CN106993051A - 一种基于ZigBee的物联网数据采集终端 - Google Patents

一种基于ZigBee的物联网数据采集终端 Download PDF

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刘世宏
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Guizhou Bee Technology Development Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于ZigBee的物联网数据采集终端，它包括传感计量模块、ZigBee通信模块、FLASH存储模块、电源管理模块、按键、指示灯，所述的传感计量模块与ZigBee通信模块存在有线通信连接，所述的ZigBee通信模块与FLASH存储模块、电源管理模块、按键、指示灯存在电气连接。所述的ZigBee通信模块在接收到传感计量模块发送过来的数据信息后，首先进行协议转换，转换成统一的通信协议对象，如MQTT‑SN协议；然后，将数据信息按照某种标准进行序列化，如Modbus标准、Cbor标准等；最后，通过Zigbee无线网络实现数据发送。

Description

一种基于ZigBee的物联网数据采集终端
技术领域
本发明涉及一种基于ZigBee的物联网数据采集终端，属于物联网技术领域。
背景技术
随着传感技术、识别技术、信息通信技术和互联网的快速发展，物联网获得了快速的发展和广泛的应用。根据国际电信联盟(ITU)的定义，物联网是通过二维码识读设备、射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”，是继通信网之后的另一个万亿级市场。
数据采集终端是物联网中的底层感知设备，是实现物品/设备智能化感知、通信和管理的关键环节。由于物联网底层设备种类繁多，涉及能源、医疗、交通、餐饮、家居、军事等各行各业，因此，亟需设计一种物联网数据采集终端，满足不同应用场景和性能需求。
ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率，主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee以其低功耗、低成本、低复杂度等优势成为了物联网中近距离无线组网通讯技术的主要代名词之一。
中国专利CN201410425646.4公开了一种基于ZigBee的高温低功耗数据采集装置，包括通过ZigBee技术进行无线传输的数据采集模块和数据接收模块，实现了采集数据的远程传输，便于进行密闭空间的数据采集并将数据传输出来进行分析；数据采集模块包括热电阻信号调理单元和应变信号调理单元，能够在高温高湿环境下工作，该数据采集装置具有组网简单、低功耗、耐高温、数据传输稳定的特点。然而，专利CN201410425646.4主要涉及高温密闭空间的数据采集，无法拓展至其他应用场景。
中国专利CN201510575825.0公开了一种基于ZigBee的智能家居数据采集系统，其目的在于提供一种具有更高可靠性和实时性的基于ZigBee的智能家居数据采集系统。其技术方案为：包括水表、ZigBee无线通信模块、ZigBee路由模块、ZigBee协调器、GPRS模块和中央处理器；水表内的水表传感器将其采集到的水量数据信息一次经ZigBee无线通信模块、ZigBee路由模块输送至ZigBee协调器，ZigBee协调器将接收到的水量数据信息通过GPRS模块并以GPRS网络传输至中央处理器。然而，专利CN201510575825.0主要涉及智能家居中的水表数据采集，无法拓展至其他应用场景。
中国专利CN201510112331.9公开了一种基于ZigBee网络的电能信息采集系统及方法，基于ZigBee网络的电能信息采集系统由一个上位机子系统和两个下位机子系统组成，上位机子系统主要负责数据显示、存储和与下位机子系统的通信；下位机子系统与电气设备一一对应，负责对该设备的电能数据采集、传输和与上位机子系统的通信，上位机子系统和下位机子系统之间通过ZigBee网络进行数据的传输。然而，专利CN201510112331.9主要涉及电能采集领域，无法拓展至其他应用场景。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种基于ZigBee的物联网数据采集终端，该基于ZigBee的物联网数据采集终端能够实时采集物联网底层设备的数据信息，转换成统一的通信协议，并将对象数据序列化，通过Zigbee无线网络实现数据传输，具有适用范围广、易于实现和应用、可拓展性强、硬件设备和软件协议兼容性强等优点。
一种基于ZigBee的物联网数据采集终端，它包括传感计量模块、ZigBee通信模块、FLASH存储模块、电源管理模块、按键、指示灯，所述的传感计量模块与ZigBee通信模块存在有线通信连接，所述的ZigBee通信模块与FLASH存储模块、电源管理模块、按键、指示灯存在电气连接。
所述的传感计量模块采集物联网底层设备的数据信息，如电表电能数据、家庭温度/湿度数据等。
所述的ZigBee通信模块与传感计量模块存在有线通信连接，如RS485、RS232等。
所述的ZigBee通信模块在接收到传感计量模块发送过来的数据信息后，首先进行协议转换，转换成统一的通信协议对象，如MQTT-SN协议；然后，将数据信息按照某种标准进行序列化，如Modbus标准、Cbor标准等；最后，通过Zigbee无线网络实现数据发送。
所述的FLASH存储模块与ZigBee通信模块建立电气连接，存储ZigBee通信模块需要传输的数据信息。
所述的电源管理模块与ZigBee通信模块建立电气连接，实现ZigBee通信模块的低功耗运行和休眠/唤醒机制。
所述的按键与ZigBee通信模块建立电气连接，可以手动配置ZigBee通信模块的相关参数，包括接受/发送功率、通信信道。
所述的指示灯与ZigBee通信模块建立电气连接，显示ZigBee通信模块是否已经建立ZigBee网络连接。
本发明的有益效果是：
1)适用范围广：可以应用于能源、医疗、交通、智能家居等不同领域；
2)可拓展性强：基于ZigBee组网技术和先进传感技术，可以方便地实现底层设备扩展和通信网络扩展；
3)硬件设备和软件协议兼容性强：通过协议转换和对象数据序列化，使得数据采集终端可以兼容各种不同的底层协议。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是一种基于ZigBee的物联网数据采集终端结构图，
图2是ZigBee通信模块数据处理流程，
图中，101.传感计量模块，102.FLASH存储模块，103.电源管理模块，104.ZigBee通信模块，105.按键，106.指示灯，201.数据接收，202.协议转换，203.对象序列化，204.数据发送。
具体实施方式
参见附图1，这是一种基于ZigBee的物联网数据采集终端结构图的内部结构图。它包括传感计量模块101，FLASH存储模块102，电源管理模块103，ZigBee通信模块104，按键105，指示灯106。所述的传感计量模块101与ZigBee通信模块104存在有线通信连接，所述的ZigBee通信模块104与FLASH存储模块102、电源管理模块103、按键105、指示灯106存在电气连接。
参见附图2，这是ZigBee通信模块数据处理流程。它包括数据接收201，协议转换202，对象序列化203，数据发送204。
一种基于ZigBee的物联网数据采集终端可以应用于能源、智能家居、医疗等领域。下面以电能数据采集为例，进行进一步的说明，但是本发明的应用不限于示例。
实施例1
一种基于ZigBee的物联网数据采集终端的工作原理是：传感计量模块101采集智能插座、智能电表中的电能数据，并通过RS485/232有线通信将数据传输至ZigBee通信模块104。ZigBee通信模块104在接收到传感计量模块101发送过来的电能数据信息后，首先进行协议转换202，按照MQTT-SN协议转换成统一的通信协议对象；然后，将电能数据信息按照Modbus标准进行对象序列化203；最后，通过Zigbee无线网络实现数据发送204。ZigBee通信模块104接收到的电能数据存储在FLASH存储模块102中。电源管理模块103与ZigBee通信模块104建立电气连接，实现ZigBee通信模块的低功耗运行和休眠/唤醒机制。按键105与ZigBee通信模块104建立电气连接，可以手动配置ZigBee通信模块的相关参数，包括接受/发送功率、通信信道。指示灯106与ZigBee通信模块104建立电气连接，显示ZigBee通信模块是否已经建立ZigBee网络连接，如已经连接ZigBee网络，则指示灯熄灭；如未连接ZigBee网络，则指示灯闪烁。

Claims (8)

1.一种基于ZigBee的物联网数据采集终端，其特征在于，它包括传感计量模块、ZigBee通信模块、FLASH存储模块、电源管理模块、按键、指示灯，所述的传感计量模块与ZigBee通信模块存在有线通信连接，所述的ZigBee通信模块与FLASH存储模块、电源管理模块、按键、指示灯存在电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的物联网数据采集终端，其特征在于，所述的传感计量模块采集物联网底层设备的数据信息，如电表电能数据、家庭温度/湿度数据等。
3.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的物联网数据采集终端，其特征在于，所述的ZigBee通信模块与传感计量模块存在有线通信连接，如RS485、RS232等。
4.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的物联网数据采集终端，其特征在于，所述的ZigBee通信模块在接收到传感计量模块发送过来的数据信息后，首先进行协议转换，转换成统一的通信协议对象，如MQTT-SN协议；然后，将数据信息按照某种标准进行序列化，如Modbus标准、Cbor标准等；最后，通过Zigbee无线网络实现数据发送。
5.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的物联网数据采集终端，其特征在于，所述的FLASH存储模块与ZigBee通信模块建立电气连接，存储ZigBee通信模块需要传输的数据信息。
6.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的物联网数据采集终端，其特征在于，所述的电源管理模块与ZigBee通信模块建立电气连接，实现ZigBee通信模块的低功耗运行和休眠/唤醒机制。
7.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的物联网数据采集终端，其特征在于，所述的按键与ZigBee通信模块建立电气连接，可以手动配置ZigBee通信模块的相关参数，包括接受/发送功率、通信信道。
8.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的物联网数据采集终端，其特征在于，所述的指示灯与ZigBee通信模块建立电气连接，显示ZigBee通信模块是否已经建立ZigBee网络连接。
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