有固定IP的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，包括數(shù)據(jù) 接收模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊及數(shù)據(jù)發(fā)布模塊，其中-數(shù)據(jù)接收模塊通過TCP/IP接口與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器相連，接收網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器匯聚的現(xiàn) 場采集數(shù)據(jù)，并按事先規(guī)定的格式協(xié)議解析，得出數(shù)據(jù)，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲模塊；數(shù)據(jù)存儲模塊是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器的核心，數(shù)據(jù)存儲模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建以 及數(shù)據(jù)的存取，并接收數(shù)據(jù)接收模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)庫相應(yīng)數(shù)據(jù)表，為數(shù) 據(jù)發(fā)布模塊提供數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)發(fā)布模塊采用WebServices接口對外發(fā)布數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)測應(yīng)用程序的請 求調(diào)用數(shù)據(jù)存儲模塊的數(shù)據(jù)并返回給監(jiān)測應(yīng)用程序，同時根據(jù)監(jiān)測需要， WebServices接口還可基于數(shù)據(jù)存儲模塊中的采集數(shù)據(jù)根據(jù)監(jiān)測應(yīng)用程序監(jiān)測請 求，調(diào)用相應(yīng)算法，分析采集數(shù)據(jù)，只將分析結(jié)果返回監(jiān)測應(yīng)用程序。本實(shí)例中數(shù)據(jù)接收模塊內(nèi)部的數(shù)據(jù)接收程序和數(shù)據(jù)發(fā)布模塊內(nèi)部的 WebServices數(shù)據(jù)發(fā)布程序均是基于Java實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫基于MySQL數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)接 收程序使用Socket接收ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器基于TCP/IP發(fā)送的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)按照規(guī) 定的命令行格式解析，分離出采集參數(shù)對應(yīng)于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)表的字段，將其存入 數(shù)據(jù)庫。WebServices按照監(jiān)測應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的查詢需要，發(fā)布査詢接 口，返回監(jiān)測應(yīng)用程序所需數(shù)據(jù)，同時按照監(jiān)測需要，按照應(yīng)用算法直接實(shí)現(xiàn)對 數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的分析，只把結(jié)果返回監(jiān)測應(yīng)用程序。以上對終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)與路由器的硬件實(shí)施，使其成本控制在100元人民 幣之內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器控制在200到300元人民幣之內(nèi)。終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)采用三節(jié) AA電池供電，在低功耗能源管理模塊控制下可連續(xù)工作6個月至兩年。
權(quán)利要求
1.一種基于紫蜂技術(shù)的港口現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集傳輸發(fā)布系統(tǒng)，其特征在于，包括無線傳感網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器，其中無線傳感網(wǎng)絡(luò)分布于港口工作現(xiàn)場，負(fù)責(zé)采集港口現(xiàn)場的工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)，并以紫蜂無線方式匯聚網(wǎng)內(nèi)的采集數(shù)據(jù)，將匯聚的采集數(shù)據(jù)打包，通過有線企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)基于傳輸控制協(xié)議和網(wǎng)間協(xié)議傳輸給遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器基于傳輸控制協(xié)議和網(wǎng)間協(xié)議接收數(shù)據(jù)，按照打包的數(shù)據(jù)傳輸格式對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，存入數(shù)據(jù)庫，并以Web服務(wù)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)布；所述無線傳感網(wǎng)絡(luò)，包括終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、路由器及網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上與路由器或網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器相連，負(fù)責(zé)港口工作現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至在紫蜂網(wǎng)絡(luò)上與其相連的上級路由器或網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器；路由器負(fù)責(zé)將現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至在紫蜂網(wǎng)絡(luò)上與其相連的上級路由器或網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，并負(fù)責(zé)在紫蜂網(wǎng)絡(luò)上與其相連的下級紫蜂網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)路由；網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器匯聚整個無線傳感網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)整個港口工作現(xiàn)場的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)組織。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于紫蜂技術(shù)的港口現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集傳輸發(fā)布 系統(tǒng)，其特征是，所述終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、路由器及網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器均作為紫蜂 的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中是唯一的，而路由器與終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)有多個， 一個基于紫蜂的無線傳感網(wǎng)絡(luò)最多有65536個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)， 終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、路由器及網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器之間以紫蜂無線通信，并構(gòu)成網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)根據(jù)港口地理布局和實(shí)際監(jiān)測需要配置成星型、樹 型或網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于紫蜂技術(shù)的港口現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集傳輸發(fā)布系統(tǒng)，其特征是，所述終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，其包括第一處理器、標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口、傳感器接口、紫蜂收發(fā)器及低功耗源管理模塊，第一處理器分 別與標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口、傳感器接口相連，并協(xié)調(diào)控制標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口、 傳感器接口的運(yùn)行，標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口外接串行通信設(shè)備輸入串行通信數(shù) 據(jù)，傳感器接口外接數(shù)據(jù)采樣傳感器輸入采樣數(shù)據(jù)，串行通信數(shù)據(jù)和采樣數(shù)據(jù)均為現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，第一處理器將現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)裝幀通過串行外圍設(shè)備接 口發(fā)送給紫蜂收發(fā)器，紫蜂收發(fā)器的紫蜂接口將現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)發(fā)送至路由器 或者網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，低功耗能源管理模塊分別與第一處理器、標(biāo)準(zhǔn)串行通信接 口、傳感器接口、紫蜂收發(fā)器相連，提供電源支持，并對電源進(jìn)行管理，實(shí) 現(xiàn)終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)低功耗長時間運(yùn)行。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于紫蜂技術(shù)的港口現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集傳輸發(fā)布系 統(tǒng)，其特征是，所述標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口，其負(fù)責(zé)從串行通信設(shè)備獲取串行通 信數(shù)據(jù)，并作為終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和路由器進(jìn)行紫蜂網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與運(yùn)行參數(shù)的 配置的接口；所述傳感器接口，為模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換采樣接口，其外接數(shù)據(jù)采集傳感器 采集傳感器模擬量，傳感器接口還作為通用輸入輸出口，接收數(shù)字量輸入或 輸出開關(guān)控制信號。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于紫蜂技術(shù)的港口現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集傳輸發(fā)布系 統(tǒng)，其特征是，所述紫蜂收發(fā)器，包括紫蜂支持芯片與紫蜂天線，紫蜂支持 芯片提供與第一處理器通信的串行外圍設(shè)備接口，紫蜂支持芯片實(shí)現(xiàn)對 IEEE802. 15.4協(xié)議的物理層支持，紫蜂天線實(shí)現(xiàn)信息的發(fā)送，在第一處理器 控制下對外提供紫蜂無線通信功能，紫蜂收發(fā)器通過串行通信接口與第一處 理器通信，接收第一處理器發(fā)送裝幀的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，并利用紫蜂無線通信 功能發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定的路由器或者網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的基于紫蜂技術(shù)的港口現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集傳輸發(fā) 布系統(tǒng)，其特征是，所述終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，其移植完整的紫蜂協(xié)議棧，實(shí) 現(xiàn)基于紫蜂的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的紫蜂終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)功能，紫蜂協(xié)議棧是一個微 型的操作系統(tǒng)，運(yùn)行在第一處理器上，協(xié)調(diào)終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)各個硬件組件 配合工作，第一處理器執(zhí)行的各項(xiàng)工作在協(xié)議棧中視為一個任務(wù)，第一處理 器不斷從標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口和傳感器接口獲取現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行緩存，然 后通過串行外圍設(shè)備接口調(diào)用紫蜂收發(fā)器，通過紫蜂接口將現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)以 紫蜂無線方式上傳。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于紫蜂技術(shù)的港口現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集傳輸發(fā)布系 統(tǒng)，其特征是，所述路由器，其移植完整的紫蜂協(xié)議棧，實(shí)現(xiàn)其作為紫蜂網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)路由功能，在路由器的組織下，紫蜂網(wǎng)路中的其他路由器接入 此路由器構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上的下級路由器，其他的終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)也能 接入此路由器，與此同時，路由器還將接入紫蜂網(wǎng)絡(luò)上的其他路由器或者直 接接入網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上的上級網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，紫蜂協(xié)議棧是一 個微型的操作系統(tǒng)，協(xié)調(diào)路由器各組成模塊配合工作，處理器執(zhí)行的各項(xiàng)工 作在協(xié)議棧中視為一個任務(wù)，除了完成紫蜂網(wǎng)絡(luò)路由器的網(wǎng)絡(luò)路由任務(wù)外， 處理器不斷通過紫蜂接口接收在紫蜂網(wǎng)絡(luò)上與其相連的下級終端數(shù)據(jù)采集 節(jié)點(diǎn)或者路由器的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)至與其相連的紫蜂上級路由器或者網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào) 器，在紫蜂協(xié)議棧的調(diào)度下，各個任務(wù)依次被執(zhí)行。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的基于紫蜂技術(shù)的港口現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集傳輸 發(fā)布系統(tǒng)，其特征是，所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，包括處理器與數(shù)據(jù)緩存模塊、紫蜂 模塊和TCP/IP模塊，紫蜂模塊通過紫蜂接口接收到裝幀的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，處 理器與數(shù)據(jù)緩存模塊由第二處理器與靜態(tài)隨機(jī)存儲器組成，第二處理器一端 通過串行外圍設(shè)備接口與紫蜂模塊通信，并解析出現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，緩存入靜 態(tài)隨機(jī)存儲器，第二處理器另一端通過串行通信接口與TCP/IP模塊通信，將 靜態(tài)隨機(jī)存儲器中緩存的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)通過TCP/IP模塊的TCP/IP接口發(fā)送 至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于紫蜂技術(shù)的港口現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集傳輸發(fā)布 系統(tǒng)，其特征是，所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，其移植完整的紫蜂協(xié)議棧，實(shí)現(xiàn)其作為 紫蜂網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器功能，在網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的組織下，無線傳感網(wǎng)絡(luò)初 始化過程中按照預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形成星型、樹型或者網(wǎng)狀的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)，紫蜂協(xié)議棧實(shí)際是一個微型的操作系統(tǒng)，協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器各組成模塊配 合工作，各個第二處理器工作在協(xié)議棧中視為一個任務(wù)，除了完成紫蜂網(wǎng)絡(luò) 協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)任務(wù)外，第二處理器不斷通過紫蜂網(wǎng)絡(luò)接口匯聚整個無線 傳感網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，緩存入靜態(tài)隨機(jī)存儲器，然后通過TCP/IP模塊轉(zhuǎn) 換為傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)間協(xié)議發(fā)往遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器，在紫蜂協(xié)議棧的調(diào)度下， 各個任務(wù)依次被執(zhí)行。
10、根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于紫蜂技術(shù)的港口現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集傳輸發(fā)布 系統(tǒng)，其特征是，所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器，是具有固定IP的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，包括數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊及數(shù)據(jù)發(fā)布模塊，其中數(shù)據(jù)接收模塊通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器相連，基于傳輸控制協(xié)議 /網(wǎng)間協(xié)議接收網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器匯聚的現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，并按無線傳感網(wǎng)絡(luò)打包的 數(shù)據(jù)格式解析，得出數(shù)據(jù)，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲模塊；數(shù)據(jù)存儲模塊是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器的核心，數(shù)據(jù)存儲模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的構(gòu) 建以及數(shù)據(jù)的存取，并接收數(shù)據(jù)接收模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)庫相應(yīng)數(shù)據(jù) 表，為數(shù)據(jù)發(fā)布模塊提供數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)發(fā)布模塊采用Web服務(wù)接口對外發(fā)布數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)測應(yīng)用程序的請 求調(diào)用數(shù)據(jù)存儲模塊的數(shù)據(jù)并返回給監(jiān)測應(yīng)用程序，同時根據(jù)監(jiān)測需要，Web 服務(wù)接口基于數(shù)據(jù)存儲模塊中的采集數(shù)據(jù)根據(jù)監(jiān)測應(yīng)用程序監(jiān)測請求，調(diào)用 相應(yīng)算法，分析采集數(shù)據(jù)，只將分析結(jié)果返回監(jiān)測應(yīng)用程序。
全文摘要
一種機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域的基于紫蜂技術(shù)的港口現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集傳輸發(fā)布系統(tǒng)，包括無線傳感網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器，其中無線傳感網(wǎng)絡(luò)分布于港口工作現(xiàn)場，負(fù)責(zé)采集港口現(xiàn)場的工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)，并以紫蜂無線方式匯聚網(wǎng)內(nèi)采集數(shù)據(jù)，將匯聚的采集數(shù)據(jù)打包，通過有線企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)基于傳輸控制協(xié)議和網(wǎng)間協(xié)議傳輸給遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器基于傳輸控制協(xié)議和網(wǎng)間協(xié)議接收數(shù)據(jù)，按照打包的數(shù)據(jù)傳輸格式對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，存入數(shù)據(jù)庫，并以Web服務(wù)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)布。本發(fā)明為監(jiān)測應(yīng)用程序開發(fā)、故障預(yù)警及設(shè)備維護(hù)提供數(shù)據(jù)支持，低成本的ZigBee技術(shù)，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度，具有良好的抗干擾性及可擴(kuò)展性和可實(shí)施性。
文檔編號G08C17/00GK101216986SQ200810032748
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月17日
發(fā)明者劉成良, 劉海寧, 李彥明 申請人:上海交通大學(xué)