CN107896376B - 一种基于ZigBee的物联网设备快速入网方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于ZigBee的物联网设备快速入网方法及系统。移动树莓派设备与ZigBee协调器及手机客户端之间交互，完成待入网物联网设备ZigBee模块的个域网网络号及信道设置操作；使用同样的网络号及信道初始化设置ZigBee协调器；在初始化后的ZigBee协调器为待入网的物联网设备ZigBee模块分配个域网PAN地址后，通过与移动树莓派设备的交互，在服务器数据库表中添加相应的新入网物联网设备的记录，从而完成物联网设备的所有入网操作。此后，基于ZigBee通讯，用户可通过树莓派网关及初始化后的ZigBee协调器实现对已入网物联网设备的控制及操作。本发明可实现基于ZigBee的物联网设备的快速自动入网，可广泛应用于基于ZigBee的物联网应用系统的开发。

Description

一种基于ZigBee的物联网设备快速入网方法及系统
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种基于ZigBee的物联网设备快速入网方法及系统。
背景技术
物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是互联网基础上延伸和扩展的网络。普通对象设备化，自治终端互联化和普适服务智能化是其三个重要特征。
目前，随着无线通信技术的发展以及无线通信模块成本的降低，越来越多的普通物理对象可通过嵌入或集成无线通信模块(如：WiFi、蓝牙、ZigBee等)接入网络。然而，随着物联网系统在我们日常生活中应用的深入，需要接入网络的物联网设备呈爆炸式增长。因此，在物联网应用系统开发过程中，如何保证大规模的物联网设备能够快速接入网络并实现互联互通成为目前亟待解决的重要问题。现有技术中，物联网设备接入网络的方式主要有以下几种：
(1)使用电脑与物联网设备直接连接，并对物联网设备直接进行设置；
(2)在带有触摸屏或者键盘的物联网设备上，可通过输入服务集标识(SSID，Service Set Identifier)和密码(Password)进行入网；
(3)利用手机或者电脑等智能设备作为接入点，通过接入点告知物联网设备SSID和Password，物联网设备再利用获知的SSID和Password进行入网；
(4)物联网设备使用广播方式向网关设备发送入网请求，网关设备将SSID和Password告知物联网设备，物联网设备再利用SSID和Password进行入网。
但上述方式要么增加了物联网设备的成本和体积；要么操作复杂繁琐，用户体验较差，不适用于具有大规模物联网设备需要入网的场景。由此可知，如何实现物联网设备快速入网，现有技术还有待于进一步的改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，应对物联网应用系统开发过程中物联网设备入网这个环节存在的挑战，提供一种基于ZigBee的物联网设备快速入网及其系统，旨在通过本发明实现基于ZigBee的物联网设备的快速自动入网，提高物联网应用系统开发的效率。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种基于ZigBee的物联网设备快速入网方法，包括：
步骤1：移动树莓派设备与ZigBee协调器及手机客户端之间交互；
步骤2：完成待入网物联网设备ZigBee模块的个域网网络号(PAN_ID)及信道设置操作；
步骤3：初始化ZigBee协调器，并为待入网的物联网设备ZigBee模块分配个域网PAN地址；
步骤4：通过与移动树莓派设备的交互，在服务器数据库表中添加相应的新入网物联网设备的记录，从而完成物联网设备的所有入网操作。
在步骤1中包括，所述移动树莓派设备通过串口与ZigBee协调器连接，同时，通过嵌入的WiFi模块连上网络，发送设备类型、MAC地址和IP地址到服务器，服务器收到移动树莓派设备的信息后，发送提示信息至用户手机客户端。
在步骤2中包括，手机客户端收到提示信息后，用户登陆服务器，查询物联网设备即将接入的个域网PAN_ID和信道，并使用手机客户端软件，设置待入网的物联网设备的相关信息，如：即将接入的个域网PAN_ID、信道、设备类型及设备描述等，并发送给移动树莓派设备。
在步骤2中包括，移动树莓派设备在收到信息后，提取即将接入的个域网PAN_ID和信道信息，此时，ZigBee协调器与待入网物联网设备的ZigBee模块均为出厂设置并工作于同一信道，因此，移动树莓派设备可通过ZigBee协调器向待入网的物联网设备ZigBee模块发送设置PAN_ID及信道的指令。
在步骤2中包括，待入网物联网设备在收到指令后，完成ZigBee模块的PAN_ID和信道的设置。
步骤3中包括，使用电脑的串口连接ZigBee协调器，并将ZigBee协调器设置成与待入网物联网设备ZigBee模块相同的PAN_ID和信道，实现ZigBee协调器的初始化。
步骤3中包括，初始化后的ZigBee协调器为待入网的物联网设备ZigBee模块分配个域网PAN地址，待入网物联网设备ZigBee模块完成复位操作，加入具有相同PAN_ID的ZigBee网络。
步骤4中包括，再次使用串口将初始化后的ZigBee协调器与移动树莓派设备连接，移动树莓派设备通过ZigBee协调器向新入网物联网设备发送MAC地址及PAN地址查询指令，在收到相应的信息后，整合手机客户端输入的相关信息，发送到服务器，服务器在数据库表中增添一条物联网设备入网记录并存储，至此，完成物联网设备的所有入网操作。
一种基于ZigBee的物联网系统，包括：
物联网设备，所述物联网设备嵌有ZigBee通信模块；
移动树莓派设备，所述移动树莓派设备为基于树莓派平台开发的移动手持设备，用于与手机客户端及ZigBee协调器交互，完成物联网设备的入网初始化操作；
ZigBee协调器，所述ZigBee协调器用于与待入网的物联网设备ZigBee模块进行交互，完成待入网的物联网设备ZigBee模块的PAN_ID、信道及PAN地址设置；
手机客户端，所述手机客户端为定制的软件，用于输入待入网的物联网设备的相关信息；
树莓派网关，所述树莓派网关为基于树莓派平台开发的网关设备，用于与ZigBee协调器交互，实现对已入网物联网设备的控制及操作；
服务器，所述服务器用于存储个域网网络信息及已入网物联网设备的信息。
本发明的有益效果为：
本发明所提供的基于ZigBee的物联网设备快速入网方法、控制方法及系统，包括物联网设备、移动树莓派设备、ZigBee协调器、手机客户端、树莓派网关及服务器。具体方法包括：移动树莓派设备与ZigBee协调器及手机客户端之间交互，完成待入网物联网设备ZigBee模块的个域网PAN_ID及信道设置操作；使用同样的PAN_ID及信道初始化设置ZigBee协调器；在初始化后的ZigBee协调器为待入网的物联网设备ZigBee模块分配个域网PAN地址后，通过与移动树莓派设备的交互，在服务器数据库表中添加相应的新入网物联网设备的记录，从而完成物联网设备的所有入网操作。此后，基于ZigBee通讯，用户可通过树莓派网关及初始化后的ZigBee协调器实现对已入网物联网设备的控制及操作。本发明可实现基于ZigBee的物联网设备的快速自动入网，可广泛应用于基于ZigBee的物联网应用系统的开发。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行进一步说明：
如图1所示的，一种基于ZigBee的物联网设备快速入网方法，包括：
步骤1：移动树莓派设备与ZigBee协调器及手机客户端之间交互；
步骤2：完成待入网物联网设备ZigBee模块的个域网网络号(PAN_ID)及信道设置操作；
步骤3：初始化ZigBee协调器，并为待入网的物联网设备ZigBee模块分配个域网PAN地址；
步骤4：通过与移动树莓派设备的交互，在服务器数据库表中添加相应的新入网物联网设备的记录，从而完成物联网设备的所有入网操作。
对步骤1作进一步地描述，在步骤1中包括，所述移动树莓派设备通过串口与ZigBee协调器连接，同时，通过嵌入的WiFi模块连上网络，发送设备类型、MAC地址和IP地址到服务器，服务器收到移动树莓派设备的信息后，发送提示信息至用户手机客户端。
对步骤2作进一步地描述，在步骤2中包括，手机客户端收到提示信息后，用户登陆服务器，查询物联网设备即将接入的个域网PAN_ID和信道，并使用手机客户端软件，设置待入网的物联网设备的相关信息，如：即将接入的个域网PAN_ID、信道、设备类型及设备描述等，并发送给移动树莓派设备。
对步骤2作进一步地描述，在步骤2中包括，移动树莓派设备在收到信息后，提取即将接入的个域网PAN_ID和信道信息，此时，ZigBee协调器与待入网物联网设备的ZigBee模块均为出厂设置并工作于同一信道，因此，移动树莓派设备可通过ZigBee协调器向待入网的物联网设备ZigBee模块发送设置PAN_ID及信道的指令。
对步骤2作进一步地描述，在步骤2中包括，待入网物联网设备在收到指令后，完成ZigBee模块的PAN_ID和信道的设置。
对步骤3作进一步地描述，步骤3中包括，使用电脑的串口连接ZigBee协调器，并将ZigBee协调器设置成与待入网物联网设备ZigBee模块相同的PAN_ID和信道，实现ZigBee协调器的初始化。
对步骤3作进一步地描述，步骤3中包括，初始化后的ZigBee协调器为待入网的物联网设备ZigBee模块分配个域网PAN地址，待入网物联网设备ZigBee模块完成复位操作，加入具有相同PAN_ID的ZigBee网络。
对步骤4作进一步地描述，步骤4中包括，再次使用串口将初始化后的ZigBee协调器与移动树莓派设备连接，移动树莓派设备通过ZigBee协调器向新入网物联网设备发送MAC地址及PAN地址查询指令，在收到相应的信息后，整合手机客户端输入的相关信息，发送到服务器，服务器在数据库表中增添一条物联网设备入网记录并存储，至此，完成物联网设备的所有入网操作。
如图1所示的，一种基于ZigBee的物联网设备控制方法，使用串口将所述初始化后的ZigBee协调器与树莓派网关连接，此后，基于ZigBee通讯，用户可通过树莓派网关实现对已入网物联网设备的控制及操作。
如图1所示的，一种基于ZigBee的物联网系统，包括：
物联网设备，所述物联网设备嵌有ZigBee通信模块；
移动树莓派设备，所述移动树莓派设备为基于树莓派平台开发的移动手持设备，用于与手机客户端及ZigBee协调器交互，完成物联网设备的入网初始化操作；
ZigBee协调器，所述ZigBee协调器用于与待入网的物联网设备ZigBee模块进行交互，完成待入网的物联网设备ZigBee模块的PAN_ID、信道及PAN地址设置；
手机客户端，所述手机客户端为定制的软件，用于输入待入网的物联网设备的相关信息；
树莓派网关，所述树莓派网关为基于树莓派平台开发的网关设备，用于与ZigBee协调器交互，实现对已入网物联网设备的控制及操作；
服务器，所述服务器用于存储个域网网络信息及已入网物联网设备的信息。
本发明所提供的基于ZigBee的物联网设备快速入网方法、控制方法及系统，包括物联网设备、移动树莓派设备、ZigBee协调器、手机客户端、树莓派网关及服务器。具体方法包括：移动树莓派设备与ZigBee协调器及手机客户端之间交互，完成待入网物联网设备ZigBee模块的个域网PAN_ID及信道设置操作；使用同样的PAN_ID及信道初始化设置ZigBee协调器；在初始化后的ZigBee协调器为待入网的物联网设备ZigBee模块分配个域网PAN地址后，通过与移动树莓派设备的交互，在服务器数据库表中添加相应的新入网物联网设备的记录，从而完成物联网设备的所有入网操作。此后，基于ZigBee通讯，用户可通过树莓派网关及初始化后的ZigBee协调器实现对已入网物联网设备的控制及操作。本发明可实现基于ZigBee的物联网设备的快速自动入网，可广泛应用于基于ZigBee的物联网应用系统的开发。
以上所述并非对本新型的技术范围作任何限制，凡依据本发明技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本新型的技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种基于ZigBee的物联网设备快速入网方法，其特征在于：包括
步骤1：移动树莓派设备与ZigBee协调器及手机客户端之间交互；
步骤2：完成待入网物联网设备ZigBee模块的个域网网络号(PAN_ID)及信道设置操作；
步骤3：初始化ZigBee协调器，并为待入网的物联网设备ZigBee模块分配个域网PAN地址；
步骤4：通过与移动树莓派设备的交互，在服务器数据库表中添加相应的新入网物联网设备的记录，从而完成物联网设备的所有入网操作；
在步骤1中包括，所述移动树莓派设备通过串口与ZigBee协调器连接，同时，通过嵌入的WiFi模块连上网络，发送设备类型、MAC地址和IP地址到服务器，服务器收到移动树莓派设备的信息后，发送提示信息至用户手机客户端；
在步骤2中包括，手机客户端收到提示信息后，用户登陆服务器，查询物联网设备即将接入的个域网PAN_ID和信道，并使用手机客户端软件，设置待入网的物联网设备的相关信息，如：即将接入的个域网PAN_ID、信道、设备类型及设备描述等，并发送给移动树莓派设备；
在步骤2中包括，移动树莓派设备在收到信息后，提取即将接入的个域网PAN_ID和信道信息，此时，ZigBee协调器与待入网物联网设备的ZigBee模块均为出厂设置并工作于同一信道，因此，移动树莓派设备可通过ZigBee协调器向待入网的物联网设备ZigBee模块发送设置PAN_ID及信道的指令；
在步骤2中包括，待入网物联网设备在收到指令后，完成ZigBee模块的PAN_ID和信道的设置；
步骤3中包括，使用电脑的串口连接ZigBee协调器，并将ZigBee协调器设置成与待入网物联网设备ZigBee模块相同的PAN_ID和信道，实现ZigBee协调器的初始化；
步骤3中包括，初始化后的ZigBee协调器为待入网的物联网设备ZigBee模块分配个域网PAN地址，待入网物联网设备ZigBee模块完成复位操作，加入具有相同PAN_ID的ZigBee网络；
步骤4中包括，再次使用串口将初始化后的ZigBee协调器与移动树莓派设备连接，移动树莓派设备通过ZigBee协调器向新入网物联网设备发送MAC地址及PAN地址查询指令，在收到相应的信息后，整合手机客户端输入的相关信息，发送到服务器，服务器在数据库表中增添一条物联网设备入网记录并存储，至此，完成物联网设备的所有入网操作。
2.一种基于ZigBee的物联网系统，其特征在于：包括
物联网设备，所述物联网设备嵌有ZigBee通信模块；
移动树莓派设备，所述移动树莓派设备为基于树莓派平台开发的移动手持设备，用于与手机客户端及ZigBee协调器交互，完成物联网设备的入网初始化操作；
ZigBee协调器，所述ZigBee协调器用于与待入网的物联网设备ZigBee模块进行交互，完成待入网的物联网设备ZigBee模块的PAN_ID、信道及PAN地址设置；
手机客户端，所述手机客户端为定制的软件，用于输入待入网的物联网设备的相关信息；
树莓派网关，所述树莓派网关为基于树莓派平台开发的网关设备，用于与ZigBee协调器交互，实现对已入网物联网设备的控制及操作；服务器，所述服务器用于存储个域网网络信息及已入网物联网设备的信息。
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