专利名称：Zigbee无线传感器网络在楼宇管理中组网的系统及其方法
技术领域：
本发明涉入楼宇管理系统中的组网方法，特别涉及通过无线传感器网络进行组网的方法。
背景技术：
当前的楼宇建筑管理系统中大多采用铺设铜缆来提供管理信息的传输通道，这种方式主要 存在以下问题组网成本过高、有线工程施工成本偏高、不适应楼宇建筑管理系统中管理对 象和拓扑的灵活性、有线的用户控制终端不能够随便移动等等。
Zigbee无线传感器网络系统由大量的无线传感器网络节点有机组成，Zigbee技术是一种 新兴的近距离、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，无线传感器网络节点具有无 线通信、数据采集和处理、协同合作等功能，布置在目标环境中，能够获取周围环境的信息 并且相互协同工作完成特定任务。
虽然Zigbee无线传感器网络具有广泛的应用前景，但是Zigbee技术本身还处在快速发展 的初级阶段。现有的Zigbee规范中还存在尚未解决的许多遗留问题，ZigBee规范正在继续改 进并将提供更多的功能。
发明内容
本发明的目的在于，将Zigbee无线传感器网络应用于楼宇管理系统中，以提供一种Zigbee 无线传感器网络在楼宇管理系统中的组网方法，以使楼宇中的管理对象可以快速联网，并且 具备移动性。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案
一种Zigbee无线传感器网络在楼宇管理中组网的系统，包括第一网关、第二网关、至少 一第一 Zigbee无线传感器网络和至少一第二 Zigbee无线传感器网络、RS485有线网络；所述 第一 Zigbee无线传感器网络通过第一网关与互联网相连；所述第二 Zigbee无线传感器网络 通过第二网关与RS485有线网络相连，所述RS485有线网络与互联网相连。
进一步地，所述第一 Zigbee无线传感器网络中包括用于连接两个Zigbee无线传感器网 络子网或者进行信道迁移的信道网关，所述信道网关包括两个通过串口通信的Zigbee网络单 元a和网络单元b，所述信道网关具有第一射频信道和第二射频信道。
进一步地，所述第二 Zigbee无线传感器网络中包括用于连接两个Zigbee无线传感器网 络子网或者进行信道迁移的信道网关，所述信道网关包括两个通过串口通信的Zigbee网络单 元a和网络单元b,所述信道网关具有第一射频信道和第二射频信道。
一种Zigbee无线传感器网络在楼宇管理中组网的方法，包括第一网关、第二网关、至少 一第一 Zigbee无线传感器网络和至少一第二 Zigbee无线传感器网络、RS485有线网络；所述 第一 Zigbee无线传感器网络通过第一网关与互联网相连，所述第一 Zigbee无线传感器网络 通过第一网关将需要采集的数据发送至互联网；所述第二 Zigbee无线传感器网络通过第二网 关与RS485有线网络相连，所述RS485有线网络与互联网相连，所述第二 Zigbee无线传感器 网络将需要采集的数据依次经过第二网关、RS485有线网络发送至互联网。
进一步地，所述第一 Zigbee无线传感器网络中包括用于连接两个Zigbee无线传感器网 络子网或者进行信道迁移的信道网关，所述信道网关包括两个通过串口通信的Zigbee网络单 元a和网络单元b，所述信道网关具有第一射频信道和第二射频信道。
进一步地，所述第二 Zigbee无线传感器网络中包括用于连接两个Zigbee无线传感器网 络子网或者进行信道迁移的信道网关，所述信道网关包括两个通过串口通信的Zigbee网络单 元a和网络单元b，所述信道网关具有第一射频信道和第二射频信道。
进一步地，所述第一 Zigbee无线传感器网络和第二 Zigbee无线传感器网络中的节点的地 址分配方式中包括子网号、网络类型和站点地址。
进一步地，所述子网号编码为4bit;所述网络类型编码为4bit，所述站点地址为16bit。
进一步地，假设某一第一 Zigbee无线传感器网络的节点或者某一第二 Zigbee无线传感 器网络中的节点均工作在第一信道，所述信道网关的信道迁移具体包括以下步骤
第一步将网络单元b的工作信道从第一信道更改为第二信道；
第二步工作在第一信道的网络单元a向全网发送修改工作信道至第二信道的广播命令； 第三步节点收到该命令后，向信道网关回复节点的地址，信道网关收到回复后，记录 各个节点的网络地址；
第四步工作在第二信道的网络单元b发送邀请到各个已经记录的且更改了工作信道的 节点，各个节点通过第二信道回复应答给信道网关；
第五步如果回复成功的节点数量与信道网关中记录的节点不一致，则重复第一、二、 三、四步，如果一致，则结束信道迁移过程。
本发明应用于楼宇建筑管理系统中，利用楼宇建筑管理系统已有的RS485有线网络，大 大降低了组网的成本、提高了楼宇建筑管理系统中管理对象和拓扑的灵活性，用户控制终端 只需要通过互联网即能方便获取无线传感器网络中的节点发送的数据。不但能够充分发挥
Zigbee无线传感器网络技术在节能监测和增效降耗方面的应用，而且加强了照明、通风、空 调和供热设备以及基于楼宇功能的其它室内电器设备方面的管控，减少能源浪费，有重要的 市场和社会意义。
图1为本发明Zigbee无线传感器网络在楼宇管理中组网的系统实施例。
具体实施例方式
如图1所示， 一种Zigbee无线传感器网络在楼宇管理中组网的系统，包括第一网关、第 二网关、至少一第一Zigbee无线传感器网络和至少一第二Zigbee无线传感器网络、RS485有 线网络；所述第一 Zigbee无线传感器网络通过第一网关与互联网相连；所述第二 Zigbee无 线传感器网络通过第二网关与RS485有线网络相连，所述RS485有线网络与互联网相连。其 中所述RS485有线网络与互联网的连接方式为现有技术，如通过增加其它网关等设备的现有 技术实现互联，在此省略对该部分的描述。
其中，所述第一 Zigbee无线传感器网络中包括用于连接两个Zigbee无线传感器网络子 网或者进行信道迁移的信道网关，所述信道网关包括两个通过串口通信的Zigbee网络单元a 和网络单元b,所述信道网关具有第一射频信道和第二射频信道。
其中，所述第二 Zigbee无线传感器网络中包括用于连接两个Zigbee无线传感器网络子网 或者进行信道迁移的信道网关，所述信道网关包括两个通过串口通信的Zigbee网络单元a和 网络单元b，所述信道网关具有第一射频信道和第二射频信道。
其中，第一网关可采用三星公司的S3C2440高速处理器和FREESCALE的MC13213芯片。使 得该第一网关具备强大的运算处理能力，能够快速的解析系统私有的地址分配管理协议。并 且一方面可以提供以太网口的互联网(internet)访问，同时能够提供有线网络的RS485串 口，以及Zigbee无线传感器网络访问接口，因此可以实现互联网和Zigbee无线传感器网络 以及RS485有线网络的互联访问。
其中，第二网关可采用FREESCALE的MC13213芯片。其主要包括两个功能单元部分关 于2.4GHz的收发射频单元的处理；另一部分是关于串口 RS-485通信的处理。利用该网关可 以通过私有的地址分配和管理协议，实现Zigbee无线传感器网络与有线的RS485网络互联组 网。
此外，所述第一、第一 Zigbee无线传感器网络中还本配合使用Zigbee网关、Zigbee中
继器等多种设备(该部分为现有技术故省略具体描述)，以提高了无线传感器网络组网的灵活 性，可以实现无线传感器网络与internet等有线网络无缝连接、互为补充，适合大范围、跨 地域组网。
一种Zigbee无线传感器网络在楼宇管理中组网的方法，包括第一网关、第二网关、至少 一第一 Zigbee无线传感器网络和至少一第二 Zigbee无线传感器网络、RS485有线网络；所述 第一 Zigbee无线传感器网络通过第一网关与互联网相连，所述第一 Zigbee无线传感器网络 通过第一网关将需要采集的数据发送至互联网；所述第二 Zigbee无线传感器网络通过第二网 关与RS485有线网络相连，所述RS485有线网络与互联网相连，所述第二 Zigbee无线传感器 网络将需要采集的数据依次经过第二网关、RS485有线网络发送至互联网。
其中，所述第一 Zigbee无线传感器网络中包括用于连接两个Zigbee无线传感器网络子 网或者进行信道迁移的信道网关，所述信道网关包括两个通过串口通信的Zigbee网络单元a 和网络单元b，所述信道网关具有第一射频信道和第二射频信道。
其中，所述第二 Zigbee无线传感器网络中包括用于连接两个Zigbee无线传感器网络子 网或者进行信道迁移的信道网关，所述信道网关包括两个通过串口通信的Zigbee网络单元a 和网络单元b，所述信道网关具有第一射频信道和第二射频信道。
其中，所述第一 Zigbee无线传感器网络和第二 Zigbee无线传感器网络中的节点的地址分 配方式中包括子网号、网络类型和站点地址。
进一步地，如下表所示
子网号网络类型站点地址
4bit4bit16bit
其中，所述子网号编码为4bit;通过子网号，可以编码和识别各个子网，实现各个子网 的互联互通，同时可以实现网络容量的扩容和分级管理。
其中，所述网络类型编码为4bit，可支持16种网络类型编码和识别。例如
01: Zigbee无线传感器网络；
02:有线RS485网络；
03:有线以太网络；
其中，所述站点地址为16bit，各个子网最多可以编码寻址65536个子网内的节点，实 现正常的网络识别和通信。
对于特定情况下，Zigbee网络节点必须与其它系统共同工作在同一频段的系统中，在此 情况下，有必要支持信道的迁移。而目前的ZigBee规范还没有定义信道迁移机制。 本实施例中，采用如下信道迁移机制，具体描述如下
其中，假设某一第一 Zigbee无线传感器网络的节点或者某一第二 Zigbee无线传感器网 络中的节点均工作在第一信道，所述信道网关的信道迁移具体包括以下步骤 第一步将网络单元b的工作信道从第一信道更改为第二信道；
第二步工作在第一信道的网络单元a向全网发送修改工作信道至第二信道的广播命令；
第三步节点收到该命令后，向信道网关回复节点的地址，信道网关收到回复后，记录 各个节点的网络地址；
第四步工作在第二信道的网络单元b发送邀请(hello)到各个已经记录的且更改了工 作信道的节点，各个节点通过第二信道回复应答(hello)给信道网关；
第五步如果回复成功的节点数量与信道网关中记录的节点不一致，则重复第一、二、
三、四步，如果一致，则结束信道迁移过程，确保信道迁移过程的可靠性。
通过上述步骤，可有效的避免由于射频(RF)工作信道的切换，产生与现有的射频网络
失去联系的网络孤儿，有效的解决工作信道的可靠迁移问题。
权利要求
1、一种Zigbee无线传感器网络在楼宇管理中组网的系统，其特征在于包括第一网关、第二网关、至少一第一Zigbee无线传感器网络和至少一第二Zigbee无线传感器网络、RS485有线网络；所述第一Zigbee无线传感器网络通过第一网关与互联网相连；所述第二Zigbee无线传感器网络通过第二网关与RS485有线网络相连，所述RS485有线网络与互联网相连。
2、 根据权利要求1所述的Zigbee无线传感器网络在楼宇管理中组网的系统，其特征在 于所述第一 Zigbee无线传感器网络中包括用于连接两个Zigbee无线传感器网络子网或者 进行信道迁移的信道网关，所述信道网关包括两个通过串口通信的Zigbee网络单元a和网络 单元b，所述信道网关具有第一射频信道和第二射频信道。
3、 根据权利要求1所述的Zigbee无线传感器网络在楼宇管理中组网的系统，其特征在 于所述第二 Zigbee无线传感器网络中包括用于连接两个Zigbee无线传感器网络子网或者 进行信道迁移的信道网关，所述信道网关包括两个通过串口通信的Zigbee网络单元a和网络 单元b，所述信道网关具有第一射频信道和第二射频信道。
4、 一种Zigbee无线传感器网络在楼宇管理中组网的方法，其特征在于包括第一网关、 第二网关、至少一第一 Zigbee无线传感器网络和至少一第二 Zigbee无线传感器网络、RS485 有线网络；所述第一 Zigbee无线传感器网络通过第一网关与互联网相连，所述第一 Zigbee 无线传感器网络通过第一网关将需要采集的数据发送至互联网；所述第二 Zigbee无线传感器 网络通过第二网关与RS485有线网络相连，所述RS485有线网络与互联网相连，所述第二 Zigbee无线传感器网络将需要采集的数据依次经过第二网关、RS485有线网络发送至互联网。
5、 根据权利要求4所述的Zigbee无线传感器网络在楼宇管理中组网的方法，其特征在 于所述第一 Zigbee无线传感器网络中包括用于连接两个Zigbee无线传感器网络子网或者 进行信道迁移的信道网关，所述信道网关包括两个通过串口通信的Zigbee网络单元a和网络 单元b，所述信道网关具有第一射频信道和第二射频信道。
6、 根据权利要求4所述的Zigbee无线传感器网络在楼宇管理中组网的方法，其特征在 于所述第二 Zigbee无线传感器网络中包括用于连接两个Zigbee无线传感器网络子网或者 进行信道迁移的信道网关，所述信道网关包括两个通过串口通信的Zigbee网络单元a和网络 单元b，所述信道网关具有第一射频信道和第二射频信道。
7、 根据权利要求4所述的Zigbee无线传感器网络在楼宇管理中组网的方法，其特征在于 所述第一 Zigbee无线传感器网络和第二 Zigbee无线传感器网络中的节点的地址分配方式中 包括子网号、网络类型和站点地址。
8、 根据权利要求7所述的Zigbee无线传感器网络在楼宇管理中组网的方法，其特征在于所述子网号编码为4bit;所述网络类型编码为4bit，所述站点地址为16bit。
9、根据权利要求5或6所述的Zigbee无线传感器网络在楼宇管理中组网的方法，其特 征在于假设某一第一 Zigbee无线传感器网络的节点或者某一第二 Zigbee无线传感器网络 中的节点均工作在第一信道，所述信道网关的信道迁移具体包括以下步骤-第一步将网络单元b的工作信道从第一信道更改为第二信道；第二步工作在第一信道的网络单元a向全网发送修改工作信道至第二信道的广播命令; 第三步节点收到该命令后，向信道网关回复节点的地址，信道网关收到回复后，记录各个节点的网络地址；第四步工作在第二信道的网络单元b发送邀请到各个已经记录的且更改了工作信道的 节点，各个节点通过第二信道回复应答给信道网关；第五步如果回复成功的节点数量与信道网关中记录的节点不一致，则重复第一、二、 三、四步，如果一致，则结束信道迁移过程。
全文摘要
本发明提供一种Zigbee无线传感器网络在楼宇管理中组网的系统及其方法，包括第一网关、第二网关、至少一第一Zigbee无线传感器网络和至少一第二Zigbee无线传感器网络、RS485有线网络；所述第一Zigbee无线传感器网络通过第一网关与互联网相连，所述第一Zigbee无线传感器网络通过第一网关将需要采集的数据发送至互联网；所述第二Zigbee无线传感器网络通过第二网关与RS485有线网络相连，所述RS485有线网络与互联网相连，所述第二Zigbee无线传感器网络将需要采集的数据依次经过第二网关、RS485有线网络发送至互联网。本发明应用于楼宇建筑管理系统中，利用楼宇建筑管理系统已有的RS485有线网络，大大降低了组网的成本、提高了楼宇建筑管理系统中管理对象和拓扑的灵活性。
文档编号H04L12/28GK101340328SQ20071004342
公开日2009年1月7日 申请日期2007年7月4日 优先权日2007年7月4日
发明者习志奇, 李华刚 申请人:上海木牛信息技术有限公司