一种可智能选择物理信道的ZigBee网关设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种可智能选择物理信道的ZigBee网关设备，属于地铁基坑监测领域。它包括嵌入式处理器、ZigBee模块A、ZigBee模块B、DTU传输模块6、供电模块、显示模块；ZigBee模块A和ZigBee模块B与嵌入式处理器连接；嵌入式处理器分别供电模块、显示模块和DTU传输模块连接。本实用新型专利技术解决了ZigBee网络在运行过程中存在干扰导致通信不稳定的情况，通过双ZigBee模块的应用，可以实现ZigBee网关修改ZigBee的物理信道，从而实现ZigBee网关可以智能选择物理信道避开信号干扰，提高ZigBee网络的通信可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种可智能选择物理信道的ZigBee网关设备
本技术涉及一种可智能选择物理信道的ZigBee网关设备，属于地铁基坑监测领域。
技术介绍
ZigBee是一种低速率、低成本、低功耗的短程无线网络协议。在众多无线网络技术中，ZigBee技术以其数据传输安全可靠、组网简易灵活、设备成本低、电池寿命长等独特的优势，在工业控制领域中展现了深厚的发展潜力和广阔的市场前景。在工业现场总线控制系统中引入ZigBee无线网络，可以在确保数据传输可靠性和实时性的前提下，大大提高控制系统的可扩展性，降低设备维护的成本，从而使整个控制系统得到优化，因而ZigBee目前在工业现场大量使用。Zigbee工作在2.4GHz的ISM频段，而Wi-Fi和蓝牙使用该频段，ZigBee必然会与工作在该频段的Wi-Fi和蓝牙产生相互干扰。ZigBee采用的同频段抗干扰技术为Zigbee底层标准把2.4GHz的ISM频段划分为16个信道，每个信道带宽为2MHz，系统可以任意选择某个信道通信，从而避开Wi-Fi和蓝牙同频段的信号干扰。系统搭建前，使用2.4G频段信号测试仪器，对16个信道进行测试，选择干扰较小的信道作为系统使用的通信信道。但是由于地铁基坑监测中，由于监测地点位于市区，Wi-Fi和蓝牙干扰信号会随时发生变化，系统搭建时选择的物理信道可以会在运行一段时间后，该物理信道可能会有干扰信号，影响数据稳定传输，导致系统监测出现问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种可智能选择物理信道的ZigBee网关设备，本技术专利解决了运行期间ZigBee物理信道受到干扰的问题，通过一种可智能选择物理通道的网关设备，网关自动判断该ZigBee信道的通信质量，避免由于ZigBee信道受到干扰影响通信传输，提高了ZigBee网络的通信稳定性。本技术为实现上述目的，采用如下技术方案：一种可智能选择物理信道的ZigBee网关设备，它包括嵌入式处理器、ZigBee模块A、ZigBee模块B、DTU传输模块6、供电模块、显示模块；ZigBee模块A和ZigBee模块B与嵌入式处理器连接；嵌入式处理器分别供电模块、显示模块和DTU传输模块连接。进一步的，ZigBee模块A和ZigBee模块B支持UART接口可以与嵌入式处理器的UART接口直接连接，支持16个物理信道。进一步的，显示模块为OLED显示模块。进一步的，供电模块由市电供电部分和锂电池、太阳能充电板组成，锂电池作为备用电源使用。工作原理：网关采用双ZigBee模块，两个ZigBee模块分别与嵌入式处理器连接，两个模块独立工作。嵌入式处理器通过RS232总线与ZigBee模块连接，通过通信协议，嵌入式处理器可以读取修改ZigBee的配置。DTU传输模块与嵌入式处理器连接，将网关的数据上传云端，云端也通过DTU传输模块将ZigBee网络配置传输到网关。锂电池与电源管理电路连接，在监测现场如果出现电源异常，可以由锂电池为网关工作提供电源，使监测系统可以连续工作。OLED显示模块与嵌入式处理器连接，显示现场ZigBee网络的配置信息与诊断信息，方便现场人员及时查看和调试。网关在部署时，由现场安装人员现场测试2.4G频段干扰，然后对ZigBee进行配置。ZigBee网络运行后，在网关内部会存储一张所有ZigBee终端的通信质量表，计算一天内ZigBee终端的通信质量，通信质量由每次ZigBee终端与网关的通信成功率计算得到。如果判断ZigBee的通信质量低于80%后，网关识别目前使用的ZigBee物理信道为干扰信道，网关自动扫描16个物理信道，并根据扫描的物理信道能量和信号强度，选择一个最优物理信道。然后网关将主ZigBee模块的物理信道配置修改。主ZigBee模块的配置修改后，启动备用ZigBee模块，ZigBee终端与备用ZigBee模块通信，并将终端ZigBee的物理信道修改，全部修改后，网关在使用主ZigBee模块，通过两个ZigBee模块的协同工作，可以实现ZigBee模块的动态选择。本技术的有益效果：本技术解决了ZigBee网络在运行过程中存在干扰导致通信不稳定的情况，通过双ZigBee模块的应用，可以实现ZigBee网关修改ZigBee的物理信道，从而实现ZigBee网关可以智能选择物理信道避开信号干扰，提高ZigBee网络的通信可靠性。附图说明图1为本技术的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术进行详细描述：一种可智能选择物理信道的ZigBee网关设备，它包括嵌入式处理器5、ZigBee模块A2、ZigBee模块B3、DTU传输模块6、供电模块1、显示模块4；ZigBee模块A2和ZigBee模块B3与嵌入式处理器5连接；嵌入式处理器5分别供电模块1、显示模块4和DTU传输模块6连接。ZigBee模块A2和ZigBee模块B3支持UART接口可以与嵌入式处理器5的UART接口直接连接，支持16个物理信道。显示模块4为OLED显示模块。供电模块1由市电供电部分和锂电池、太阳能充电板组成，锂电池作为备用电源使用。网关内置两个ZigBee模块，可以与嵌入式处理器的UART接口直接连接，支持16个物理信道，并且可以在使用中对ZigBee的物理信道进行修改。DTU传输模块完成网关与云端之间的通信，实现数据上传和配置下发。供电模块1由市电供电部分和锂电池、太阳能充电板组成，锂电池作为备用电源使用，当现场掉电后，可以维持网关继续工作。网关在部署后，首先会启用ZigBee模块A2，网关ZigBee模块A2的物理信道和节点的ZigBee模块的物理信道均为部署前测试得到，在部署前已经配置。ZigBee网络运行后，网关的嵌入式处理器5会在Flash中生成一张现场ZigBee通信质量表，每个节点与网关通信后，嵌入式处理器5会记录到通信质量表中，运行一段时间后，通信质量表的参数会发生变化，当每个节点在每个工作节点都会唤醒与网关通信，并且没有出现数据丢失的情况，该通信质量表的通信质量参数会保持在100%，当某个节点出现数据通信失败，或者在规定时间节点没有与网关通信，会影响通信质量参数，当该参数降低到80%时，网关会启动ZigBee模块B3，并且根据配置文件中的预留物理信道选择一个物理信道配置，网关配置后，两个ZigBee模块同时启用。此时，节点与网关通信继续使用原来的ZigBee模块A2，通信后，通过原来的ZigBee模块A2对节点进行配置，使节点的ZigBee物理信道也进行修改，从而实现下次工作时，使用新的物理信道。当所有节点全部修改物理信道后，ZigBee模块A2停止使用，通信质量表重新记录统计。通过两个ZigBee模块的使用，可以使现场网关和节点使用的ZigBee的物理信道进行修改，而不会因为物理信道改变而丢失节点，造成数据丢失。该网关在实际运用过程中，由于可以自动判断现场ZigBee网络的通信质量，智能选择新的ZigBee物理信道，从而解决了ZigBee信道干扰问题，使数据上传可以保证及时性，不会出现数据堆压，提高了通信可靠性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可智能选择物理信道的ZigBee网关设备，其特征在于：它包括嵌入式处理器（5）、ZigBee模块A（2）、ZigBee模块B（3）、DTU传输模块（6）、供电模块（1）、显示模块（4）；ZigBee模块A（2）和ZigBee模块B（3）与嵌入式处理器（5）连接；嵌入式处理器（5）分别供电模块（1）、显示模块（4）和DTU传输模块（6）连接；ZigBee模块A（2）和ZigBee模块B（3）支持UART接口可以与嵌入式处理器（5）的UART接口直接连接，支持16个物理信道。

【技术特征摘要】
1.一种可智能选择物理信道的ZigBee网关设备，其特征在于：它包括嵌入式处理器（5）、ZigBee模块A（2）、ZigBee模块B（3）、DTU传输模块（6）、供电模块（1）、显示模块（4）；ZigBee模块A（2）和ZigBee模块B（3）与嵌入式处理器（5）连接；嵌入式处理器（5）分别供电模块（1）、显示模块（4）和DTU传输模块（6）连接；ZigBee模块A（2）和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李松，王辅宋，刘付鹏，谢镇，
申请(专利权)人：江西飞尚科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江西,36