[发明专利]基于无线传感网络及虚拟仪器技术的数据采集系统

说明书

技术领域

本发明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领域。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明的优点是：本发明有效的利用了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。本发明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。