[发明专利]基于Zigbee的双通道无线传感终端的组网方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通用的双通道无线传感终端的设计与双覆盖组网方法，尤其可应用在对 可靠性有较高要求的无线数据采集与监控系统中。

技术背景

查新，现有基于Zigbee的发明专利23项，实用新型10项

通过查新表明：Zigbee作为一种低速率、低功耗无线解决方案，有着广泛的应用前景。 以上专利开发中，大部分是针对具体应用目标的开发，有三款(其中两款是通讯模块设计) 是通用平台开发。但是，以上所有开发中均没有考虑到同时采用双信道，进行备份冗余而获 得无线传输的高可靠性。而本发明专利，就是针对目前市场上特有系统对高可靠性的要求而 设计的。本发明具有通用性，也能依照需求比较简单地移植、扩展到上述其它专利所描述的 应用系统中。

本发明涉及Zigbee无线通信协议。Zigbee协议建立在IEEE802.15.4标准之上， IEEE802.15.4标准定义了物理层和MAC子层，Zigbee标准在这个基础之上扩展了网络层和应 用层框架，如附图10所示。Zigbee协议标准确定了Zigbee网络中的三种设备：Zigbee协调 器、Zigbee路由器和Zigbee终端设备。值得注意的是，每个网络中都必须包括一台Zigbee 协调器，在本发明中，由汇聚节点实现Zigbee协调器的功能。另外重要的一点是：Zigbee 免协议专利费。

随着无线通信的整体发展，无线通讯机制被越来越多地应用于智能家居、工业现场监控 和医疗医护监控的场合。而对于一些特殊的场合，如文物保护范围内的古建筑、和待测体为 运动着的设备，便更加凸显采用无线的通讯方式进行检测和监控的优势，这种优势具有有线 方式难以达到目标的不可替代性。本发明最初便是为了解决一工业现场半自动磨机的相关参 数的监测而设计的，磨机的主体旋转，而传感器必须布置在旋转的主体上。因而，最有效的 办法便是将传感器连接于无线终端节点上，所采集的数据通过无线的方式收集到汇聚节点中， 最后由汇聚节点送往服务中心(PC机上)进行进一步的处理和人机交互。另外一方面，工业 现场中的磨机周围均是钢铁结构，对无线信号的传输有比较大的影响(如衰减和吸收)。因而， 为提高无线链路传输的可靠性，并结合Zigbee信道使用的特征，提出了采用双信道、网络双 覆盖的解决方案。该解决方案具有很好的可移植特性，能够很方便地应用于医疗医护监控等 场合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高可靠性的基于Zigbee的通用双通道无线传感终端的组 网方法。

发明的核心思路是采用双信道机制以提高无线通讯链路的可靠性，满足对可靠性有特定 需求的应用。Zigbee在2.4GHz频段上有16个信道，常规的应用中，都只使用这16个信道 中的一个进行数据传输。在只使用一个信道的时候，采集数据的节点和全网覆盖均是单一的 情况，因而比较容易由于单数据链路的失效而使得数据传输失败。所以，本发明的思路是， 采用双信道机制，实现独立组网以及通讯的并行工作，以提供可靠的无线传输机制，进而达 到提高系统整体可靠性的目标。

本发明的特征在于，所述方法依次含有以下步骤：

步骤(1)构建双通道无线传感终端节点：

在所述传感器所在的空间区域，有一个所述终端节点通过接口板与传感器与所述传感 器互连，

所述终端节点含有第一模块①和第二模块②，其中：

第一模块①由第一天线、第一射频匹配电路、第一CC2430芯片、第一接插口依 次互连而成，所述第一接插口与所述接口板互连，

第二模块②由第二天线、第二射频匹配电路、第二CC2430芯片依次互连而成，

所述CC2430芯片在单芯片结构上集成了符合IEEE802.15.4标准的2.4GHz的射频收 发器以及8051微控制器，在所述微控制器内含有：

Zigbee无线通讯协议，实现Zigbee终端设备的组网传输，

模块间的数据交互软件，实现所述第一模块①和第二模块②的握手和数据交互，

接口驱动，实现对所述传感器的控制，

所述第一CC2430芯片和第二CC2430芯片通过I/O口互连，

所述第一CC2430芯片的闪烁存储器内的8字节MAC地址中的前两字节为全1，而所述 第二CC2430芯片的闪烁存储器内的8字节MAC地址中的前两个字节为全0，