基于无线传感网络及虚拟仪器技术的数据采集系统，属于无线数据采集及虚拟仪器技术领域。它解决了传统的无线数据采集及其网络可控性差并且组网不灵活的问题。它的上位机系统采用Labview虚拟技术构建数据采集控制平台，用于通过Wi-Fi中心网络完成对多个Zigbee数据采集子网的远端采集数据的聚合、处理、分析及显示，还用于通过Wi-Fi中心网络发送控制指令对多个Zigbee数据采集子网的远端节点的工作状态、数据采集状态、睡眠模式、连接或断开状态进行查询和控制。本发明专利技术适用于远距离数据采集。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于无线传感网络及虚拟仪器技术的数据采集系统，属于无线数据采集及虚拟仪器
技术介绍
随着无线通信技术的快速发展，无线传感器网络技术的应用越来越广泛。为满足数据采集系统提出的需要分布式远程的无人值守的低消耗网络的需求，无线传感器网络得到了更加广泛的应用，同时这也对传感器网络系统的低功耗、低成本和短开发周期等方面， 提出了更高的要求。无线传感器网络具有资源受限、自组织、以数据为中心、与应用相关等特点，涉及到无线通信技术、网络信息技术、传感器技术、微电子技术、嵌入式技术、分布式信息处理技术和软件开发技术等领域，具有典型的跨学科特点。在传统的传感器网络的基础上，加入无线通信技术，极大地扩展了传感器网络的应用范围和综合性能。在无线传感器网络中，传感器节点可以有目的或者随机地部署在用户所关注的区域，这些无线传感器节点之间以专用的通信协议组织协调在一起，按用户设计的意图，获取周围的环境信息数据，并且相互协同工作，完成指定的任务，最终实现用户的各种需求。在实际的开发过程中，现有的无线网络协议由于功能复杂、成本高并且开发周期长，已经不能满足无线传感器网络的快速发展需求。SimpliciTI (Ti公司推出的简单网络协议)是最新推出的一种短距离、低数据速率的简易无线网络协议，具有源代码公开、灵活性大、成本低、开发周期短等特点，特别适用于小型无线网络，并且支持各种低功耗应用，主要应用领域包括工厂环境监测、现代远程农业控制、楼宇报警与安全、家庭自动化等，具有良好的理论价值和现实意义。传统的无线数据采集及其网络，由于组网方式单一、设备能力受限并且控制手段较少，使得无线数据采集网络功能单一，管理和维护比较不便，相对于特定的数据应用表现出了诸多不足，比如数据率不足、远距离传输和扩展能力不强等缺陷。针对这种情况，采用多种无线技术的应用和上位机虚拟仪器技术的应用来管理整个网络的方法就体现出了竞争力。
技术实现思路
本专利技术为了解决传统的无线数据采集及其网络可控性差并且组网不灵活的问题， 提供一种基于无线传感网络及虚拟仪器技术的数据采集系统。本专利技术所述基于无线传感网络及虚拟仪器技术的数据采集系统，它包括上位机系统，它还包括Wi-Fi中心网络和多个Zigbee数据采集子网，上位机系统采用Labview虚拟技术构建数据采集控制平台，用于通过Wi-Fi中心网络完成对多个Zigbee数据采集子网的远端采集数据的聚合、处理、分析及显示，还用于通过Wi-Fi中心网络发送控制指令对多个Zigbee数据采集子网的远端节点的工作状态、数据采集状态、睡眠模式、连接或断开状态进行查询和控制。所述Wi-Fi中心网络包括多个Wi-Fi节点模块，Wi-Fi节点模块的个数与Zigbee 数据采集子网的个数相同，每个Wi-Fi节点模块用于与一个Zigbee数据采集子网通过有线 USB或者串口连接实现数据通信，并实现所述Zigbee数据采集子网与上位机系统之间的数据交互。所述Zigbee数据采集子网包含至少一个ZigbeeAP中心节点和至少一个Zigbee ED节点，ZigbeeAP中心节点作为Zigbee数据采集子网的中心节点与Zigbee数据采集子网内其它节点实现通信，用于实现所述其它节点与Wi-Fi中心网络之间的数据交互；Zigbee ED节点用于作为远距离终端节点完成数据采集和中转传递任务，包括用于传感器数据采集的Zigbee子节点。所述每个Zigbee数据采集子网还包括至少一个Zigbee RD节点，Zigbee RD节点用于扩展传输距离。Zigbee数据采集子网内所有节点定时互相发送保活信息以确定连接状态， ZigbeeAP中心节点还定期发送消息给上位机系统，上位机系统接收到消息以后确定目标信息，同时在上位机系统内显示连入整个网络的所有节点的拓扑信息。本专利技术的优点是本专利技术有效的利用了 Zigbee网络和Wi-Fi网络各自的优势， 其中Zigbee网络由于具有较远的传输距离和较低的数据率，并且便于扩展，成本也较低， 而适于当做远程数据采集终端；Wi-Fi网络由于功耗较高，数据率高，覆盖距离小，而适合作为中心网络。本专利技术采用将上述两个不同网络进行有线连接，即通过Wi-Fi节点模块与 ZigbeeAP中心节点进行有线连接的方式进行通讯，通过这种方式，结合上位机系统(1)使用的Labview虚拟技术，可以做到全网协调管理应用。同时，这种方式也满足了当前对于采集的数据的存储和回放功能的要求。本专利技术有效克服了当前无线数据采集系统可控性差，组网不灵活，数据率不足以及远距离传输和扩展能力不强的缺陷。相对现有的无线数据采集网络，本专利技术终端采用有ZigbeeAP中心节点的Zigbee 数据采集子网分布各个采集点，由Wi-Fi节点模块构成Wi-Fi中心网络，并连接上位机系统，使得Zigbee网络和Wi-Fi网络术的优劣势互补，达到覆盖距离和数据率的平衡，同时上下行数据及控制指令更加丰富和强大，使得所述数据采集系统更稳定，可控性强，布置更加灵活多变，适应更丰富的引用场合。同时大量应用Zigbee数据采集子网的Zigbee节点，一方面减低了功耗和成本，另一方面由于使用简单实用的无线传输协议使得开发和二次开发成本及时间都降低了。附图说明图1为本专利技术的总体架构示意图；图2为Zigbee ED节点的工作流程图；图3为ZigbeeAP中心节点的工作流程图。具体实施方式具体实施方式一下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述基于无线传感网络及虚拟仪器技术的数据采集系统，它包括上位机系统1，它还包括Wi-Fi中心网络 2和多个Zigbee数据采集子网3，上位机系统1采用Labview虚拟技术构建数据采集控制平台，用于通过Wi-Fi中心网络2完成对多个Zigbee数据采集子网3的远端采集数据的聚合、处理、分析及显示，还用于通过Wi-Fi中心网络2发送控制指令对多个Zigbee数据采集子网3的远端节点的工作状态、数据采集状态、睡眠模式、连接或断开状态进行查询和控制。本实施方式中Wi-Fi中心网络2用于会集多个Zigbee数据采集子网3的采集数据并接入上位机系统1，同时将上位机系统1的控制或查询指令发送给多个Zigbee数据采集子网3 ；多个Zigbee数据采集子网3用于完成各种数据的采集，并通过Wi-Fi中心网络2 接入上位机系统1。所述上位机系统1为以Labview虚拟仪器建立的控制及会集终端，其连接了 Wi-Fi 节点模块，与上位机存储数据库及中心控制系统；Wi-Fi中心网络2形成了中距离高速数传链路，Zigbee数据采集子网3形成了远距离低速数传链路，Wi-Fi中心网络2和Zigbee数据采集子网3共同构成了无线网络的通信连接；Zigbee数据采集子网3包括一组采集远端数据的传感器，可为采集远端温湿度及加速度等模拟信号并进行A/D转换的传感器。具体实施方式二 下面结合图1说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的进一步说明，所述Wi-Fi中心网络2包括多个Wi-Fi节点模块，Wi-Fi节点模块的个数与 Zigbee数据采集子网3的个数相同，每个Wi-Fi节点模块用于与一个Zigbee数据采集子网 3通过有线USB或者串口连接实现数据通信，并实现所述Zig本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于无线传感网络及虚拟仪器技术的数据采集系统，它包括上位机系统(1)， 其特征在于它还包括Wi-Fi中心网络(2)和多个Zigbee数据采集子网(3)，上位机系统(1)采用Labview虚拟技术构建数据采集控制平台，用于通过Wi-Fi中心网络( 完成对多个Zigbee数据采集子网( 的远端采集数据的聚合、处理、分析及显示， 还用于通过Wi-Fi中心网络( 发送控制指令对多个Zigbee数据采集子网(3)的远端节点的工作状态、数据采集状态、睡眠模式、连接或断开状态进行查询和控制。2.根据权利要求1所述的基于无线传感网络及虚拟仪器技术的数据采集系统，其特征在于所述Wi-Fi中心网络( 包括多个Wi-Fi节点模块，Wi-Fi节点模块的个数与Zigbee 数据采集子网( 的个数相同，每个Wi-Fi节点模块用于与一个Zigbee数据采集子网(3) 通过有线USB或者串口连接实现数据通信，并实现所述Zigbee数据采集子网(3)与上位机系统(1)之间的数据交互。3.根据权利要求2所述的基于无线传感网络及虚拟仪器技术的数据采集系统，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈熙之，宁磊，李明，杨明川，周建人，蔡润南，李文昊，郭庆，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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