1.一种基于ZigBee网络的纺织生产监测系统,其特征在于:由ARM网关、上位机和两个以上ZigBee网络数据交互构成,其中所述ZigBee网络建立于生产现场,且每个ZigBee网络以通信互联的终端节点、路由节点和协调器自成一体并占用一个独立的信道,根据改进路由算法进行现场设备的数据采集和转发传输;
所述上位机通过局域网和远程桌面外联两台以上的监控终端并提供人机交互的界面平台;
所述ARM网关具有以太网接口,ARM网关与ZigBee网络的协调器电气连接、并通过网线连接上位机,ARM网关作为ZigBee网络与上位机的中继进行数据交互,根据信道能量扫描结果为ZigBee网络分配工作的信道。
2.根据权利要求1所述基于ZigBee网络的纺织生产监测系统,其特征在于:与ARM网关互联的任一ZigBee网络中,所述终端节点、路由节点和协调器均含有各自的主控芯片、外围电路和电源模块,且终端节点、路由节点还包含传感器模块,其中路由节点和终端节点的主控芯片为CC2530芯片;协调器的主控芯片为CC2538芯片。
3.根据权利要求2所述基于ZigBee网络的纺织生产监测系统,其特征在于:所述传感器模块至少包含采集现场设备主轴转速的霍尔传感器,采集细纱钢丝圈转速的磁电传感器和采集现场温湿度的温湿度传感器。
4.根据权利要求2所述基于ZigBee网络的纺织生产监测系统,其特征在于:所述路由节点的电源模块取电自相关联现场设备,并将所取得的220V交流电转换为5V直流电源供电;
所述终端节点的电源模块根据采集的频率取电自锂电池或相关联现场设备,并将所取得的
220V交流电转换为5V直流电源供电;所述协调器的电源模块和ARM网关取电自220V交流市电,并转换为5V直流电源供电。
5.根据权利要求1所述基于ZigBee网络的纺织生产监测系统,其特征在于:所述ZigBee网络的自定义的网络架构映射现场设备的排放状态,且网络架构中定义路由节点所连接的路由子节点和终端节点数量。
6.根据权利要求1所述基于ZigBee网络的纺织生产监测系统,其特征在于:所述ARM网关与各个ZigBee网络之间以分时的策略进行数据通信,ARM网关根据数据重要性、节点数量和数据量划分ZigBee网络的优先级,并进行信道扫描,将能量较低的信道分配给优先级高的ZigBee网络,将能量较高的信道分配给优先级低的ZigBee网络。
7.根据权利要求1所述基于ZigBee网络的纺织生产监测系统,其特征在于:所述ZigBee网络的数量上限为16个,且每个ZigBee网络的节点总数上限为150个。
8.根据权利要求1所述基于ZigBee网络的纺织生产监测系统,其特征在于:上位机人机交互的所述界面平台为由C#编程得到,且上位机接收ARM网关中继转发的所有采集数据进行处理,得到现场设备的运行效率、纺纱产量和工艺参数,并规整存储于数据库中。
9.根据权利要求1所述基于ZigBee网络的纺织生产监测系统,其特征在于:所述改进路由算法包括步骤:步骤1:为ZigBee网络划分多个区域,为每个区域设定大小为1个字节的标志Area;
步骤2:在原有AODvjr+ClusterTree路由算法基础上,在节点邻居表以及数据请求分组RREQ中添加Area标志;
步骤3:划分区域时,以协调器为坐标原点(0,0,0)建立坐标轴,将整个纺织现场分为四个象限,每个区域的中点代表这个区域的坐标,根据现场情况,找到一个单位为m的基准距离N为横纵坐标轴上的1,以此定义每个区域的横纵坐标(x,y,z),并建立table表保存坐标信息,则两个区域A和区域B的距离d时通过下面的公式计算: (1);
步骤4:当源节点需要发送数据时,首先查看路由表中是否存在到目的节点的路由路径;存在路由路径则沿此路径转发RREQ分组;不存在路由路径则发起路由请求,建立包含目的节点区域标志Area的RREQ分组,在邻居表中查找是否存在相同区域标志的路由节点,存在则向该节点转发RREQ分组,不存在则根据table表中的位置信息,查询自身邻居表,通过式(1)计算得到距目的节点所在区域较近区域的节点,将RREQ分组发送给该节点;
步骤5:当节点2接收到节点1发来的RREQ分组时,节点2首先查看RREQ分组中目的节点的地址,判断目的节点是否是自己,若节点2是目的地址,则节点2发送RREP包响应路由请求;若节点2不是目的节点,则节点2查询自身的邻居表是否存在目的节点,若存在则直接转发RREQ分组给目的节点,若不存在,节点2查询RREQ分组中的Area标志,结合table表中的区域位置信息,查询自身邻居表,通过式(1)计算得到距离目的节点较近区域的路由节点并将RREQ分组转发给该节点;
步骤6:当目的节点接收到RREQ分组时,沿着RREQ分组转发的反向路径向源节点发送RREP分组;
步骤7:当源节点接收到目的节点的RREP分组时,路由建立成功,沿路由路径发送数据。