本发明专利技术公开了一种自动化生产线监控两层无线传感器网络系统，包括现场设备节点，网关节点和簇头节点以及监控计算机，若干个所述现场设备节点和两个所述簇头节点组成的若干个簇相互连接并通过所述网关节点，最后传输到所述监控计算机，且所述两个簇头节点分别为主簇头和冗余簇头。本发明专利技术按工艺流程设置星形网络，可以满足流程内数据传输实时性要求，对每节点的轮询设计了冗余时隙，提高通信可靠性；骨干网络设计了冗余簇头和冗余路由，提高骨干网络通信可靠性，端到端时延2N，N为通信跳数,提高骨干网络通信实时性。
【技术实现步骤摘要】
一种自动化生产线监控两层无线传感器网络系统
本专利技术涉及网络系统，具体涉及一种自动化生产线监控两层无线传感器网络系统。
技术介绍
无线传感器网络以其易于部署、扩展方便、维护成本低等优势，在工业自动化系统中逐渐应用，被视为工业自动化继现场总线、工业以太网之后，新的发展趋势和技术热点。在楼宇自动化、过程自动化系统中，工业无线传感器网络已经逐步部署。在自动化生产线系统应用中，无线传感器网络还面临一些挑战和技术瓶颈。其中最大挑战在于通信可靠性、实时性。目前典型的工业无线传感器网络系统，如WirelessHart等,依赖于mesh网络提供多径冗余通信等提高通信系统可靠性。在自动化生产线中，由于工艺流程往往比较狭长，横向区域往往没有大量通信节点，难以形成mesh网络，而且，纵向需要多跳通信，通信中每一跳链路通信质量恶化，都会最终导致通信失败。一般地，工业无线通信基于TDMA调度策略，多跳通信需要更多时隙，从而使通信实时性面临挑战。另一方面，自动化生产线在工业自动化中是占比较大的一类系统，而且，较过程控制和楼宇自动化系统，这类系统往往改造升级频率高，工期要求紧，无线系统在这一类系统中应用意义重大。本专利技术设计一种自动化生产线监控两层无线传感器网络系统，通过研究这类系统工艺流程特点，结合不同网络拓扑和无线通信技术，设计了可靠、实时地适于狭长生产线的工业无线传感器网络系统。一般的工业无线传感器网络现场节点组成mesh拓扑，以提供冗余通信，提高通信可靠性。在狭长的生产线中，横向特点是跨度小，节点间距离小，星型拓扑可以可靠覆盖；纵向方面，生产线中，系统往往按照生产流程分成多个区域，同区域中通信频繁、实时性要求高，区域之间数据通信量相对小，实时性要求相对低。根据这样的流程特点，本设计中设计星型网络对不同流程区域监控，不同区域通过具有冗余路由的骨干网络连接。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种自动化生产线监控两层无线传感器网络系统。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现:一种自动化生产线监控两层无线传感器网络系统，包括现场设备节点，网关节点和簇头节点以及监控计算机，若干个所述现场设备节点和两个所述簇头节点组成的若干个簇相互连接并通过所述网关节点，最后传输到所述监控计算机，且所述两个簇头节点分别为主簇头和冗余簇头。进一步的，所述现场设备节点包括MC13213最小系统，所述MC13213最小系统与调理电路连接，所述MC13213最小系统天线电路相连接，所述MC13213最小系统还与电源电路相连接。进一步的，所述簇头节点包括两个天线电路，所述两个天线电路分别和MC13213最小系统A与MC13213最小系统B相连接，且所述MC13213最小系统A和所述MC13213最小系统B相连接，且所述MC13213最小系统A和所述MC13213最小系统B都与电源电路相连接，所述MC13213最小系统A还和调理电路相连接。进一步的，所述网关节点包括MC13213最小系统，所述MC13213最小系统分别与天线电路，电源电路以及串行通信接口电路相连接。本专利技术的有益效果: 本专利技术设计了一种两层工业无线传感器网络系统，按工艺流程设置星形网络，可以满足流程内数据传输实时性要求，对每节点的轮询设计了冗余时隙，提高通信可靠性；骨干网络设计了冗余簇头和冗余路由，提高骨干网络通信可靠性，端到端时延2N，N为通信跳数，提高骨干网络通信实时性。【附图说明】图1是本专利技术的两层无线传感器网络系统组成结构； 图2是本专利技术的现场节点结构示意图； 图3是本专利技术的簇头节点结构示意图； 图4是本专利技术的网关节点结构示意图。【具体实施方式】下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本专利技术。参照图1所示，一种自动化生产线监控两层无线传感器网络系统，包括现场设备节点，网关节点和簇头节点以及监控计算机，若干个所述现场设备节点和两个所述簇头节点组成的若干个簇相互连接并通过所述网关节点，最后传输到所述监控计算机，且所述两个簇头节点分别为主簇头和冗余簇头。进一步的，如图2所示，所述现场设备节点包括MC13213最小系统，所述MC13213最小系统与调理电路连接，所述MC13213最小系统天线电路相连接，所述MC13213最小系统还与电源电路相连接；且整个结构以Freescale公司MC13213为核心，节点采用纽扣电池供电，除基本的外围电路和天线电路外，也包括可选的模拟量输入和数字两输入接口。优选的，MC13213是一款高性能ZigBee芯片，集成了 8位CPU和无线前端芯片，为紧凑型高性能ZigBee终端解决方案，连接简单的天线系统和外围电路，既可作为ZigBee通信节点。进一步的，如图3所示，所述簇头节点包括两个天线电路，所述两个天线电路分别和MC13213最小系统A与MC13213最小系统B相连接，且所述MC13213最小系统A和所述MC13213最小系统B相连接，且所述MC13213最小系统A和所述MC13213最小系统B都与电源电路相连接，所述MCl3213最小系统A还和调理电路相连接。优选的，系统A用于本地数据采集和测控，以及调度本簇内通信；系统B用于簇间通信；两套MC13213通过串口连接，每套MC13213中设有两个通信对列，系统A中对列I用于存储待向簇头发送的数据，对列2用于存放待向本地星型网络发送的数据，类似的，系统B中对列I用于存储向骨干网发送的数据，对列2用于存放待向系统I发送的数据。进一步的，如图4所示，所述网关节点包括MC13213最小系统，所述MC13213最小系统分别与天线电路，电源电路以及串行通信接口电路相连接。本专利技术的原理: 本专利技术在工作中，各个星形网络中簇头或冗余簇头基于TDMA策略轮询簇内结点，每个节点设计I个冗余轮询时隙；各簇头将簇内轮询数据直接或多跳传输到网关，骨干网络路由图出度为2，主路由每跳均设计I个冗余时隙，冗余路由复用主路由时隙，端到端时延2N，N为通信跳数。以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，对于本领域的技术人员来说，本专利技术可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自动化生产线监控两层无线传感器网络系统，包括现场设备节点，网关节点和簇头节点以及监控计算机，其特征在于，若干个所述现场设备节点和两个所述簇头节点组成的若干个簇相互连接并通过所述网关节点，最后传输到所述监控计算机，且所述两个簇头节点分别为主簇头和冗余簇头。
【技术特征摘要】
1.一种自动化生产线监控两层无线传感器网络系统，包括现场设备节点，网关节点和簇头节点以及监控计算机，其特征在于，若干个所述现场设备节点和两个所述簇头节点组成的若干个簇相互连接并通过所述网关节点，最后传输到所述监控计算机，且所述两个簇头节点分别为主簇头和冗余簇头。2.根据权利要求1所述的自动化生产线监控两层无线传感器网络系统，其特征在于，所述现场设备节点包括包括MC13213最小系统，所述MC13213最小系统与调理电路连接，所述MC13213最小系统天线电路相连接，所述MC13213最小系统还与电源电路相连接。3.根据权利要求1所述的自动化...
【专利技术属性】
技术研发人员：许洪华，
申请(专利权)人：苏州科技学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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