[发明专利]一种自动化生产线监控两层无线传感器网络系统

说明书

技术领域

本发明涉及网络系统，具体涉及一种自动化生产线监控两层无线传感器网络系统。

背景技术

无线传感器网络以其易于部署、扩展方便、维护成本低等优势，在工业自动化系统中逐渐应用，被视为工业自动化继现场总线、工业以太网之后，新的发展趋势和技术热点。

在楼宇自动化、过程自动化系统中，工业无线传感器网络已经逐步部署。在自动化生产线系统应用中，无线传感器网络还面临一些挑战和技术瓶颈。其中最大挑战在于通信可靠性、实时性。目前典型的工业无线传感器网络系统，如WirelessHart等，依赖于mesh网络提供多径冗余通信等提高通信系统可靠性。在自动化生产线中，由于工艺流程往往比较狭长，横向区域往往没有大量通信节点，难以形成mesh网络，而且，纵向需要多跳通信，通信中每一跳链路通信质量恶化，都会最终导致通信失败。一般地，工业无线通信基于TDMA调度策略，多跳通信需要更多时隙，从而使通信实时性面临挑战。

另一方面，自动化生产线在工业自动化中是占比较大的一类系统，而且，较过程控制和楼宇自动化系统，这类系统往往改造升级频率高，工期要求紧，无线系统在这一类系统中应用意义重大。本发明设计一种自动化生产线监控两层无线传感器网络系统，通过研究这类系统工艺流程特点，结合不同网络拓扑和无线通信技术，设计了可靠、实时地适于狭长生产线的工业无线传感器网络系统。

一般的工业无线传感器网络现场节点组成mesh拓扑，以提供冗余通信，提高通信可靠性。在狭长的生产线中，横向特点是跨度小，节点间距离小，星型拓扑可以可靠覆盖；纵向方面，生产线中，系统往往按照生产流程分成多个区域，同区域中通信频繁、实时性要求高，区域之间数据通信量相对小，实时性要求相对低。根据这样的流程特点，本设计中设计星型网络对不同流程区域监控，不同区域通过具有冗余路由的骨干网络连接。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种自动化生产线监控两层无线传感器网络系统。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种自动化生产线监控两层无线传感器网络系统，包括现场设备节点，网关节点和簇头节点以及监控计算机，若干个所述现场设备节点和两个所述簇头节点组成的若干个簇相互连接并通过所述网关节点，最后传输到所述监控计算机，且所述两个簇头节点分别为主簇头和冗余簇头。

进一步的，所述现场设备节点包括MC13213最小系统，所述MC13213最小系统与调理电路连接，所述MC13213最小系统天线电路相连接，所述MC13213最小系统还与电源电路相连接。

进一步的，所述簇头节点包括两个天线电路，所述两个天线电路分别和MC13213最小系统A与MC13213最小系统B相连接，且所述MC13213最小系统A和所述MC13213最小系统B相连接，且所述MC13213最小系统A和所述MC13213最小系统B都与电源电路相连接，所述MC13213最小系统A还和调理电路相连接。

进一步的，所述网关节点包括MC13213最小系统，所述MC13213最小系统分别与天线电路，电源电路以及串行通信接口电路相连接。

本发明的有益效果:

本发明设计了一种两层工业无线传感器网络系统，按工艺流程设置星形网络，可以满足流程内数据传输实时性要求，对每节点的轮询设计了冗余时隙，提高通信可靠性；骨干网络设计了冗余簇头和冗余路由，提高骨干网络通信可靠性，端到端时延2N，N为通信跳数, 提高骨干网络通信实时性。

附图说明

图1是本发明的两层无线传感器网络系统组成结构；

图2是本发明的现场节点结构示意图；

图3是本发明的簇头节点结构示意图；

图4是本发明的网关节点结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

参照图1所示，一种自动化生产线监控两层无线传感器网络系统，包括现场设备节点，网关节点和簇头节点以及监控计算机，若干个所述现场设备节点和两个所述簇头节点组成的若干个簇相互连接并通过所述网关节点，最后传输到所述监控计算机，且所述两个簇头节点分别为主簇头和冗余簇头。