基于复合ZigBee模块的管理系统的通信方法与流程

技术领域

本发明涉及移动通讯技术，尤其涉及一种基于复合ZigBee模块的管理系统的通信方法。

背景技术：

ZigBee是短距离、低功耗、低速率、自组网的无线通信技术。它可以用于构筑各种自动化传感控制网络，例如，可以应用ZigBee技术来构筑智能家居、智能酒店、智能电网等的传感控制网络。正如图1所示，图1为现有技术中常用的ZigBee网络。

在ZigBee网络中，复合ZigBee模块是指一个带有多个传感器或执行器的ZigBee结点，在这里传感器或执行器我们可以称为部件结点。例如，有害气体传感结点，是单个ZigBee结点模块，但是内部却连接有烟雾传感器、可燃气体传感器、一氧化碳传感器等三个传感器。再如，酒店的电子门牌，也是在单个ZigBee模块上同时连接有一个门铃按钮、以及门牌、请勿打扰、清扫等三个指示功能。类似的结点还有多路触摸开关、多路执行器、温湿度传感器结点、具有电量采集功能的智能插座，等等。

虽然复合ZigBee模块内部连接有多种传感器或执行器，但是，在ZigBee网络中，它不是以多个结点存在，而是以一个单独的结点存在。对这种部件结点多功能的复合ZigBee模块进行管理，通常直接采用对独立的部件结点控制的方法，即在ZigBee模块上开辟一个接口，对复合ZigBee模块进行单线连接及控制。若要实现部件结点的不同功能，就需要在复合ZigBee模块与部件结点之间再设立一个物理接口，这就需要为这个部件结点定义复杂的命令接口，上位控制机将具体设置指令发送到ZigBee模块的接口上，部件结点需要翻译这些命令接口的命令，实现具体的功能。以多路开关复合ZigBee模块为例，需要为每一路开个定义一个命令接口。虽然这种方法能够实现相应功能，但是仍然有以下三个缺点。

缺点1：由于上位主机是将控制命令发送到复合ZigBee模块的接口命令上，所以用接口命令方法可以实现简单的控制，但是复杂的管理功能的实现就有一定的困难。例如，按下请勿打扰按钮后，需要禁止电子门牌上的门铃按钮功能，同时又要点亮上面的请勿打扰指示灯的场合，描述这一连串的动作较困难。

缺点2：当复合ZigBee模块的内部功能要进行微调时，ZigBee模块的接口部分的软件要进行重新改写，可谓牵一发而动全身。

缺点3：不同结点上，具有相同的功能时，这种方法应用非常麻烦，因为要对不同结点写不同的软件。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于复合ZigBee模块的管理系统、方法及通信方法。

为解决上述问题，本发明采用的一种技术方案是：提供一种基于复合ZigBee模块的管理系统，包括上位主机、与上位主机通过TCP/IP网络连接的ZigBee网关、与ZigBee网关通信连接的至少一个复合ZigBee模块以及与复合ZigBee模块相连的至少一个部件结点；

所述上位主机包括：

分配模块，用于为复合ZigBee模块分配一一对应的复合ZigBee模块ID，及为与所述复合ZigBee模块相连的每一个部件结点分配一一对应的部件结点ID；

存储模块，用于存储一部件结点ID链表，所述部件结点ID链表记录有部件结点ID和复合ZigBee模块ID的对应关系；

控制模块，用于根据部件结点ID链表将控制指令通过相应的复合ZigBee模块发送至指定的部件结点ID；

所述复合ZigBee模块包括与所述部件结点一一对应连接的虚拟接口，所述虚拟接口与ZigBee网关一一通信连接；

所述部件结点用于产生事件触发信号并生成包含部件结点ID的事件发生消息，以及将事件发生消息通过相应的复合ZigBee模块发送至上位主机；

上位主机还包括事件记录模块，用于记录部件结点ID对应的事件发生消息。

其中，所述至少一个部件结点还用于在与其相连的复合ZigBee模块入网时，通过该复合ZigBee模块上与所述部件结点相连的虚拟接口发送入网通知消息至上位主机；

所述上位主机还包括ID链表更新模块，用于当接收到所述入网通知消息时，为相应的复合ZigBee模块、部件结点分别分配复合ZigBee模块ID、部件结点ID并将部件结点ID与相应的复合ZigBee模块ID对应地写入ID链表更新模块。

为解决上述问题，本发明采用的另一种技术方案是：提供一种基于复合ZigBee模块的管理方法，包括：上位主机为复合ZigBee模块分配一一对应的复合ZigBee模块ID，及为与所述复合ZigBee模块相连的每一个部件结点分配一一对应的部件结点ID；

所述部件结点产生事件触发信号并向所述部件结点所属的复合ZigBee模块发送部件结点ID的事件发生消息；

所述复合ZigBee模块接收所述事件发生消息，并将所述事件发生消息通过ZigBee网关发送至所述上位主机；

所述上位主机记录部件结点ID对应的事件发生消息。

其中，基于复合ZigBee模块的管理方法还包括：

新部件结点在与其相连的复合ZigBee模块加入网络时通过该复合ZigBee模块向所述上位主机发送入网通知消息；

所述上位主机接收所述入网通知消息，为相应的复合ZigBee模块、部件结点分别分配ZigBee模块ID、部件结点ID，并更新部件结点ID与相应的复合ZigBee模块ID的对应关系。

为解决上述问题，本发明采用的另一种技术方案是：提供一种基于复合ZigBee模块的管理系统的通信方法，包括：

上位主机为复合ZigBee模块分配一一对应的复合ZigBee模块ID，及为与所述复合ZigBee模块相连的每一个部件结点分配一一对应的部件结点ID；所述复合ZigBee模块包括与所述部件结点一一对应连接的虚拟接口，所述虚拟接口与ZigBee网关一一通信连接，所述ZigBee网关与上位主机通信连接；上位主机基于指定部件结点ID与指定部件结点之间建立一个虚链接，完成一个通信通道；

所述上位主机通过所述通信通道向指定部件结点发送控制指令；

新部件结点在与其相连的复合ZigBee模块加入网络时通过该复合ZigBee模块向所述上位主机发送入网通知消息；

所述上位主机接收所述入网通知消息，为相应的复合ZigBee模块、部件结点分别分配ZigBee模块ID、部件结点ID。

本发明的有益效果是：针对现有技术采用接口命令实现复合ZigBee模块控制而存在的通用性差的问题，通过本技术方案，能达到的技术效果如下：

1、利用复合ZigBee模块，降低了硬件成本。通过在复合ZigBee模块上设置虚拟接口，不用为每一个传感器或执行器设置一个ZigBee结点模块，节约了硬件成本。

2、同时利用本发明提供的方法，降低了上位主机软件的复杂度，从上位主机角度来看，部件结点和普通的ZigBee结点是一样的，正如图2所示那样，ZED1在上位主机的角度来看则是部件结点S1、S2及S3，这样就能够实现上位主机直接控制每个部件结点，能够很直接且简单的实现各种功能，通用性好且效率高。这与现有技术ZigBee网络中复合ZigBee模块只作为一个结点存在是不同的。

附图说明

图1是现有技术中ZigBee网络的网络架构图；

图2是本发明一实施方式基于复合ZigBee模块的管理系统的网络架构图；

图3是图2实施方式的结构模块图；

图4是本发明另一实施方式基于复合ZigBee模块的管理系统的网络架构图；

图5是本发明基于复合ZigBee模块的管理方法的流程图；

图6是本发明基于复合ZigBee模块的管理系统的通信方法的流程图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图2及图3，本实施方式提供一种基于复合ZigBee模块的管理系统，包括上位主机10、与上位主机10通过TCP/IP网络连接的ZigBee网关20(图2中的ZigBee Gateway)、与ZigBee网关20通信连接的一个复合ZigBee模块30(图2中的ZigBee Module，即ZED1)以及与复合ZigBee模块30相连的三个部件结点(分别是：S1、S2和S3)。所述上位主机10与ZigBee网关30通过TCP/IP网络连接，所述ZigBee网关30与复合ZigBee模块30通过ZigBee网络连接。

在其他的实施方式中，复合ZigBee模块30为至少一个。正如本领域技术人员能够理解的那样，部件结点ID定义方式也有多种，只要部件结点ID也部件结点一一对应即可。

其中上位主机包括：分配模块101、存储模块102以及控制模块103。

分配模块101，用于为复合ZigBee模块分配一一对应的复合ZigBee模块ID，及为与所述复合ZigBee模块相连的每一个部件结点分配一一对应的部件结点ID。

存储模块102，用于存储一部件结点ID链表，所述部件结点ID链表记录有部件结点ID和复合ZigBee模块ID的对应关系。

控制模块103，用于根据部件结点ID链表将控制指令通过相应的复合ZigBee模块发送至指定的部件结点ID。

系统搭建好后，上位主机10的分配模块101首先为复合ZigBee模块ZED1中的每个部件结点S1-S3分配一一对应的部件结点ID，其中，部件结点ID和复合ZigBee模块ID的对应关系存储在上位主机10的存储模块102的部件结点ID链表中。复合ZigBee模块30包括与所述部件结点S1-S3一一对应连接的虚拟接口A1-A3，所述虚拟接口A1-A3与ZigBee网关一一通信连接。在本实施方式中，假设部件结点S1、S2及S3的部件结点ID分别为ZED1_S1、ZED1_S2及ZED1_S3。参阅图2我们不难看出，由于为复合ZigBee模块中的每个部件结点均分配了一一对应的部件结点ID，那么从上位主机角度来看，复合ZigBee模块中的每个部件结点均作为一个存在，而并非一个复合ZigBee模块的存在，比如：从上位主机角度来看，ZED1在上位主机的角度来看则是部件结点S1、S2及S3，而并非只是一个ZED1的存在。这样当进行数据传输时就可以在上位主机与部件结点之间建立一个虚链接，完成一个消息通道，实现上位主机与特定部件结点之间点对点的数据传输与控制。当某个部件结点需要进行功能更改时，也不会对其他部件结点造成影响，工作简单且工作量少。

当与复合ZigBee模块ZED1相连的部件结点S1有事件发生时，部件结点S1会产生事件触发信号并生成包含部件结点ID的事件发生消息，然后S1直接向上位主机发送包含部件结点ID(也就是S1的识别ID)的事件发生消息。在这里，部件结点ID为ZED1_S1。

上位主机接收到所述通知消息后，解析出所述通知消息中的部件结点ID，分析出事件发生的相关复合ZigBee模块ZED1及相关部件结点S1，并记录有发生的事件及相应复合ZigBee模块ID(ZED1)及部件结点ID(S1)。

在本系统中，上位主机还会向复合ZigBee模块中指定的部件结点S2发送控制指令，在发送控制指令之前会基于指定部件结点ID(ZED1_S2)与指定部件结点S2之间建立通信通道，并通过所述通信通道向指定部件结点S2发送控制指令。

请参阅图4，当有新部件结点S4、S5及与它们相连的新复合ZigBee模块ZED2加入本系统的网络时，新部件结点S4、S5会通过虚拟接口即时向上位主机发送入网通知消息。上位主机在接收到此发送入网通知消息后，为加入网络的新复合ZigBee模块ZED2中的每个部件结点S4、S5分配一一对应的部件结点ID：ZED2_S4、ZED2_S5，同时也为新复合ZigBee模块ZED2分配对应的复合ZigBee模块ID：ZED2，在分配ID的同时也会将部件结点ID与相应的复合ZigBee模块ID对应地写入ID链表更新模块。S4、S5与ZED2的连接方式与前文S1-S3与ZED1的连接方式一样，在此不再说明。

通过本技术方案，能达到的技术效果如下：

1、利用复合ZigBee模块，降低了硬件成本。通过在复合ZigBee模块上设置虚拟接口，不用为每一个传感器或执行器设置一个ZigBee结点模块，节约了硬件成本。

2、同时利用本发明提供的方法，降低了上位主机软件的复杂度，从上位主机角度来看，部件结点和普通的ZigBee结点是一样的，正如图2所示那样，ZED1在上位主机的角度来看则是部件结点S1、S2及S3，这样就能够实现上位主机直接控制每个部件结点，能够很直接且简单的实现各种功能，通用性好且效率高。这与现有技术ZigBee网络中复合ZigBee模块只作为一个结点存在是不同的。

请参阅图5，本发明提供一种基于复合ZigBee模块的管理方法，首先，系统搭建好后，上位主机为复合ZigBee模块分配一一对应的复合ZigBee模块ID，及为与所述复合ZigBee模块相连的每一个部件结点分配一一对应的部件结点ID。具体的管理方法主要包括：

所述部件结点产生事件触发信号并向所述部件结点所属的复合ZigBee模块发送部件结点ID的事件发生消息；

所述复合ZigBee模块接收所述事件发生消息，并将所述事件发生消息通过ZigBee网关发送至所述上位主机；

所述上位主机记录部件结点ID对应的事件发生消息。

在本方法中，还包括以下管理步骤：

新部件结点在与其相连的复合ZigBee模块加入网络时通过该复合ZigBee模块向所述上位主机发送入网通知消息；

所述上位主机接收所述入网通知消息，为相应的复合ZigBee模块、部件结点分别分配ZigBee模块ID、部件结点ID，并更新部件结点ID与相应的复合ZigBee模块ID的对应关系。正如本领域人员可理解的那样，此管理过程在整个管理方法中的顺序并非仅为图4所示的那样，它可以出现在前文所述管理方法的前面或中间的某个步骤。

上述管理方法通过为复合ZigBee模块的部件结点分配一个一一对应的部件结点ID，这样能够实现上位主机与特定部件结点之间点对点的数据传输与控制。当某个部件结点需要进行功能更改时，也不会对其他部件结点造成影响，工作简单且工作量少，能够解决背景技术提到的诸多不足。

请参阅图5，本发明提供一种基于复合ZigBee模块的管理系统的通信方法，包括：

上位主机基于指定部件结点ID与指定部件结点之间建立通信通道；

所述上位主机通过所述通信通道向指定部件结点发送控制指令；

所述指定部件结点接收并执行所述控制指令。

上述通信方法在进行数据传输时能够在上位主机与部件结点之间建立一个虚链接，完成一个消息通道，实现上位主机与特定部件结点之间点对点的数据传输与控制。当某个部件结点需要进行功能更改时，也不会对其他部件结点造成影响，工作简单且工作量少。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。