(10)申请公布号 (43)申请公布日 2015.01.28
C N 104320803
A (21)申请号 201410616776.6
(22)申请日 2014.11.05
H04W 24/04(2009.01)
H04W 84/18(2009.01)
(71)申请人天津理工大学
地址300384 天津市西青区宾水西道391号
天津理工大学主校区
(72)发明人陈在平 董子昊 倪建云 贾超
程赟
(74)专利代理机构天津佳盟知识产权代理有限
公司 12002
代理人
李益书
(54)发明名称
断方法
(57)摘要
本发明提供了一种基于Zigbee 节点冗余的
数据监测及故障诊断方法，该方法是组建多条无
采集的数据依据DDE 协议，最终到达上位机的组
了基于TCL 脚本语言和组态软件的故障诊断机
制。通过本方法，可以解决无线节点较多、维护较
困难的问题，有效保证了该Zigbee 无线网络的稳
定、安全运行。
(51)Int.Cl.
权利要求书1页 说明书3页 附图2页
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页 附图2页(10)申请公布号CN 104320803 A
1.一种基于Zigbee节点冗余的数据监测及故障诊断方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
第1步建立具有冗余路径的Zigbee无线网络；
第2步通过该无线网络将终端设备采集的数据依据DDE协议传输到上位机的组态软件，实施监测；
第3步建立基于TCL脚本语言和组态软件的故障诊断机制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第1步中，分别对Zigbee无线网络中的中心节点、中继节点和终端节点做冗余。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第2步中，组态软件支持DDE设备连接，通过组态界面有无数据显示，测试现场设备与上位机的无线通信是否正常，否则重新配置无线节点。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第3步中，在无线网络的上位机部分，需要增设一个Zigbee节点，该节点具备接收状态信号的功能；基于TCL脚本的地址轮询方式能够生成无线节点状态日志文件，以txt的格式保存在固定的路径下；组态软件在线读取无线节点状态日志文件。
基于Zigbee节点冗余的数据监测和故障诊断方法
技术领域
[0001] 本发明涉及Zigbee无线组网技术，具体涉及到现场设备与组态软件的无线通信技术，无线节点的故障诊断技术以及TCL地址轮询软件与组态软件的集成技术。
背景技术
[0002] 目前，很多企业中的现场设备与工控机之间大都采用“终端节点-中继节点-中心节点”这样单路径的
无线通信方式，只能保证无线网络在短时间内的正常运行，同时一旦出现故障，无法及时而准确查出故障节点的位置，给系统维修带来极大的困难，因此，由Zigbee节点组成的无线网络能否可靠运行关乎到整个生产的经济效益和安全问题，而网络的合理组建和增设节点故障诊断机制是保证系统最终稳定运行的重要前提。
发明内容
[0003] 本发明目的是解决企业现有无线网络存在运行不稳定和维修困难的问题，提出了一种无线网络的组建、监测和故障自诊断方法，该方法基于Zigbee节点冗余技术，借助DDE 通信协议、组态软件和TCL脚本语言，建立了现场设备与组态软件的无线通信，形成了一种可靠的无线节点故障诊断机制。
[0004] 本发明采用的技术方案是：
基于Zigbee节点冗余的数据监测和故障诊断方法，包括如下步骤：
第1步建立具有冗余路径的Zigbee无线网络；
具体是对Zigbee无线网络中的中心节点、中继节点和终端节点做冗余；
第2步通过该无线网络将终端设备采集的数据依据DDE协议传输到上位机的组态软件，实施监测；
所述组态软件支持DDE设备连接，通过组态界面有无数据显示，测试现场设备与上位机的无线通信是否正常，否则重新配置无线节点；
第3步建立基于TCL脚本语言和组态软件的故障诊断机制；；
具体包括以下步骤：
（1）在无线网络的上位机部分，需要增设一个Zigbee节点，该节点具备接收状态信号的功能；
（2）基于TCL脚本的地址轮询方式可以生成无线节点状态日志文件，以txt的格式保存在固定的路径下；
（3）组态软件在线读取无线节点状态日志文件。
[0005] 本发明的优点和有益效果：
通过上述本发明采用的技术方案可以看出，基于Zigbee节点冗余的无线网络，可以实现现场设备与上位机之间的远程通信，解决了企业现场设备采集的数据需要远程在线监测的问题，同时由TCL地址轮询和组态监测两种方式建立了Zigbee节点双重故障诊断机制，保证了整个无线网络的安全可靠运行，使节点维护更加方便。
[0006]
附图说明
[0007] 图1是本发明的流程示意图；
图2是本发明组建的Zigbee无线网络结构图；
图3是本发明创建的基于TCL的无线节点状态监测界面。
[0008]
具体实施方式
[0009] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。
[0010] 请参阅图1所示，本发明提出了一种基于Zigbee节点冗余的数据监测和故障诊断方法。
[0011] 该方法包括如下步骤：
第1步建立具有冗余路径的Zigbee无线网络；具体是对Zigbee无线网络中的中心节点、中继节点和终端节点做冗余；
在本实施例中，组建的Zigbee无线网络结构如图2所示，该网络的无线节点由中心节点、中继节点和终端节点组成。中心节点负责数据的汇总，分为两类节点，一类为状态信号监测节点，另一类为现场采集数据接收节点，它由节点a、b和c组成，这3个节点分别与上位机连接，选用数传功能的SZ02型号模块：节点a配置为中心节点类型，广播发送模式，负责接收现场采集数据；节点b配置为中心节点类型，广播发送模式，做节点a的冗余；节点c 配置为中继节点类型，协议发送模式，负责轮询各个无线节点的地址，实时监测无线模块的运行状态。中继节点负责远距离无线数据的转接，由节点d、e、f和g组成，选用数采功能的SZ06型号模块，这4个节点都配置成中继路由类型，广播发送模式。该无线网络选择了两个节点（节点d和f）进行无线网络覆盖，节点e和g分别作中继节点冗余。终端节点主要用于现场采集数据的无线传输，由节点h和i组成，这两个节点通过串口与不同类型的终端设备连接，选用数传功能的SZ02型号模块，两节点都配置成终端节点类型，广播发送模式，其中节点h做节点i的冗余。
[0012] 第2步通过该无线网络将终端设备采集的数据依据DDE协议传输到上位机的组态软件，实施监测；所述组态软件支持DDE设备连接，通过组态界面有无数据显示，测试现场设备与上位机的无线通信是否正常，否则重新配置无线节点；
第3步建立基于TCL脚本语言和组态软件的故障诊断机制；
具体操作包括以下步骤：
（1）在无线网络的上位机部分，需要增设一个Zigbee节点，具备接收状态信号的功能；
（2）基于TCL脚本的地址轮询方式可以生成无线节点状态日志文件，以txt的格式保存在固定的路径下；
（3）组态软件在线读取无线节点状态日志文件。
[0013] 本发明到了Zigbee无线节点的故障诊断方法：采用轮询无线节点地址的方式，对所有无线节点的设备地址进行定时查询，查询到地址信息的节点会向中心节点（图2中
的节点c）返回响应信息，出现故障的节点不会返回任何响应信息，最终达到区分故障节点和正常节点，并根据设备地址准确定位故障节点的目的。
[0014] 本发明在此诊断方法的基础上，通过采用TCL脚本的地址轮询方式生成了日志文件，以便组态软件实时查询，最终形成了Zigbee节点双重故障诊断机制。
[0015] 下面结合具体应用案例对本发明做进一步描述。
[0016] 企业中的烟气采集设备与工控机之间通过图2的Zigbee无线网络建立无线通信，工控机上的组态软件通过DDE协议读取中心节点（图2中的节点a）接收到的采集数据，达到了数据远程监测的目的；基于TCL脚本的地址轮询方式兼具状态显示和数据校验两项功能，它通过节点c向各个无线节点发送地址轮询数据包，根据获取的地址响应数据包显示各个节点的对应状态，监测界面如图3所示，当节点02运行正常时，对应指示灯为蓝闪烁，当其他节点出现故障时，对应指示灯为红静止，这些监测结果都以文本的方式保存在无线节点状态日志文件中，供工作人员定时查阅，同时还能在线校验响应数据包的完整性和准确性，根据校验结果实时监测无线通信的稳定状况；组态软件一方面用来监测无线传输过来的采集数据，另一方面用来实时查看无线节点状态日志。这样就实现了采集数据远程监测和节点状态双重诊断的目的。
[0017] 本发明基于Zigbee节点冗余的无线网络，可以实现现场设备与上位机之间的稳定通信，解决了现场设备采集的数据需要远程在线监CL地址轮询和组态监测两种方式建立了Zigbee节点双重故障诊断机制，保证了整个无线网络的安全可测的问题，同时由T靠运行。
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