本實用新型涉及一種可查詢ZigBee信號強度的分布式采集節(jié)點，應(yīng)用于在線監(jiān)測行業(yè)，特指一種可以查詢ZigBee網(wǎng)絡(luò)信號強度的節(jié)點設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，城市的空間資源日趨昂貴，許多工程通過向地下深層發(fā)展的方式以節(jié)約城市的空間資源。地鐵基坑工程地質(zhì)環(huán)境的隱蔽性與復(fù)雜多變性、施工過程中災(zāi)難事故的突發(fā)性以及對周邊環(huán)境影響控制的困難性都要求地下工程施工中必須要進行實時監(jiān)測。目前行業(yè)中均采用分布式采集系統(tǒng)對地鐵基坑監(jiān)測。分布式采集系統(tǒng)由傳感器、采集節(jié)點、網(wǎng)關(guān)設(shè)備和云平臺組成，分布式采集系統(tǒng)實現(xiàn)了全程無線部署，減少了現(xiàn)場布線的困難，對于地鐵基坑這種復(fù)雜的施工現(xiàn)場非常適合。

分布式采集系統(tǒng)采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)可由網(wǎng)管設(shè)備自動創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點可以主動加入ZigBee網(wǎng)絡(luò)，對于現(xiàn)場應(yīng)用十分便捷。ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸距離遠，抗干擾能力強，一個地鐵基坑只需要部署一個網(wǎng)管設(shè)備，就可以控制現(xiàn)場全部的采集節(jié)點。但是，ZigBee的傳輸距離與ZigBee信號強度相關(guān)，ZigBee信號強度滿足一定要求時，才可以傳輸數(shù)據(jù)。ZigBee的信號強度與采集節(jié)點和網(wǎng)管設(shè)備部署方式相關(guān)。

目前行業(yè)內(nèi)只能使用第三方檢測設(shè)備，檢測ZigBee信號強度，只適用于安裝部署時使用，對于后期運行階段，無法做到動態(tài)監(jiān)測信號強度，而且成本昂貴，使用影響現(xiàn)場安裝效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述的問題，本實用新型專利目的在于提供了一種可查詢ZigBee信號強度的分布式采集節(jié)點，采集節(jié)點可以自動查詢ZigBee信號強度，并將ZigBee信號強度上報網(wǎng)關(guān)，通過網(wǎng)關(guān)的交互界面幫助現(xiàn)場節(jié)點安裝，分布式系統(tǒng)運行后，ZigBee信號強度顯示在云平臺，可以查詢和預(yù)警，使現(xiàn)場管理人員可以動態(tài)了解ZigBee網(wǎng)絡(luò)運行狀況。

本實用新型為了實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：

一種可查詢ZigBee信號強度的分布式采集節(jié)點，它包括單片機系統(tǒng)、zigbee模塊、ZigBee信號強度測量模塊、存儲模塊、RTC時鐘電路、電源管理電路、振弦采集模塊、RS485模塊、鋰電池和外置太陽能充電板；

ZigBee模塊與ZigBee信號強度測量模塊通過串口與單片機系統(tǒng)連接，振弦采集模塊與單片機系統(tǒng)連接，外置太陽能充電板通過電源管理電路與鋰電池連接，電源管理電路控制對鋰電池的充電電流，RS485模塊與單片機系統(tǒng)的串口連接，存儲模塊與單片機系統(tǒng)連接，RTC時鐘電路通過I2C總線與單片機系統(tǒng)連接。

所述振弦采集模由放大電路，信號處理電路和ADC轉(zhuǎn)換電路組成。

ZigBee信號強度測量模塊在分布式采集節(jié)點接收網(wǎng)關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)時，自動測量ZigBee信號強度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至網(wǎng)關(guān)設(shè)備。

RS485模塊可以通過單片機系統(tǒng)設(shè)置通信參數(shù)。

RS485模塊可以對傳感器提供工作電源。

RTC時鐘電路可以設(shè)置多個鬧鐘，在鬧鐘啟動后，可以發(fā)送脈沖信號將單片機系統(tǒng)和其他模塊喚醒。

單片機系統(tǒng)采用低功耗工作方式，工作完成后，單片機系統(tǒng)進入低功耗狀態(tài)，由RTC時鐘電路喚醒。

本實用新型實現(xiàn)原理：單片機系統(tǒng)是使用MSP430單片機，MSP430單片機體積小，功耗低，工作在低功耗的情況下，工作電流只有1uA左右，單片機的使用溫度范圍在-40℃到85℃，可以滿足現(xiàn)場使用要求。分布式采集節(jié)點采用鋰電池提供電源，電源管理電路為分布式采集節(jié)點的各個模塊提供工作電源，并且通過外置太陽能充電板，控制對鋰電池充電，使系統(tǒng)長期不斷電，可長期在野外工作。RTC時鐘電路，為分布式采集節(jié)點工作提供時間，并且可以在節(jié)點低功耗狀態(tài)下通過鬧鐘喚醒節(jié)點，使節(jié)點在規(guī)定的時間工作。內(nèi)置存儲模塊，用于存儲采集的數(shù)據(jù)，避免無線數(shù)據(jù)傳輸造成數(shù)據(jù)丟失，導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)不連續(xù)，影響測試結(jié)果。內(nèi)置振弦采集模塊，使分布式采集節(jié)點可以直接采集振弦傳感器。分布式采集節(jié)點有4個通道RS485接口，可以同時連接4個485傳感器，并為485設(shè)備提供電源，使分布式采集節(jié)點兼容現(xiàn)場各式傳感器，大大提高了分布式采集節(jié)點的應(yīng)用范圍。分布式采集節(jié)點采用ZigBee無線傳輸方案，節(jié)點內(nèi)置一個ZigBee模塊，ZigBee模塊通過串口與單片機連接。ZigBee網(wǎng)絡(luò)由網(wǎng)關(guān)設(shè)備上電后自動創(chuàng)建，分布式采集節(jié)點偵測ZigBee網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建后，自動加入網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。當網(wǎng)關(guān)設(shè)備與分布式采集節(jié)點通信時，ZigBee信號強度測量模塊自動測量ZigBee信號強度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)關(guān)顯示?，F(xiàn)場人員部署分布式采集節(jié)點時，可以根據(jù)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的ZigBee信號強度值進行位置調(diào)整，使其滿足ZigBee部署要求。部署完成后，網(wǎng)關(guān)設(shè)備將采集數(shù)據(jù)與現(xiàn)場ZigBee信號強度值上傳至云平臺，用戶可以直接查詢現(xiàn)場ZigBee的信號強度值，了解現(xiàn)場分布式采集節(jié)點通信質(zhì)量。同時，云平臺也可以設(shè)置ZigBee信號強度預(yù)警值，提前預(yù)警，避免現(xiàn)場施工影響分布式采集節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法上傳。

本實用新型的有益效果：

本實用新型解決了現(xiàn)場部署分布式采集節(jié)點時，無法測量ZigBee信號強度的問題，通過增加ZigBee信號強度測量，并將信息上傳至網(wǎng)關(guān)設(shè)備和云平臺，可以使現(xiàn)場安裝過程直接查看，提高現(xiàn)場的安裝效率和ZigBee的通信質(zhì)量，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，通過云平臺的提前預(yù)警，可以避免數(shù)據(jù)中斷，影響基坑實時監(jiān)測。

附圖說明

圖1為本實用新型分布式采集節(jié)點內(nèi)部連接示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖1對本實用新型進行詳細描述：

一種可查詢ZigBee信號強度的分布式采集節(jié)點，如圖所示，包含幾個主要部分：單片機系統(tǒng)1、zigbee模塊6、ZigBee信號強度測量模塊10、存儲模塊3、RTC時鐘電路4、電源管理電路7、振弦采集模塊2、RS485模塊5、鋰電池9和外置太陽能充電板8組成。其中，振弦采集模塊2與單片機系統(tǒng)1IO端口連接，振弦采集模塊工作時，單片機系統(tǒng)1控制發(fā)送激勵信號，然后采集振弦傳感器頻率值。485傳感器通過RS485模塊5與單片機系統(tǒng)1串口連接，單片機系統(tǒng)1通過電源管理電路7可以為485傳感器提供工作電源，采集數(shù)據(jù)完成后，采集數(shù)據(jù)保存在存儲模塊3。RTC時鐘電路4通過I2C總線與單片機系統(tǒng)1連接，單片機系統(tǒng)1工作時設(shè)置RTC時鐘電路時間和鬧鐘，當單片機系統(tǒng)1進入低功耗模式后，RTC時鐘電路4獨立工作，當鬧鐘啟動后，發(fā)送脈沖信號將單片機系統(tǒng)1喚醒開始采集工作。外置太陽能充電板8通過航插與電源管理電路7和鋰電池9連接，電源管理電路7與鋰電池9連接，電源管理電路7控制鋰電池的充電電流。ZigBee模塊6直接與單片機系統(tǒng)1連接，單片機系統(tǒng)1采集完成后，打開ZigBee模塊6，將數(shù)據(jù)通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至網(wǎng)關(guān)。ZigBee信號強度測量模塊10同時與單片機系統(tǒng)1和ZigBee模塊6連接，當接收到網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)時，ZigBee信號強度測量模塊10自動測量ZigBee模塊的信號強度值，并將數(shù)據(jù)處理后通過單片機系統(tǒng)1發(fā)送至網(wǎng)關(guān)。

現(xiàn)場部署時，ZigBee模塊6使用的天線應(yīng)盡量遠離大面積的金屬平面及地面，安裝設(shè)備時，要使天線距離金屬管或者金屬平面至少 10cm，安裝位置至少離地面 1 米以上，并盡量減少天線之間的障礙物。然后打開分布式采集節(jié)點與網(wǎng)關(guān)后，可以在網(wǎng)關(guān)查看ZigBee的信號強度值，此時可以通過調(diào)節(jié)ZigBee模塊6的天線部署位置，使ZigBee信號強度達到最優(yōu)。天線部署完成后，應(yīng)調(diào)節(jié)太陽能板朝向，使其可以有效的吸收光能，以保證鋰電池一天內(nèi)的有效充電時間。