基于紫蜂技术的港口现场数据采集传输发布系统技术方案

一种机电设备远程监控领域的基于紫蜂技术的港口现场数据采集传输发布系统，包括：无线传感网络与远程数据服务器，其中：无线传感网络分布于港口工作现场，负责采集港口现场的工作状态的数据，并以紫蜂无线方式汇聚网内采集数据，将汇聚的采集数据打包，通过有线企业内部网络基于传输控制协议和网间协议传输给远程数据服务器，远程数据服务器基于传输控制协议和网间协议接收数据，按照打包的数据传输格式对数据进行解析，存入数据库，并以Ｗｅｂ服务方式进行数据的发布。本发明专利技术为监测应用程序开发、故障预警及设备维护提供数据支持，低成本的ＺｉｇＢｅｅ技术，降低了系统的复杂度，具有良好的抗干扰性及可扩展性和可实施性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电信
的系统，具体是一种基于紫蜂技术的港口现场 数据采集传输发布系统。技术背景目前，不断增长的集装箱运输和港口之间日趋激烈的竞争使得港口的运作效 率和港口机械的健康运行面临更多的挑战。为了克服上述挑战，需要对港口及港 口机械进行全方位的监测，保证港口装卸及物流有效运转。与此同时，现场监测 需要大量布线，不仅增加港口建设成本，并且大量的布线也会增加港口系统的复 杂性，干扰港口系统正常运转，也不利于港口系统的维护。理想的监测方式是采 用无线的方式。传统的无线数传技术成本高，抗干扰性差，不适合工业现场应用。紫蜂(ZigBee)作为一种新兴的无线传感技术，近距离、低复杂度、低功耗、 低数据速率、低成本的双向无线通信技术；采用直接序列扩频(DSSS)技术，可靠 性好，抗干扰能力强；基于IEEE802. 15. 4标准，可用电池长时间供电；网络容量 大，组网灵活。ZigBee这些优势使其被更多地应用到工业领域。经对现有技术文献的检索发现，中国专利申请号99126775.3，公开 日2001.06. 13，为"港口门式起重机动态监测装置"，该专利自述为 实现对门式起重机重点工作参数的检测，并实现以无线通讯方式将工作参数实时 传送，但并未指出无线通信采用的具体技术手段，同时所采用的无线通信方式易 阻断，具有方向性，组网功能不明确。中国专利申请号200610061124.6，公开 曰2006. 12.06，为 一种支持ZigBee的电能数据采集方法和电能计量装 置，该专利基于提出了一种应用于电能数据采集和计量的装置，该装置提供了采 集与控制的双向通路，并且提供了异构网络的网关，但是其网络模块不具备标准 应用接口，监测功能特定，监测数据封闭，系统可扩展型较弱。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术的不足，提供了一种基于紫蜂技术的港口现场数据 采集传输发布系统，使其基于ZigBee无线通信方式，实现对港口及港机安全生产和工作状态数据进行采集、传输、发布，为进一步的港口和港机监测应用程序开 发开辟一条数据通路，提供数据基础。本专利技术是通过如下技术方案实现的，本专利技术包括无线传感网络与远程数据 服务器，其中无线传感网络分布于港口工作现场，负责采集港口现场的工作状 态的数据，并以ZigBee无线方式汇聚网内的采集数据，将汇聚的采集数据打包， 通过有线Intranet网络(企业内部网络)基于TCP/IP协议(传输控制协议/网间 协议)传输给远程数据服务器，远程数据服务器基于TCP/IP协议接收数据，按照 打包的数据传输格式对数据进行解析，存入数据库，并以WebServices(Web服务) 方式进行数据的发布。所述无线传感网络，包括终端数据采集节点、路由器及网络协调器，终 端数据采集节点在网络拓扑结构上与路由器或网络协调器相连，负责港口工作现 场数据的采集，并将数据发送至在Zigbee网络上与其相连的上级路由器或网络协 调器；路由器负责将现场采集数据转发至在ZigBee网络上与其相连的上级路由器 或网络协调器，并负责在ZigBee网络上与其相连的下级ZigBee网络节点的网络路 由；网络协调器汇聚整个无线传感网络的现场采集数据，并负责整个港口工作现 场的无线传感网络的网络组织。所述终端数据采集节点、路由器及网络协调器均作为ZigBee的网络节点， 网络协调器在无线传感网络中是唯一的，而路由器与终端数据采集节点可以有多 个， 一个基于ZigBee的无线传感网络最多有65536个网络节点，终端数据采集节 点、路由器及网络协调器之间以ZigBee无线通信，并构成网络拓扑结构，网络拓 扑结构根据港口地理布局和实际监测需要可配置成星型、树型或网状拓扑结构。所述终端数据采集节点，包括第一处理器、标准SCI (串行通信)接口、 传感器接口、 ZigBee收发器及低功耗源管理模块，第一处理器分别与标准SCI接 口、传感器接口相连，并协调控制标准SCI接口、传感器接口的运行，标准SCI 接口外接串行通信设备输入串行通信数据，传感器接口外接数据采样传感器输入 采样数据，串行通信数据和采样数据均为现场采集数据，第一处理器将现场采集 数据装帧通过SPI (串行外围设备)接口发送给ZigBee收发器，ZigBee收发器的 ZigBee接口将现场采集数据发送至路由器或者网络协调器，低功耗能源管理模块 分别与第一处理器、标准SCI接口、传感器接口、 ZigBee收发器相连，提供电源 支持，并对电源进行管理，实现终端数据采集节点低功耗长时间运行。所述标准SCI接口，其负责从串行通信设备获取串行通信数据，并作为终端 数据采集节点和路由器进行ZigBee网络参数与运行参数的配置的接口，所述SCI 接口为1路。所述传感器接口，为AD (模拟到数字转换)采样接口，其外接数据采集传感 器采集传感器模拟量，传感器接口还作为通用IO (输入输出)口，接收数字量输 入或输出开关控制信号，传感器接口为4路。所述ZigBee收发器，包括ZigBee支持芯片与ZigBee天线，ZigBee支持芯片提 供与第一处理器通信的SPI接口 ， ZigBee支持芯片实现对IEEE802. 15. 4协议的物 理层支持，ZigBee天线实现信息的发送，在第一处理器控制下对外提供ZigBee 接口， ZigBee收发器通过SPI接口与第一处理器通信，接收第一处理器发送装帧 的现场采集数据，并通过ZigBee接口发送至网络拓扑结构决定的路由器或者网络 协调器。所述终端数据采集节点，其移植完整的ZigBee协议栈(终端设备)，实现基于 ZigBee的无线传感网络的ZigBee终端设备网络功能，ZigBee协议栈是一个微型的 操作系统，运行在第一处理器上，协调终端数据采集节点各个硬件组件配合工作， 第一处理器执行的各项工作在协议栈中视为一个任务，第一处理器不断从标准 SCI接口和传感器接口获取现场采集数据并进行缓存，然后通过SPI接口调用 ZigBee收发器，通过ZigBee接口将现场采集数据以ZigBee无线方式上传。所述路由器，负责实现ZigBee的网络路由并转发现场采集数据，路由器根 据无线传感网络的网络拓扑结构，向上接入上级路由器或者上级网络协调器，并 允许向下连接下级路由器或下级终端数据采集节点，实现其ZigBee网络路由功 能，并将下级路由器或者下级终端数据采集节点发来的现场采集数据发送至在 ZigBee网络上与其相连的上级路由器或者上级网络协调器，实现现场采集数据的 转发。所述路由器，其移植完整的ZigBee协议栈(路由器)，实现其作为ZigBee网 络节点的网络路由功能，在路由器的组织下，ZigBee网路中的其他路由器接入此 路由器构成网络拓扑结构上此路由器的下级路由器，其他的终端数据采集节点也 可以接入此路由器；与此同时，路由器还将接入ZigBee网络上的其他路由器或者 直接接入网络协调器，构成网络拓扑结构上的上级网络节点，ZigBee协议栈是一 个微型的操作系统，协调路由器各组成模块配合工作，处理器执行的各项工作在协议栈中视为一个任务，除了完成ZigBee网络路由器的网络路由任务外，处理器 不断通过ZigBee网络接口接收在ZigBee网络上与其相连的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于紫蜂技术的港口现场数据采集传输发布系统，其特征在于，包括：无线传感网络与远程数据服务器，其中：无线传感网络分布于港口工作现场，负责采集港口现场的工作状态的数据，并以紫蜂无线方式汇聚网内的采集数据，将汇聚的采集数据打包，通过有线企业内部网络基于传输控制协议和网间协议传输给远程数据服务器，远程数据服务器基于传输控制协议和网间协议接收数据，按照打包的数据传输格式对数据进行解析，存入数据库，并以Ｗｅｂ服务方式进行数据的发布；　　　　所述无线传感网络，包括：终端数据采集节点、路由器及网络协调器，终端数据采集节点在网络拓扑结构上与路由器或网络协调器相连，负责港口工作现场数据的采集，并将数据发送至在紫蜂网络上与其相连的上级路由器或网络协调器；路由器负责将现场采集数据转发至在紫蜂网络上与其相连的上级路由器或网络协调器，并负责在紫蜂网络上与其相连的下级紫蜂网络节点的网络路由；网络协调器汇聚整个无线传感网络的现场采集数据，并负责整个港口工作现场的无线传感网络的网络组织。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成良，刘海宁，李彦明，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]