基于ZigBee的智能传感控制系统的制作方法

本实用新型属于传感控制系统技术领域，具体涉及一种基于ZigBee的智能传感控制系统。

背景技术：

随着物联网技术的不断发展，需要使用传感器传输数据的场景越来越多，如何在保证数据传输的可靠性的情况下尽可能降低成本变得越来越重要。目前市面上拥有的智能传感控制系统中大多数采用有线、315MHz或GPRS的方式进行数据的传输；使用有线的方式，当实际使用的规模越大时，需要的人力物力上的投入就越大，并且当需要对已经部署好的系统进行改造时又需要大量的人力物力才能做到；使用315MHz等免费的无线传输方式进行传输数据，现有技术中没有能够很好地适用于315MHz等其他传统无线传输方式的解决方案，并且不能够保证数据传输的可靠性与及时性；而使用GPRS方式，需要投入较高的网络组建成本，且每月需要投入固定的网络管理费用。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的基于ZigBee的智能传感控制系统解决了传统传感控制系统中数据传输管理过程中不可靠且成本高的问题。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案为：一种基于 ZigBee的智能传感控制系统，包括网络管理与数据应用终端、云服务器、智能转换设备和若干个无线传感网络设备组；

所述智能转换设备包括协调器模式智能转换设备和终端模式智能转换设备；

所述网络管理与数据应用终端与云服务器通信连接；

每个所述无线传感网络设备组均通过协调器模式智能转换设备与云服务器通信连接；

每个所述无线传感网络设备组包括若干个终端模式智能转换设备和若干种类型的传感器；

所述若干个终端模式智能转换设备均与协调器模式智能转换设备通信连接；

每个所述终端模式智能转换设备至少连接一种类型的传感器。

本实用新型的有益效果为：提供了一种在保证数据传输可靠性与及时性的情况下，低成本且简单实用的智能传感控制系统。整个系统以成熟的ZigBee 技术为基础，通过不断的优化，将整个系统的数据传输变得可靠且高效；通过网络管理与数据应用终端能够实现在任意位置查看数据和管理网络的目的，方便了使用者的使用和管理。

进一步地，所述智能转换设备还包括路由器模式智能转换设备；

每个所述无线传感网络设备组至少包括一个路由器模式智能转换设备；

所述无线传感网络设备组还包括至少一个路由器模式智能转换设备；

每个所述路由器模式智能转换设备均与协调器模式智能转换设备通信连接，构建Mesh网络。

上述进一步方案的有益效果为：根据实际需要，选择配置路由器模式智能转换设备，节约组网成本，使数据传输过程更加高效。

进一步地，所述网络管理与数据应用终端包括Web管理终端和手机管理终端。

上述进一步方案的有益效果为：通过两种管理终端，提供多方式的管理手段进行系统设备管理，实现对设备的配置合升级等功能。

进一步地，所述协调器模式智能转换设备通过以太网与云服务器通信连接；

每个所述无线传感网络设备组中，每个所述终端模式智能转换设备均通过 ZigBee网络与路由器模式智能转换设备或协调器模式智能转换设备通信连接；

每个所述路由器模式智能转换设备均通过ZigBee网络与协调器模式智能转换设备通信连接；

每个所述无线传感网络设备组之间，均通过ZigBee网络连接其中的路由器模式智能转换设备。

上述进一步方案的有益效果为：通过ZigBee网络在组网中传输数据，使数据传输更加准确高效。

进一步地，所述协调器模式智能转换设备、路由器模式智能转换设备和终端模式智能转换设备包括TTL模块、串口模块、以太网模块、FLASH模块、通信模块、MCU模块和供电模块；

所述供电模块分别与MCU模块、以太网模块、FLASH模块和通信模块电性连接；

所述MCU模块分别与FLASH模块、以太网模块、TTL模块、串口模块和通信模块通信连接。

上述进一步方案的有益效果为：通过设备转换设备各个模块的协同工作，更加快速高效的完成数据传输工作。

进一步地，所述协调器模式智能转换设备、路由器模式智能转换设备和终端模式智能转换设备均通过以太网模块与计算机通信连接。

上述进一步方案的有益效果为：计算机与智能转换设备连接，根据实际需要对智能转换设备模式进行设置，节约成本的同时使数据传输更加高效。

进一步地，所述TTL模块的主控芯片型号为LSF0180；

所述以太网模块的主控芯片型号为ENC28J06；

所述通信模块为CC2538ZigBee通信模块；

所述MCU模块的主控芯片的型号为STM32F103RET6；

所述供电模块的主控芯片型号为AMS1117-3.3V。

附图说明

图1为基于ZigBee的智能传感控制系统结构示意图。

图2为三种智能转换设备结构示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，一种基于ZigBee的智能传感控制系统，包括1个网络管理与数据应用终端、1个云服务器、智能转换设备和M个无线传感网络设备组；智能转换设备的1个协调器模式智能转换设备和n个终端模式智能转换设备；网络管理与数据应用终端与云服务器通信连接；每个无线传感网络设备组均通过协调器模式智能转换设备与云服务器通信连接；每个无线传感网络设备组包括n终端模式智能转换设备和若干种类型的传感器；n个终端模式智能转换设备均与协调器模式智能转换设备通信连接；每个终端模式智能转换设备至少连接一种类型的传感器。

该系统的智能转换设备还可包括m个路由器模式智能转换设备；无线传感网络设备组还包括至少一个路由器模式智能转换设备；每个终端模式智能转换设备均与路由器模式智能转换设备通信连接；每个路由器模式智能转换设备均与协调器模式智能转换设备通信连接，构建Mesh网络。

其中，网络管理与数据应用终端包括Web管理终端和手机管理终端。

协调器模式智能转换设备通过以太网与云服务器通信连接；在每个无线传感网络设备组中，每个终端模式智能转换设备均通过ZigBee网络与路由器模式智能转换设备或协调器模式智能转换设备通信连接；每个路由器模式智能转换设备均通过ZigBee网络与协调器模式智能转换设备通信连接；每个无线传感网络设备组之间，均通过ZigBee网络通信连接其中的路由器模式智能转换设备。

如图2所示，协调器模式转换设备、路由器模式智能转换设备和终端模式智能转换设备均包括TTL模块、串口模块、以太网模块、FLASH模块、通信模块、MCU模块和供电模块；供电模块分别与MCU模块、以太网模块、FLASH 模块和通信模块电性连接；MCU模块分别与FLASH模块、以太网模块、TTL 模块、串口模块和通信模块通信连接。其中，TTL模块的主控芯片型号为 LSF0180；以太网模块的主控芯片型号为ENC28J06；通信模块为CC2538 ZigBee通信模块；MCU模块的主控芯片的型号为STM32F103RET6；供电模块的主控芯片型号为AMS1117-3.3V。

需要说明的是，若干个智能传感设备在该系统网络构建完成之前，通过以太网模块与计算机连接，计算机运行在window系统下，根据实际需求，通过计算机配置管理程序设置智能转换设备的工作模式，包括协调器模式、路由器模式和终端模式，完成三种智能转换设备的配置，也可只配置协调器模式和终端模式，并对其上电即可构建ZigBee的无线传感网。

在上述基于ZigBee的智能传感控制系统中，用户通过网络管理与数据应用终端的登录接口可查看实时数据和管理全部无线传感网络设备组；云服务器负责处理无线传感网络设备组通过协调器模式智能转换设备上传上来的传感数据和传感网的状态信息；协调器模式智能转换设备用于将无线传感网设备租中传输的无线数据转换成能够在互联网中传输的网络数据；无线传感网络设备组用于收集和转发传感器数据。

在上述三种模式的智能转换设备中，通信模块用于构建ZigBee网络完成无线传感网数据的收发；串口模块用于完成以太网的通信工作；TTL模块用于完成电平信号的输入/输出工作；以太网模块用于完成以太网通信工作；FLASH 模块用于完成智能转换设备中的数据与程序的保存工作；供电模块用于为整个智能转换设备提供所需电力；MCU模块用于完成对各种数据以及操作命令的处理工作，并作为中控模块协调与之相连接的各个模块的工作。

在本实用新型的一个实施例中，根据实际情况的需要，无线传感网络设备组中的路由器模式智能转换设备的个数由计算机配置管理程序对其进行配置。每个无线传感网络设备组中，可以不配置路由器模式智能转换设备或者配置至少一个路由器模式智能转换设备；当ZigBee的无线传感网络中需要传输的数据过多，只有终端模式智能转换设备向协调器模式智能转换设备进行数据传输，无法满足无线传感网中的数据传输要求时，可通过计算机配置管理程序在无线传感网络设备组中配置路由器模式智能转换设备，进行数据转发；当配置有多个智能路由器模式智能转换设备均与协调器模式智能转换设备通信连接时，他们之间构成Mesh网络。在每个无线网络设备组中，每个终端模式连接传感器的个数及类型根据实际无线传感网络中需要采集管理的相关数据进行设置。

在本实用新型的一个实施例中，协调器模式智能转换设备、路由器模式智能转换设备和终端模式智能转换设备构建的ZigBee网络中，通过ZigBee网络进行网络数据传输，其ZigBee网络所用的频段为2.4GHz。

在本实用新型的一个实施例中，提供了基于ZigBee的智能传感控制系统的工作过程：终端模式智能转换设备实时接收与之相连的传感器传感数据，并在接收到传感数据后对数据进行处理，随后通过ZigBee网络将数据传到与之相连的路由器模式智能转换设备或协调器模式智能转换设备，若传输到路由器模式智能转换设备时，该设备会将数据向与之通信连接的其他无线传感网络设备组中的路由器模式智能转换设备和协调器模式智能转换设备进行转发，最终全部数据将传输到协调器模式智能转换设备上，并通过以太网模块将数据上传到云服务器上，最终用户通过网络管理与数据应用终端能够查看到传感器信息。

本实用新型提供的基于ZigBee的智能传感系统，相对于现有技术拥有以下优点：

(1)无线传输：相对于传统的有线传输方式，无线传输极大的提高了部署效率，并且减少了因部署网络而导致的在人力物力上的投入；通过无线传输还方便了网络的改造工作，在需要更改网络分布时，只需要将设备安装在需要的地方即可完成部署，不用再像有线传输那样更改线路。

(2)高可靠性：在该系统平台中使用成熟的ZigBee技术作为构建无线传感网的核心，其特有的网状组网方式提升了整个网络的抗破坏性，并且多回路的传输方式保证了所传数据能够准确无误的传输到云服务器。

(3)高安全性：在系统中数据传输过程都实行密文传输机制，其中无线传感网中使用RES加密，互联网中使用MD5的加密方式，实现了传输过程全加密，在没有正确密钥情况下都无法得到正确数据，保证了所传数据的绝对安全。

(4)低成本：相对于传统的无线传输如GPRS，该系统拥有低成本的优势。在网络组网中采用自组网的形式，经过智能转换设备处理，数据通过以太网就能够最终上传到云服务器，相对于使用GPRS定期向运营商交付网络使用费用的情况，在保证可靠性得情况下，大大降低了投入成本。

(5)高适应性：系统ZigBee的无线传感网的组网设备即智能转换设备拥有TTL双向IO、以太网接口、串口自适应(能够适配RS485、RS422、RS232) 完美的覆盖了市面上常见的传感器对接接口，能够很好的接入各种种类的传感器，并且最终实现传感数据的正常上传。

(6)多方式的管理手段：在系统的管理上，除了使用配置管理程序直接管理单个智能转换设备以外，系统还能提供通过web或手机应用软件方式管理整个系统实现对设备的配置和升级等功能。

(7)安装便捷：在要使用整个控制系统时，通过配置管理程序简单配置智能转换设备，并在服务器上安装部署好系统的软件系统后，对智能转换设备上电，整个系统就完成了所有的安装，免去了传统传感系统中需要布线或需到运行商办理sim卡的流程，提高了整个系统的安装效率。

(8)系统透明管理：整个系统在工作时除了能够传输各种传感数据时，还会将无线传感网中节点的工作状态进行上传，从而使得管理者在任意地点都实时掌握网络中所有节点的工作，极大的便利了使用者的管理。