ZigBee网络快速组网配置方法及一种ZigBee网络

摘要

本发明公开了一种ZigBee网络快速组网配置方法，所述ZigBee网络包括无线数据采集器及一组无线数据终端。本发明采用组网配置模式与正常运行模式两种工作模式，两种工作模块进行切换，组网配置模式方便用户在现场进行快速组网配置，正常运行模式是用户完成组网配置后实现正常网络通信的模式，其组网方式简单快速、功耗低，效率高，不易出错。本发明还公开了一种ZigBee网络。相比现有技术，本发明具有组网简单快速，功耗低，效率高，不易出错的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及属于无线网络技术领域，尤其涉及一种ZigBee网络快速组网配置方法。

背景技术

在电力系统中，往往需要对用电设备，像变压器、断路器等设备进行24小时的不间断监测，来确保用电系统的安全。随着电力系统的发展，特别是智能电网的兴起，为了降低维护成本，一般采用无人值守方式，利用自动控制和远程控制方式实现对现场设备的实时监控。

近年来，无线网络技术得到迅猛发展，其中ZigBee短程无线网络技术以其低功耗、低成本、数据传输安全可靠等优势引起了人们的格外关注。它主要适合用于自动控制和远程控制领域。目前，ZigBee无线通讯技术在电力，水利，勘探等诸多应用领域的遥控、遥测、遥感上已经得到了广泛的应用。

ZigBee设备组建一个完整的网络一般包括两个步骤：主节点建立网络并完成网络的初始化、从节点逐个加入网络。在此过程中需要人为的对主节点和每一个从节点进行网络配置，并且要确保每个节点的个域网地址PAN ID（Personal Area Network ID）相同且与其他ZigBee网络的PAN ID不同。由此带来在工况现场ZigBee设备组网时，出现工作量大、效率低、易出错、调试时间长的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种ZigBee网络快速组网配置方法，具有组网简单快速，功耗低，效率高，不易出错的优点。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

ZigBee网络快速组网配置方法，所述ZigBee网络包括无线数据采集器及一组无线数据终端，所述快速组网配置方法包括：

无线数据采集器响应所接收的网络配置命令，从正常工作模式切换至组网配置模式，同时将预设网络ID修改为与无线数据终端相同的默认网络ID；

无线数据终端与无线数据采集器自动进行ZigBee组网；

无线数据终端向无线数据采集器发送包含自身MAC地址的网络配置请求信息；

无线数据采集器根据无线数据终端的网络配置请求信息，将所述无线数据终端添加进自身的设备连接表；

待需组网的无线数据终端与无线数据采集器建立连接后，无线数据采集器向无线数据终端下发预设网络ID；

无线数据采集器更新完成设备连接表后，向无线数据终端下发修改网络ID命令，无线数据终端切换至预设网络ID运行；

无线数据采集器切换至预设网络ID运行，恢复至正常运行模式。

优选地，所述网络配置命令来自于与无线数据采集器通信连接的上位机，或者来自无线数据采集器自身的设定电路。

进一步优选地，所述上位机与无线数据采集器有线通信连接。

基于相同的发明构思还可以得到以下技术方案：

一种ZigBee网络，所述ZigBee网络包括无线数据采集器及一组无线数据终端，所述ZigBee网络使用如上任一技术方案所述快速组网配置方法。

以上的ZigBee网络可广泛应用于电力、水利、勘探等诸多应用领域，以其在电力系统中的应用为例，可基于该ZigBee网络实现电力监控系统的快速组网配置，此时，所述无线数据终端可为智能断路器或数字量采集及输出模块，也可以是两者的集合。

相比现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明采用组网配置模式与正常运行模式两种工作模式，两种工作模块进行切换，组网配置模式方便用户在现场进行快速组网配置，正常运行模式是用户完成组网配置后实现正常网络通信的模式，其组网方式简单快速、功耗低，效率高，不易出错。

附图说明

图1为具体实施方式中电力监控系统的结构示意图；

图2为具体实施方式中电力监控系统的工作流程示意图。

具体实施方式

针对现有技术不足，本发明的解决思路是采用组网配置模式与正常运行模式两种工作模式，在组网配置模式下实现ZigBee网络的快速组网配置，在正常工作模式下实现正常的ZigBee网络通信。

本发明所提出的解决方案具体如下：

ZigBee网络快速组网配置方法，所述ZigBee网络包括无线数据采集器及一组无线数据终端，所述快速组网配置方法包括：

无线数据采集器响应所接收的网络配置命令，从正常工作模式切换至组网配置模式，同时将预设网络ID修改为与无线数据终端相同的默认网络ID；

无线数据终端与无线数据采集器自动进行ZigBee组网；

无线数据终端向无线数据采集器发送包含自身MAC地址的网络配置请求信息；

无线数据采集器根据无线数据终端的网络配置请求信息，将所述无线数据终端添加进自身的设备连接表；

待需组网的无线数据终端与无线数据采集器建立连接后，无线数据采集器向无线数据终端下发预设网络ID；

无线数据采集器更新完成设备连接表后，向无线数据终端下发修改网络ID命令，无线数据终端切换至预设网络ID运行；

无线数据采集器切换至预设网络ID运行，恢复至正常运行模式。

一种ZigBee网络，所述ZigBee网络包括无线数据采集器及一组无线数据终端，所述ZigBee网络使用如上任一技术方案所述快速组网配置方法。

本发明提出的可实现快速组网配置的ZigBee网络可广泛应用于电力、水利、勘探等诸多应用领域。为了便于公众理解，下面以其在电力监控系统中的应用为例并结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

图1显示了一种电力监控系统的基本结构，如图所示，其包括上位机，与上位机通过RS485总线或CAN总线等进行通信的无线数据采集器，以及至少一个与无线数据采集器通过ZigBee网络进行通信的无线数据终端。

所述无线数据终端可以是一种智能断路器，亦可以是一种数字量采集及输出模块，或者两者的集合。

本实施例中的无线数据采集器包括电源电路、设定电路、通信电路、微处理器电路、指示电路、ZigBee电路；其功能是完成对整个ZigBee通信网络的配置，采集无线数据终端的数据，并通过有线通信接口（RS485总线或CAN总线等）将采集数据传输给上位机。

本实施例中的无线数据终端包括智能断路器和数字量采集及输出模块；其中，智能断路器包括电源电路、电流采样处理电路、电压采样处理电路、剩余电流采样处理电路、设定电路、微处理器电路、显示电路、执行电路、ZigBee电路；其功能是实时采集配电系统中流经断路器的电流、电压、功率、电能等电力参数，并将智能断路器的实时工作状态，如过载，报警，脱扣跳闸等状态上传给无线数据采集器。数字量采集及输出模块包括电源电路、设定电路、开入电路、开出电路、指示电路、ZigBee电路；其功能是对配电柜内的开关量信号，如断路器合分状态等进行采集，亦可以根据上位机命令输出开关量信号，实现对配电柜内设备进行控制，如控制断路器进行合闸和分闸操作等。

无线数据采集器、无线数据终端均具有两种工作方式，一种为组网配置模式，另一种为正常运行模式，两种模式可以进行切换。组网配置模式是为了方便用户在现场进行快速组网配置而专门设置的一种配置模式，该配置模式下ZigBee网络参数为该模式下特有。正常运行模式也就是用户完成组网配置后实现正常网络通信的模式。正常运行模式下的ZigBee网络参数支持用户按需进行设定。

无线数据采集器与无线数据终端通过ZigBee无线网络连接，两者需具有相同的网络ID才能建立通信。

无线数据终端出厂时默认设置工作于组网配置模式，这时无线数据终端采用出厂默认网络ID（无线数据采集器、无线数据终端在组网配置模式时均采用该默认网络ID）。若该终端已完成组网配置，并已进入到了正常运行模式，也可以通过设定电路切换到快速组网配置模式。

无线数据采集器出厂时为预设网络ID（该预设网络ID支持用户进行修改，每个无线数据采集器的预设网络ID均不同，并且与默认网络ID不同），并工作于正常运行模式，可以通过设定电路或有线网络接口接收通信命令进入组网配置模式。

如图2所示，该电力监控系统的组网配置过程具体如下：

无线数据采集器上电启动；

上位机经RS485总线或CAN总线等给无线数据采集器下发网络配置命令；或无线数据采集器读取设定电路的设定网络配置命令；

无线数据采集器从正常运行模式切换至组网配置模式，同时将预设网络ID修改为与无线数据终端相同的默认网络ID；

无线数据终端上电；

无线数据采集器、无线数据终端自动进行组网；

无线数据终端向无线数据采集器发送包含有MAC地址的网络配置请求信息的报文数据；

无线数据采集器根据无线数据终端的配置请求信息的报文数据，将无线数据终端添加进设备连接表；组网配置模式下至少需有一台无线数据终端与无线数据采集器建立有效连接；

待需组网的无线数据终端与无线数据采集器建立连接后，无线数据采集器向无线数据终端下发网络配置信息的报文数据，即预设网络ID；

无线数据采集器更新完成设备连接表后，上位机下发完成配置命令；

无线数据采集器向无线数据终端下发修改网络ID命令，无线数据终端切换至无线数据采集器的预设网络ID运行；

无线数据采集器接收无线数据终端已进行预设网络ID运行后自动切换至预设网络ID运行，恢复至正常运行模式；

无线数据采集器、无线数据终端自动完成组网，实现数据交互；

上位机经过RS485总线或CAN总线采用ModBus协议实现对无线数据终端的访问。

所述的MAC地址（Media Access Control Address），直译为媒体存取控制位址，用来定义网络设备的位置，具有唯一性。无线数据终端向无线数据采集器发送包含有MAC地址的网络配置请求信息，由此可区分每个不同的终端设备。