專利名稱：一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)，具體涉及個域網(wǎng)標(biāo)志符相同的單個ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
ZigBee(中文音譯為“紫蜂”)是一種新興的短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有低功耗、低成本、低復(fù)雜度、組網(wǎng)靈活等優(yōu)點，在無線傳感網(wǎng)應(yīng)用中正獲得越來越多的關(guān)注。ZigBee協(xié)議層從下到上分別為物理層(PHY)、媒體訪問控制(MAC)層、網(wǎng)絡(luò)層(NWK)、應(yīng)用層(APL)等，其中，MAC層和PHY層采用IEEE802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，上層協(xié)議則由ZigBee聯(lián)盟定義并進行了標(biāo)準(zhǔn)化。ZigBee可工作在868MHz、915MHz和2.4GHz三個頻段上，傳輸速率20 250Kb/s，在三個頻段上共劃分了 27個信道。隨著ZigBee技術(shù)應(yīng)用的日益增加，通過ZigBee網(wǎng)關(guān)完成傳感網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)之間的信息交換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和處理，已成為該領(lǐng)域的一個研究熱點。ZigBee網(wǎng)關(guān)的主要功能是數(shù)據(jù)匯總和消息轉(zhuǎn)換，一方面將ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)進行地址、協(xié)議轉(zhuǎn)換后發(fā)送給以太網(wǎng)；另一方面將以太網(wǎng)傳送過來的數(shù)據(jù)進行地址、協(xié)議轉(zhuǎn)換后發(fā)送給ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。因此，ZigBee網(wǎng)關(guān)是ZigBee網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換的中轉(zhuǎn)站。常規(guī)的單個ZigBee網(wǎng)絡(luò)只有一個網(wǎng)關(guān)，傳感網(wǎng)與以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交換通過唯一的網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換實現(xiàn)。但是，單網(wǎng)關(guān)ZigBee網(wǎng)絡(luò)存在如下缺點:首先，在地域跨度大、現(xiàn)場布局特殊或地理環(huán)境復(fù)雜的情況下，ZigBee布網(wǎng)需采用大量中繼節(jié)點來保證網(wǎng)內(nèi)通信通暢，容易造成不必要的浪費；其次，雖然ZigBee技術(shù)主要面向低速率數(shù)據(jù)傳輸，但當(dāng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量巨大，且所有上報數(shù)據(jù)必須經(jīng)過唯一網(wǎng)關(guān)時，對網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)處理能力的要求將很高；第三，ZigBee模塊與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊間往往通過串口通信，而串口的通信速率有限，因此容易由于大數(shù)據(jù)量導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)延時；最后，在常規(guī)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中由于網(wǎng)關(guān)處于核心地位，當(dāng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點出現(xiàn)故障時，容易導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明主要基于ZigBee通信協(xié)議，提供一個基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)。通過在單個ZigBee網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置多個網(wǎng)關(guān)的方法，將ZigBee網(wǎng)絡(luò)中所有傳給單個網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)分成幾部分分別傳送給多個網(wǎng)關(guān)，多個網(wǎng)關(guān)同時進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸，PC服務(wù)器通過TCP/IP協(xié)議匯總各網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行集中處理。本發(fā)明提供的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)可有效降低由于大數(shù)據(jù)量造成的網(wǎng)絡(luò)延時，明顯減少ZigBee網(wǎng)絡(luò)中繼節(jié)點個數(shù)，避免由于網(wǎng)關(guān)節(jié)點出現(xiàn)故障導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓的情況。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)，其包括終端節(jié)點、路由節(jié)點、網(wǎng)關(guān)節(jié)點和PC服務(wù)器；其特征在于:所述終端節(jié)點連接傳感器和/或受控設(shè)備，用于將采集到的傳感器數(shù)據(jù)上報給父節(jié)點；所述路由節(jié)點自加入網(wǎng)絡(luò)后，用于接收各個網(wǎng)關(guān)發(fā)送的設(shè)備狀態(tài)消息，以及選擇一個最優(yōu)上報網(wǎng)關(guān)并轉(zhuǎn)發(fā)終端數(shù)據(jù)至所述最優(yōu)上報網(wǎng)關(guān)；所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點用于接收路由節(jié)點的所述上報數(shù)據(jù)，并將所述上報數(shù)據(jù)進行地址和協(xié)議轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)揭蕴W(wǎng)；所述PC服務(wù)器基于TCP/IP協(xié)議匯總和處理各網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)；所述基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)具有雙向通信功能，所述終端節(jié)點上報傳感器和/或受控設(shè)備數(shù)據(jù)為上行模式，所述PC服務(wù)器向下發(fā)送控制命令為下行模式；當(dāng)處于所述下行模式時，所述PC服務(wù)器發(fā)出控制命令至以太網(wǎng)，通過指定IP地址和端口號送至最優(yōu)上報網(wǎng)關(guān)，通過ZigBee網(wǎng)內(nèi)通信最終到達所述終端節(jié)點連接的傳感器和/或受控設(shè)備；所述路由節(jié)點在內(nèi)存中建立一個網(wǎng)關(guān)狀態(tài)管理表，所述網(wǎng)關(guān)狀態(tài)管理表以鏈表的形式建立，所述鏈表的每個結(jié)點對應(yīng)存儲一個網(wǎng)關(guān)的狀態(tài)，所述狀態(tài)包括網(wǎng)關(guān)的短地址、該路由與網(wǎng)關(guān)通信路由成本和網(wǎng)關(guān)Active標(biāo)志位，所述鏈表通過接收各個網(wǎng)關(guān)周期性發(fā)送的設(shè)備狀態(tài)消息以更新，所述路由節(jié)點根據(jù)網(wǎng)關(guān)狀態(tài)管理表選擇最優(yōu)上報網(wǎng)關(guān)；所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點包括ZigBee模塊、RS232-TCP/IP轉(zhuǎn)換模塊、電源管理模塊；所述ZigBee模塊用于與ZigBee網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點通信，在網(wǎng)關(guān)加入網(wǎng)絡(luò)后，對ZigBee網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的路由廣播包含自己短地址的設(shè)備狀態(tài)消息；所述RS232-TCP/IP轉(zhuǎn)換模塊用于將所述ZigBee模塊串口傳過來的數(shù)據(jù)包進行地址和協(xié)議轉(zhuǎn)換，以及將數(shù)據(jù)包通過以太網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)到指定IP地址和端口號PC服務(wù)器應(yīng)用程序，并能接收PC服務(wù)器數(shù)據(jù)進行逆轉(zhuǎn)換；所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點數(shù)量可根據(jù)需要增加或減少，當(dāng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點數(shù)量多、數(shù)據(jù)量大時，相應(yīng)增加網(wǎng)關(guān)節(jié)點數(shù)量；當(dāng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點數(shù)量少、數(shù)據(jù)量小時相應(yīng)減少網(wǎng)關(guān)節(jié)點數(shù)量。本發(fā)明還提供了:所述終端節(jié)點、路由節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點屬于一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)，所述終端節(jié)點、路由節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點的每個節(jié)點的個域網(wǎng)標(biāo)志符相同。所述每個路由節(jié)點都保存一個最優(yōu)上報網(wǎng)關(guān)地址，所述最優(yōu)上報網(wǎng)關(guān)與自身通信的路由成本最低。所述路由節(jié)點當(dāng)前上報網(wǎng)關(guān)不固定，最優(yōu)上報網(wǎng)關(guān)地址可動態(tài)變化。所述路由節(jié)點當(dāng)前上報網(wǎng)關(guān)關(guān)閉，路由自動從剩余網(wǎng)關(guān)中重新尋找所述最優(yōu)上報網(wǎng)關(guān)。所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點RS232-TCP/IP轉(zhuǎn)換模塊用集成了 TCP/IP協(xié)議棧的嵌入式設(shè)備實現(xiàn)。所述PC服務(wù)器運行軟件匯總網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)，軟件采用基于TCP的socket編程，PC端軟件為TCP/IP通信的服務(wù)器端，網(wǎng)關(guān)為客戶機端，PC端軟件設(shè)置合適端口號偵聽各網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)。所述PC服務(wù)器上運行軟件匯總網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到其他應(yīng)用程序，以便進一步處理數(shù)據(jù)，所述其他應(yīng)用程序包括本機上或其他計算機上運行的應(yīng)用程序。

圖1是本發(fā)明提供的一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明提供的一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)的ZigBee模塊硬件設(shè)計框圖。圖3是本發(fā)明提供的一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點硬件設(shè)計框圖。圖4是本發(fā)明提供的一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)的終端節(jié)點軟件運行流程圖。圖5是本發(fā)明提供的一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)的路由節(jié)點軟件運行流程圖。圖6是本發(fā)明提供的一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備管理鏈表圖。圖7是本發(fā)明提供的一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點軟件運行流程圖。圖8是本發(fā)明提供的一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)的一個PC上位機軟件實例截圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體附圖和實施案例對本發(fā)明作進一步說明。附圖1所不為一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)的架構(gòu)不意圖，主要包括終端節(jié)點、路由節(jié)點、網(wǎng)關(guān)節(jié)點和PC服務(wù)器。所述終端節(jié)點連接傳感器或受控設(shè)備，將采集到的傳感器數(shù)據(jù)上報給父節(jié)點；所述路由節(jié)點自加入網(wǎng)絡(luò)后，用于接收各個網(wǎng)關(guān)發(fā)送的設(shè)備狀態(tài)消息，從中選擇一個最優(yōu)上報網(wǎng)關(guān)并轉(zhuǎn)發(fā)終端數(shù)據(jù)至該網(wǎng)關(guān)；所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點用于接收路由上報數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進行地址、協(xié)議轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)揭蕴W(wǎng)；所述PC服務(wù)器用于通過TCP/IP協(xié)議匯總各網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)并進行集中處理。系統(tǒng)的硬件設(shè)計終端節(jié)點與路由節(jié)點的硬件設(shè)計基本相同，都采用德州儀器公司的CC2430芯片作為核心通信模塊，在PCB電路板上提供電源模塊、外部晶振電路、JTAG(Joint TestAction Group)接口、UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)串口、按鍵和復(fù)位電路等，ZigBee模塊硬件設(shè)計框圖如附圖2所示。終端節(jié)點通過UART串口連接傳感器或受控設(shè)備，也可通過I/O直接控制設(shè)備或進行模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣。終端采用4.2V、容量為1700mAh的可充電電池供電，由電源模塊將電壓轉(zhuǎn)換至3.3V為終端供電。路由節(jié)點采用電源供電，由電源模塊將220V交流電轉(zhuǎn)換成3.3V直流電，為ZigBee模塊供電。網(wǎng)關(guān)節(jié)點硬件設(shè)計框圖如附圖3所示，主要由ZigBee模塊、RS232-TCP/IP轉(zhuǎn)換模塊和電源管理模塊組成。ZigBee模塊同終端節(jié)點、路由節(jié)點的ZigBee模塊相同；RS232-TCP/IP 轉(zhuǎn)換模塊可利用 32 位 RISC (reduced instruction set computer) >ARM (Advanced RISC Machine)等嵌入式微處理器實現(xiàn)，該模塊集成了 TCP/IP協(xié)議棧，通過RJ45接口連入100M的以太網(wǎng)；電源管理模塊將220V交流電轉(zhuǎn)換成3.3V直流電給ZigBee模塊、RS232-TCP/IP轉(zhuǎn)換模塊供電。ZigBee模塊與RS232-TCP/IP轉(zhuǎn)換模塊之間通過RS232串口通信。系統(tǒng)的軟件設(shè)計軟件部分采用德州儀器公司的ZigBee2006協(xié)議棧。軟件部分的設(shè)計描述如下。[0032]終端節(jié)點終端節(jié)點軟件運行流程如附圖4所示，終端節(jié)點開機后首先進行軟硬件初始化，接著開始尋找網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)加入到網(wǎng)絡(luò)后，終端節(jié)點周期性上報數(shù)據(jù)。終端節(jié)點可以連接不同類型的傳感器或受控設(shè)備，如溫濕度傳感器、光照度傳感器、電氣開關(guān)等。有些終端傳輸數(shù)據(jù)是單向的，不需要接受控制命令，如溫濕度傳感器；有些終端傳輸數(shù)據(jù)是雙向的，既要上報數(shù)據(jù)又需接受控制、配置命令，如電氣開關(guān)。終端節(jié)點上報數(shù)據(jù)消息幀中需要包含終端設(shè)備類型、短地址，用來接收以太網(wǎng)命令消息。PC端軟件通過分析接收消息幀內(nèi)終端設(shè)備類型，判斷出相關(guān)終端設(shè)備是否需要下行消息；如果需要，則保存上報該消息的網(wǎng)關(guān)地址信息。終端節(jié)點將傳感器數(shù)據(jù)或設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備類型、短地址構(gòu)造成一個消息幀后，將消息上報至父節(jié)點，上報父節(jié)點地址通過Z-Stack協(xié)議棧NLME_GetCoordShortAddr O接口函數(shù)獲得。路由節(jié)點路由節(jié)點對網(wǎng)關(guān)選擇情況的好壞直接影響網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)量的大小，選擇更加合適的網(wǎng)關(guān)，能減少數(shù)據(jù)包路由轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)，提高系統(tǒng)效率。路由節(jié)點軟件運行流程如附圖5所示。路由節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)后會對所有網(wǎng)關(guān)節(jié)點廣播一條Cluster ID為RefNode_Gateway_Req的消息，網(wǎng)關(guān)節(jié)點收到該消息后會立即返回一條Cluster ID為GatewayJJpdate的消息,路由節(jié)點收到該消息后會在內(nèi)存中創(chuàng)建一個如附圖6所示的網(wǎng)關(guān)狀態(tài)管理鏈表，鏈表的每個結(jié)點存儲一個網(wǎng)關(guān)的狀態(tài)信息。該鏈表創(chuàng)建后通過接收各個網(wǎng)關(guān)周期性發(fā)送的Gateway_Update消息來更新。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中新加入一個網(wǎng)關(guān)后，插入一個新結(jié)點到鏈表頭；關(guān)閉一個現(xiàn)存網(wǎng)關(guān)后，刪除鏈表中對應(yīng)的網(wǎng)關(guān)結(jié)點。路由節(jié)點從多個網(wǎng)關(guān)中選擇與其通信路由成本最小的作為最優(yōu)網(wǎng)關(guān)，由于ZigBee路由采用簡化版的平面距離矢量路由協(xié)議和簇樹算法相結(jié)合的路由方式，最優(yōu)網(wǎng)關(guān)通常為物理距離最近的網(wǎng)關(guān)。附圖6所示鏈表的結(jié)點存儲信息包括網(wǎng)關(guān)的短地址、路由與網(wǎng)關(guān)通信的路由成
本、網(wǎng)關(guān)Active標(biāo)志位。網(wǎng)關(guān)短地址可從接收網(wǎng)關(guān)廣播的Gateway-Update消息中獲
得。路由與網(wǎng)關(guān)通信的路由成本可通過多種方法獲得，例如可將路由節(jié)點與各網(wǎng)關(guān)節(jié)點通信所需路由轉(zhuǎn)發(fā)跳數(shù)作為參考值；或者計算路由節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包至各網(wǎng)關(guān)節(jié)點，網(wǎng)關(guān)節(jié)點收到數(shù)據(jù)包回復(fù)一條消息至該路由節(jié)點所用的時間作為參考值；也可對網(wǎng)關(guān)回復(fù)消息到達的先后順序進行編號作為參考值。Active標(biāo)志位表示網(wǎng)關(guān)的活動狀態(tài)，是一個布爾型的變量，I表示活動，O表示關(guān)閉。通過函數(shù)定期檢查和重置該標(biāo)志位用來判斷網(wǎng)關(guān)的活動狀態(tài)。例如網(wǎng)關(guān)每Tl = 5秒鐘廣播一條GatewayJJpdate消息,路由收到該消息后將鏈表中網(wǎng)關(guān)對應(yīng)的結(jié)點Active標(biāo)志位置I ;路由每T2 = 15秒檢查一次鏈表中各結(jié)點Active標(biāo)志位，若值為O說明沒有收到該網(wǎng)關(guān)GateWay_Update消息，判斷該網(wǎng)關(guān)已關(guān)閉，進行刪除結(jié)點操作；若值為I說明網(wǎng)關(guān)處于活動狀態(tài)，將該標(biāo)志位清O。設(shè)置T2大于Tl，保證路由能夠檢測到網(wǎng)關(guān)活動狀態(tài)。設(shè)置一個周期性觸發(fā)事件，定期比較鏈表中各結(jié)點路由成本值的大小，將最小路由成本值對應(yīng)的網(wǎng)關(guān)地址設(shè)為最優(yōu)網(wǎng)關(guān)地址；定期檢測不活動網(wǎng)關(guān)，對不活動網(wǎng)關(guān)進行刪除結(jié)點操作；之后匹配該不活動網(wǎng)關(guān)地址是否為已選擇最優(yōu)網(wǎng)關(guān)地址，如果恰好為最優(yōu)網(wǎng)關(guān)地址，路由自動從剩余網(wǎng)關(guān)中重新尋找最優(yōu)網(wǎng)關(guān)。路由通過Cluster ID判斷收到的消息類型，當(dāng)收到終端上報消息時，將消息的目的地址改為選擇好的最優(yōu)網(wǎng)關(guān)地址，如dstAddr.addr.shortAddr = GetBestGatewayAddr ()；GetBestGatewayAddr ()函數(shù)能夠返回16位最優(yōu)網(wǎng)關(guān)短地址,然后將該消息通過無線轉(zhuǎn)發(fā)；當(dāng)收到網(wǎng)關(guān)下行消息時，轉(zhuǎn)發(fā)消息至終端節(jié)點。網(wǎng)關(guān)節(jié)點網(wǎng)關(guān)節(jié)點軟件運行流程如附圖7所示。當(dāng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)后，對路由節(jié)點周期性廣播包含自身短地址的GatewayJJpdate消息,路由通過該消息建立和更新網(wǎng)關(guān)設(shè)備管理鏈表，路由開機后為了盡快獲得最優(yōu)網(wǎng)關(guān)地址，會廣播RefNode_Gateway_Req消息,各網(wǎng)關(guān)收到該消息后立即回復(fù)一條GatewayJJpdate消息,之后該消息仍周期性廣播。網(wǎng)關(guān)是ZigBee網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換的中轉(zhuǎn)站，網(wǎng)關(guān)的ZigBee模塊集成了ZigBee2006協(xié)議棧，RS232-TCP/IP轉(zhuǎn)換模塊集成了 TCP/IP協(xié)議棧。RS232-TCP/IP轉(zhuǎn)換模塊可以設(shè)置本地IP、端口號、PC服務(wù)器目標(biāo)IP、目標(biāo)端口號，并設(shè)置與ZigBee模塊匹配的波特率，通過RS232實現(xiàn)兩模塊間的通信。當(dāng)收到路由消息，網(wǎng)關(guān)對數(shù)據(jù)包進行協(xié)議、地址轉(zhuǎn)換后發(fā)送到以太網(wǎng)，根據(jù)目標(biāo)IP地址和端口號到達指定PC上位機；當(dāng)收到PC上位機消息，網(wǎng)關(guān)對數(shù)據(jù)包進行協(xié)議、地址轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)發(fā)給ZigBee終端。路由節(jié)點上報網(wǎng)關(guān)不固定，對最優(yōu)上報網(wǎng)關(guān)地址實施動態(tài)管理，某個網(wǎng)關(guān)節(jié)點的關(guān)閉與增加對多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)功能實現(xiàn)沒有影響。網(wǎng)關(guān)節(jié)點數(shù)量可根據(jù)需要增加或減少，當(dāng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點數(shù)量多、數(shù)據(jù)量大時，可增加網(wǎng)關(guān)節(jié)點數(shù)量，減小網(wǎng)絡(luò)延時；當(dāng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點數(shù)量少、數(shù)據(jù)量小時，可相應(yīng)減少網(wǎng)關(guān)節(jié)點數(shù)量，節(jié)省資源。PC上位機軟件PC服務(wù)器運行軟件匯總各網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)，軟件采用基于TCP的socket編程，PC端軟件為TCP/IP通信的服務(wù)器端，網(wǎng)關(guān)為客戶機端，PC端軟件設(shè)置合適端口號偵聽各網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)。軟件匯總網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)后，可以處理數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到其他應(yīng)用程序，包括本機上或其他計算機上運行的應(yīng)用程序，以便對數(shù)據(jù)進一步處理。附圖8所示為一個PC上位機軟件實例截圖。PC端軟件作為服務(wù)器端建立了 一個端口號為7123的TCP連接，共有4個作為客戶端的網(wǎng)關(guān)接入到網(wǎng)絡(luò)中，從圖中可以看到每個網(wǎng)關(guān)對應(yīng)的IP地址與端口號，選中某一網(wǎng)關(guān)后軟件左側(cè)的數(shù)據(jù)區(qū)顯示從相應(yīng)網(wǎng)關(guān)接收的數(shù)據(jù)。如圖中所示為選中IP地址為10.8.4.184、端口號為5000的網(wǎng)關(guān)采集到的數(shù)據(jù)。為了對數(shù)據(jù)進行更靈活的處理，軟件匯總多個網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給其它應(yīng)用程序進一步處理。如圖中所示為將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給IP地址為58.210.56.165、端口號為7124的應(yīng)用程序。本基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)可進行雙向通信。終端上報傳感器數(shù)據(jù)值為上行模式，PC端向下發(fā)送控制命令為下行模式。處于上行模式時，PC端軟件匯總各網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)，每收到一條數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)幀內(nèi)設(shè)備類型，若某設(shè)備類型需要下行控制、配置命令，則將轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包的最優(yōu)網(wǎng)關(guān)IP地址和端口號、ZigBee終端短地址存儲至內(nèi)存中，可通過鏈表的形式建立；若設(shè)備不需要下行數(shù)據(jù)，不存儲轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)關(guān)信息。處于下行模式時，PC端軟件發(fā)送控制命令至某一 ZigBee終端前，根據(jù)ZigBee終端短地址從鏈表中查詢轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的網(wǎng)關(guān)IP地址和端口號，發(fā)送下行數(shù)據(jù)至以太網(wǎng)，通過指定IP地址和端口號送至最優(yōu)上報網(wǎng)關(guān)，最后通過ZigBee網(wǎng)內(nèi)通信到達終端節(jié)點連接的受控設(shè)備。[0050]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)，其包括終端節(jié)點、路由節(jié)點、網(wǎng)關(guān)節(jié)點和PC服務(wù)器；其特征在于:所述終端節(jié)點連接傳感器和/或受控設(shè)備，所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點包括ZigBee模塊、RS232-TCP/IP轉(zhuǎn)換模塊、電源管理模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述終端節(jié)點、路由節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點屬于一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)，所述終端節(jié)點、路由節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點的每個節(jié)點的個域網(wǎng)標(biāo)志符相同。
專利摘要一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)，尤其是個域網(wǎng)標(biāo)志符相同的單個ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)，將網(wǎng)絡(luò)中的上報數(shù)據(jù)分成幾部分分別傳送給多個網(wǎng)關(guān)，多個網(wǎng)關(guān)同時進行傳感網(wǎng)與以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。主要由終端節(jié)點、路由節(jié)點、網(wǎng)關(guān)節(jié)點和PC服務(wù)器組成。其中終端節(jié)點連接傳感器和/或受控設(shè)備，用于將采集到的傳感器數(shù)據(jù)上報給父節(jié)點；路由節(jié)點用于選擇最優(yōu)上報網(wǎng)關(guān)并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；網(wǎng)關(guān)節(jié)點用于完成ZigBee網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)之間數(shù)據(jù)的地址和協(xié)議轉(zhuǎn)換；PC服務(wù)器用于匯總多個網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)并進行集中處理。基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)關(guān)傳輸系統(tǒng)能根據(jù)需要調(diào)整網(wǎng)關(guān)節(jié)點個數(shù)，可解決大數(shù)據(jù)量造成的網(wǎng)絡(luò)延時問題。
文檔編號H04W40/04GK203057531SQ201220456830
公開日2013年7月10日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者顧曉峰, 劉煥強 申請人:江南大學(xué)