专利名称：嵌入式工业智能无线网络数据传输平台的制作方法
技术领域：
本发明涉及嵌入式智能无线网络数据传输领域，尤其涉及一种基于Zigbee 无线网络技术下的嵌入式工业智能无线网络数据传输平台。
背景技术：
目前工业传感器的数据传输主要通过双绞线、普通电缆线、RS232/RS485、 以太网等有线方式，接入到中央控制系统，并由中央控制系统处理完传感信号 后，通过有线的方式发送控制信号给传感器控制端。这一技术方式存在以下不 足
设备和系统运营成本高，采用有线方式发送，需采用大量的信号线、总线 控制模块和数据接口，系统和设备的制造和运营成本高；安装和维护复杂困难， 由于工业现场的传感器和传感控制设备使用量非常大，因此设备安装和维护复 杂且困难，需投入大量的人力和财力进行安装和维护；故障率高、通信网络不 可靠，由于现场数据线路复杂，在恶劣的工业现场中必然存在故障率高且通信 网络不可靠等缺陷，维护成本高；特定接口限制，现有的传感器数据接口多采 用RS485、以太网口、双绞线等不同方式传输，所对应的系统控制端需采用相 对应的数据接口模块，才能将数据传输到中央控制系统，而现有数据接口模块 多采用单一的RS485或以太网口，这就容易限制传感控制端数据接口的应用， 或造成数据接口端的资源浪费。
现有的无线网络技术应用于现场传感控制领域的系统，则大都是采用数据 传输与传感控制模块集成结合在一起，传感器安装在监控节点内，这提高了系 统的稳定性和针对性，同时降低了功耗和制作成本，但却存在如下几点不足
针对性强，应用单一，由于传感器与数据处理和传输模块一同集成在节点 内，这使得节点应用较为单一，只能根据传感器的不同应用于不同的场合；数 据和网络资源利用率低，兼容性差，由于传感节点应用单一，对于不同的传感需求，都需要进行重新设计研发，因此对已有产品和技术的数据和网络资源利 用率很低，兼容性差；信息需要网络数据传输，集中处理，现有无线传感网络 节点数据都需要通过Zigbee网络传输到中央网关和控制计算机进行集中监控， 通常不能够独立于网络之外，进行独立数据处理和报警发送。
发明内容
本发明的目的是针对现有工业上传感器监控系统存在的诸多不足之处，提供 了一套基于Zigbee协议的无线传感网络技术的嵌入式通用工业智能无线网络数 据传输平台，采用通用型数据接口、智能组网和GPRS短信平台设计，既可满 足不同传感器数据接口和应用场合需要，提高产品的通用型和资源的利用率， 同时也能满足用户独立组网、远程监控的需求。本发明采用的技术方案如下所 述。
一种嵌入式工业智能无线网络数据传输平台，其包括 数据处理模块，其负责接收传感器传来的数据，经存储、处理后，传到Zigbee 无线收发模块和/或GPRS收发模块；
Zigbee无线收发模块，其接入无线传感网络，将数据通过此网络发送和接
收；
GPRS收发模块，其接入GSM无线网络，将数据通过此网络发送和接收； 外部通信接口模块，其包含若干以太网口控制模块，若干串口控制模块等 工业常用通信接口模块，用于与传感器通信或与计算机通信； 电源模块，为上述模块提供工作所需要的电力。
其中，所述数据处理模块还可以接收Zigbee无线收发模块及GPRS收发模 块收到的源自于客户发送的指令，并根据此指令，控制传感器的工作状态，并 将査询到的信息通过Zigbee无线收发模块及GPRS收发模块反馈给客户。
其中，所述Zigbee无线收发模块基于标准的Zigbee协议，所述平台之间可 通过无线传感网络进行双向通信。
其中，在无线传感网络工作模式下，所述数据处理模块处理完成的无线传 感网络数据格式包括前导码、地址、数据类型、有效数据载荷、校验码五部分。本发明所提供的嵌入式工业智能无线网络数据传输平台，其结构精巧，功 能强大，其利用两种无线方式收发数据，避免了有线传输方式系统复杂容易出
故障的缺点，也创新性的加入了 GPRS无线模块使得单个传输平台可以脱离中 央计算机的监控实现独立的数据处理和控制。
图1是本发明嵌入式工业智能无线网络数据传输平台的系统架构图2是本发明实施例的电路设计图3是本发明实施例中GPRS收发模块的电路设计图。
具体实施例方式
现依据附图，对本发明做进一步的描述。
请参见图1所示，本发明嵌入式工业智能无线网络数据传输平台100主要 由电源模块IO、数据处理模块20、 Zigbee无线收发模块30、外部通信接口模块 40及GPRS收发模块50组成，所述电源模块10将直流电处理后供给数据处理 模块20等单位，数据处理模块20主要负责与Zigbee无线收发模块30、 GPRS 模块50及外部通信接口模块40交换数据而且还可以存储、处理相关数据，Zigbee 无线收发模块30主要负责接入无线传感网络并交换数据，同理GPRS收发模块 50也负责接入GSM移动网络并交换数据，外部通信接口模块可引出相应的以太 网口或RS232通信串口以便于与传感器或计算机连接。
实施例
请参阅图2所示，其为本发明嵌入式工业智能无线网络数据传输平台的一 种具体设计，该数据传输平台包括数据处理射频收发模块201，其采用内嵌 Zigbee射频收发模块的微处理器，其内置64KB的Flash存储器用以储存数据和 程序，其内置的射频收发模块内嵌QPSK调制模块，采用直接序列扩频调制 (DSSS)技术调制，工作频段为2.4GHz，共有16信道，每信道拥有5MHz带宽， 收发状态用软件选择控制，所述射频收发模块还连接有天线。所述数据处理射频收发模块201还连接GPRS收发模块501，所述GPRS收发模块501的电路请 参见图3所示，GPRS收发模块501主要包括电源模块502、信号处理器503、 GPRS模块504及看门狗505，其中信号处理器503采用8051系列单片机，GPRS 模块采用西门子MC35模块，模块主要由射频天线，内部Flash、 SRAM、 GSM 基带处理器、匹配电源和一个40脚的ZIF插座组成。GSM基带处理器是核心部 件，其作用相当于一个协议处理器，用来处理外部系统通过串口发送AT指令， 射频天线部分主要实现信号的调制和解调，以及外部射频信号与内部基带处理 器之间的信号转换，匹配电源为处理器基射频部分提供所需的电源。开门狗505 可对GPRS收发模块501发送和接收进行定时和实时操作。请再次参阅图1所 示，所述数据处理射频收发模块201还连接跳线301，该跳线可通过手动的方式 来硬件选择纯GPRS模式、纯无线传感网络模式和GPRS、无线传感网络同时启 动模式。所述数据处理射频收发模块201连接MCU微控制器401 ，该MCU微 控制器可提供4个串口及4个以太网口，通过上述通信接口可以连接若干个传 感器实现进一步实现传感数据存储、处理的操作，而且上述接口还可以连接到 计算机，实现数据通信以及平台测试的功能。
所述数据传输平台的基本工作流程如下所述
首先所述数据传输平台可以手动选择工作模式为纯GPRS模式或纯无线传 感网络模式或GPRS/无线传感网络同步工作模式；
若采用GPRS工作模式，传感器信号通过串口402经MCU微控制器401对传感 数据进行缓存处理，并将数据发送至数据处理及射频收发模块201，经数据处理 及射频收发模块201对数据进行比较、分析、处理、存储后，将处理后的报警信 号、传感数据、端口号等信息，转成GPRS短信通信格式，由GPRS收发模块501 通过GSM无线网络发送出去；
若采用纯无线传感网络工作模式，传感器信号通过串口402经MCU微控制器 401对传感数据进行缓存处理，并将数据发送至数据处理及射频收发模块201 ， 经数据处理及射频收发模块对数据进行比较、分析、处理、存储后，将处理后 的报警信号、传感数据、端口号等信息，按照格式包括前导码、地址、数据类 型、有效数据载荷、校验码五部分的数据格式进行数据打包，由其内置的Zigbee射频收发模块，将数据发送至本地的无线传感网络中，与相邻的无线网络节点 进行网络通信；
若采用GPRS/无线传感网络同步工作模式，传感器信号通过串口402经MCU 微控制器401对传感数据进行缓存处理，并将数据发送至数据处理及射频收发模 块201，经数据处理及射频收发模块对数据进行比较、分析、处理、存储后，将 处理后的报警信号、传感数据、端口号等信息，按照本地无线传感网络数据格 式进行数据打包，由其内置的Zigbee射频收发模块，将数据发送至本地的无线传 感网络中，与相邻的无线网络节点进行网络通信；同时数据处理及射频收发模 块将处理后的报警信号、传感数据、端口号等信息，转成GPRS短信通信格式， 由GPRS收发模块501通过GSM无线网络发送出去。
所述数据传输平台主要通过与本地的其他平台智能组成无线传感网络，通 过该无线传感网络将数据发送到远端无线网关和中央控制计算机中，实现传感 数据的存储、处理、査询、报警、管理等功能。同时，中央控制计算机发出来 的控制信号和指令也可通过本地无线传感网络，发送到相对应的平台装置，实 现远程通信和控制。
特别的，所述GPRS收发模块501还可以接收客户自主发出的短信，该短 信包括平台预设的代码或者传感器数据接口地址等类型，通过预设的代码可通 过GPRS收发模块501回复的状态信息查询到平台的具体工作状态或者发送开、 关等执行指令到平台经数据处理射频收发模块201处理后开启、关闭某一传感 器o
由上所述的仅为解释本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的 限制，凡有在相同的发明精神下所做有关本发明的任何修饰或更改，且其实施 的结果与本发明具有相同效果的，皆应包括在本发明的保护范围内。
权利要求
1、一种嵌入式工业智能无线网络数据传输平台，其包括数据处理模块，其负责接收传感器传来的数据，经存储、处理后，传到Zigbee无线收发模块和/或GPRS收发模块；Zigbee无线收发模块，其接入无线传感网络，将数据通过此网络发送和接收；GPRS收发模块，其接入GSM无线网络，将数据通过此网络发送和接收；外部通信接口模块，其包含若干以太网口控制模块，若干串口控制模块等工业常用通信接口模块，用于与传感器通信或与计算机通信；电源模块，为上述模块提供工作所需要的电力。
2、 如权利要求l所述的嵌入式工业智能无线网络数据传输平台，其特征在 于，所述数据处理模块还可以接收Zigbee无线收发模块及GPRS收发模块收到 的源自于客户发送的指令，并根据此指令，控制传感器的工作状态，并将査询 到的信息通过Zigbee无线收发模块及GPRS收发模块反馈给客户。
3、 如权利要求1或2所述的嵌入式工业智能无线网络数据传输平台，其特 征在于，所述Zigbee无线收发模块基于标准的Zigbee协议，所述平台之间可通 过无线传感网络进行双向通信。
4、 如权利要求3所述的嵌入式工业智能无线网络数据传输平台，其特征在 于，在无线传感网络工作模式下，所述数据处理模块处理完成的无线传感网络 数据格式包括前导码、地址、数据类型、有效数据载荷、校验码五部分。
全文摘要
本发明提供了一套基于Zigbee协议的无线传感网络技术的嵌入式通用工业智能无线网络数据传输平台，采用通用型数据接口、智能组网和GPRS短信平台设计，既可满足不同传感器数据接口和应用场合需要，提高产品的通用型和资源的利用率，同时也能满足用户独立组网、远程监控的需求。本发明所提供的嵌入式工业智能无线网络数据传输平台，其结构精巧，功能强大，其利用两种无线方式收发数据，避免了有线传输方式系统复杂容易出故障的缺点，也创新性的加入了GPRS无线模块使得单个传输平台可以脱离中央计算机的监控实现独立的数据处理和控制。
文档编号H04L29/06GK101567821SQ20081003667
公开日2009年10月28日 申请日期2008年4月25日 优先权日2008年4月25日
发明者王小军 申请人:上海容祥电子技术有限公司