分布式光载无线-WiFi-ZigBee网络制造技术

本发明专利技术公开一种分布式光载无线‑WiFi‑Zigbee网络，包括：光载无线交换系统、分布式主机和若干分布式从机，所述光载无线交换系统与分布式主机之间通过WiFi模块进行通信，所述分布式主机与分布式从机之间通过Zigbee无线模块进行通信。本发明专利技术采用Zigbee无线通讯技术有效覆盖50～200米，分布式的主机与分布式的从机通过Zigbee协议进行数据通信；分布式主机再通过WiFi把数据进一步传输至光载无线交换系统。由于WiFi接入点可以集中在控制室，则可以通过WiFi接入多点分布式从机，而从机由于采用了Zigbee通信技术，即无需每个从机都用WiFi通信，降低了成本，另外采用Zigbee协议实现了按两个字节的短地址查询并通信的功能，有效地提高了系统的可靠性、安全性和灵活性，实现了分布式数据的采集。

Distributed optical ZigBee WiFi wireless network

The invention discloses a distributed optical WiFi wireless Zigbee network, including: optical wireless exchange system, distributed host and several distributed from the machine, the optical wireless exchange system with distributed host through the WiFi communication module, the distributed computer and distributed from the machine through the Zigbee wireless communication module. The invention adopts the Zigbee wireless communication technology to effectively cover 50 to 200 meters, the host and the distributed distributed through the Zigbee protocol from the machine data communication; distributed host through WiFi data to further transmitted to the optical wireless exchange system. Because the WiFi access point can be concentrated in the control room, you can access through the WiFi multipoint distributed from the machine, and the machine because of the use of Zigbee communication technology, which is required to use WiFi communication from each machine, reduces the cost, in addition to the use of the Zigbee protocol in the short two byte address query and communication the function, can effectively improve the system reliability, security and flexibility, realize the distributed data acquisition.

【技术实现步骤摘要】
分布式光载无线-WiFi-ZigBee网络
本专利技术涉及工控
，尤其涉及一种WiFi光载无线交换系统中的基于2.4GHz的Zigbee主从分布式网络。
技术介绍
传统的工业通讯方式——现场总线，存在传输距离短、互操作性差、传输速率低、需人工布线等缺点。因此，为了实现生产现场的无人值守和远程控制，找到一种便捷有效的方式来解决上述问题，则成为技术发展的趋势。一篇公开号为CN103200702A的中国专利技术专利申请揭示了一种分布式光载无线-WiFi-Modbus网络，包括：光载无线交换系统，Modbus主机和至少两个Modbus从机；所述光载无线交换系统与Modbus主机之间、所述Modbus主机与Modbus从机间通过辐射天线进行无线通信；前述Modbus主机与Modbus从机间的通信方式为通过无线通信模块的射频信号进行无线通信；所述光载无线交换系统包括中心站和光线链路，连接在中心站和远端射频单元之间的光纤链路用来实现WiFi无线射频信号的分发，中心站用来进行信号交换、控制和处理，远端射频单元用来实现光电转换和射频功率放大。该专利申请提出的分布式光载无线-WiFi-Modbus网络，实现了终端数据的无线采集和集中管控，且网络环境搭建灵活、安全、可靠。但当某一台WiFi-Modbus主机出现故障时，会导致大量的Modbus从机不能工作，严重影响整个网络的正常工作，网络后期的维护管理极为麻烦。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提出一种网络稳定、健壮的分布式光载无线-WiFi-Zigbee网络。为实现该目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术中的分布式光载无线-WiFi-Zigbee网络，其特征在于，包括：光载无线交换系统、分布式主机、分布式从机(若干)、Zigbee无线模块、WiFi模块。所述的光载无线交换系统结合光载无线技术和WiFi(WirelessFidelity，无线保真技术)无线宽带局域网技术，利用中心站(CS，CentralStation)和远端基站(BS，BaseStation)之间的光纤链路实现WiFi无线射频(RF，RadioFrequency)信号的分发，而信号交换、控制和处理模块都集中在中心站(CS)，远端基站(BS)仅实现光电转换和射频功率放大功能。这样，将复杂、昂贵的设备集中到中心站点，让多个远端基站共享这些设备，从而减少基站的功耗和成本，提高系统的可靠性和安全性，同时可以利用光载无线交换系统实现频谱带宽资源的动态分配。所述的分布式主机由微处理器、Zigbee无线接口、WiFi网络接口、I/O接口等硬件及软件系统构成。分布式主机通过WiFi网络接口实现主机和光载无线交换系统的通信；分布式主机通过Zigbee无线接口实现分布式主机对分布式从机的控制和数据的采集；分布式主机通过I/O接口控制Zigbee无线模块及WiFi模块实现无线数据传输，完成数据的收发和状态的显示；软件系统包括单片机控制软件和应用软件，单片机控制系统包含主机无线Zigbee(Z-Stack)协议，应用软件具有上位机传感器数据采集系统、WiFi模块配置系统等功能。所述的分布式从机由微处理器、存储器、Zigbee无线接口、I/O接口等硬件及软件系统构成。分布式从机通过Zigbee无线接口实现分布式主机和分布式从机的实时通信，完成分布式主机的命令；分布式从机通过I/O接口控制Zigbee无线模块实现无线数据传输，完成数据的收发和状态的显示；软件系统包含分布式从机无线Zigbee(Z-Stack)协议。所述Zigbee无线模块使用2.4GHz免费ISM频段免许可证，最大传输数率达200Kbps，并可软件修改波特率，开阔地传输距离达到200米，具有无线唤醒等功能，灵敏度达到-90dBm，可靠性高，可广泛应用于各种场合的短距离无线通信领域(如无线抄表、工业遥控、低功耗手持设备等)。基于Zigbee无线模块实现了无线数据传输，提高了可靠性。所述WiFi模块为串口或TTL电平转WIFI通信的一种传输转换模块，Uart-WiFi模块是基于Uart接口的符合WiFi无线网络标准的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE802.11协议栈以及TCP/IP协议栈，能够实现用户串口或TTL电平数据到无线网络之间的转换。根据主控制器的硬件电路设计，可以实现Zigbee与WiFi的相互转换，从而灵活方便的接入分布式光载无线WiFi网络。工作过程描述：工作前搭建好所需的硬件环境，包括光载无线系统的搭建、分布式无线Zigbee主从机系统的搭建、终端采集系统的搭建(温湿度传感器、气体传感器、人体传感器等)。系统初始化工作时，分布式主机配置好各个寄存器的参数、WiFi模块的参数、Zigbee无线模块的参数等，分布式从机配置好各个寄存器的参数、Zigbee无线模块的参数等。为保证通信正常进行，需设定光载无线交换系统的远端WiFi网络和分布式主机的WiFi模块具有相同的SSID(网络名)、认证密码、工作频道、工作模式等；分布式主机与分布式从机Zigbee无线模块的网络ID和信道等参数一致。控制中心通过光载无线交换系统将WiFi信号覆盖到远端分布式天线系统，分布式主机的WiFi模块接到分布式系统中，分布式主机负责将WiFi信号转换为Zigbee无线信号发射出去，这样控制中心发送指令，经光载无线交换系统再由分布式主机的WiFi模块，将其转换为Zigbee无线信号发送给分布式从机，分布式从机再通过RS232/RS485串行接口将指令发送至各种终端传感器，对传感器完成相应的控制和数据的采集，传感器通过相同的方式将采集的数据回发给控制中心，从而实现了高速、灵活、安全的网络覆盖，完成了数据的无线采集、控制与管理。本专利技术的有益效果是：在现有的工业控制网络技术中，没有出现采用本专利技术的分布式光载无线-WiFi-Zigbee网络系统实现的。本专利技术的分布式光载无线-WiFi-Zigbee网络技术和理念属首创。本专利技术应用在各种工业生产中，经济、便捷，产品的互操作性好，大大减少了人工布置通信线路并很好的实现了资源的共享及远程的集中监控和管理，对进一步提高整个工控领域的集成度和自动化程度有着积极的意义。在本专利技术中采用Zigbee无线通讯技术有效覆盖50～200米，分布式的主机与分布式的从机通过Zigbee协议进行数据通信；分布式主机再通过WiFi把数据进一步传输至光载无线交换系统。由于WiFi接入点可以集中在控制室，则可以通过WiFi接入多点分布式从机，而从机由于采用了Zigbee通信技术，即无需每个从机都用WiFi通信，降低了成本，另外采用Zigbee协议实现了按两个字节的短地址查询并通信的功能，有效地提高了系统的可靠性、安全性和灵活性，实现了分布式数据的采集。与分布式光载无线-WiFi-Modbus网络相比，分布式光载无线-WiFi-Zigbee网络具备网络自动愈合功能。在一般的分布式光载无线-WiFi-Zigbee网络应用中，一台光载无线交换系统会携带多台WiFi-Zigbee主机，每一台WiFi-Zigbee主机也可携带一台或多台Zigbee从机。假如某一台ZigBee从机处于两台WiFi-ZigBee主机的重叠网络覆盖范围内，当其中一台WiFi-Z本文档来自技高网...

【技术保护点】
分布式光载无线‑WiFi‑Zigbee网络，其特征在于，包括：光载无线交换系统、分布式主机和若干分布式从机，所述光载无线交换系统与分布式主机之间通过WiFi模块进行通信，所述分布式主机与分布式从机之间通过Zigbee无线模块进行通信。

【技术特征摘要】
1.分布式光载无线-WiFi-Zigbee网络，其特征在于，包括：光载无线交换系统、分布式主机和若干分布式从机，所述光载无线交换系统与分布式主机之间通过WiFi模块进行通信，所述分布式主机与分布式从机之间通过Zigbee无线模块进行通信。2.根据权利要求1所述的分布式光载无线-WiFi-Zigbee网络，其特征在于，所述光载无线交换系统包括中心站和远端基站，中心站和远端基站之间通过光纤链路连接，信号交换、控制和处理模块都集中在中心站，远端基站仅实现光电转换和射频功率放大功能。3.根据权利要求1所述的分布式光载无线-WiFi-Zigbee网络，其特征在于，所述分布式主机包括：微处理器、Zigbee无线接口、WiFi网络接口、I/O接口，微处理器通过WiFi网...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟静，吴鸿娟，潘勇，熊江，
申请(专利权)人：重庆三峡学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50