一種基于混合組網(wǎng)的集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于混合組網(wǎng)的集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)，包括箱內(nèi)監(jiān)測終端、箱門監(jiān)測終端以及匯聚終端，箱內(nèi)監(jiān)測終端包含第一無線通信模塊、溫濕度傳感器、振動傳感器和氣體濃度傳感器，第一無線通信模塊采集溫度、濕度、振動、氣體濃度狀態(tài)參數(shù)，將狀態(tài)參數(shù)發(fā)送給箱門監(jiān)測終端中的第二無線通信模塊，每個集裝箱箱門上的第二無線通信模塊與本集裝箱各個箱內(nèi)監(jiān)測終端的第一無線通信模塊組成星型網(wǎng)絡。本發(fā)明通過混合協(xié)議和混合頻率，一方面降低了傳統(tǒng)ZigBee網(wǎng)絡的節(jié)點規(guī)模，有效提高系統(tǒng)的響應時間；另一方面減小無線通信間的信道搶占和干擾問題，提高通信的可靠性。
【專利說明】
一種基于混合組網(wǎng)的集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種基于混合組網(wǎng)的集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)，特別應用在集裝箱堆場和水運集裝箱運輸時集裝箱高度堆疊的場景，還可應用于車載、機載集裝箱運輸過程的狀態(tài)監(jiān)測等場合。
【背景技術】
[0002]我國是世界上能源和化工原料運輸量最大的國家，其中，絕大部分危險品涉及異地運輸，長距離、大運量是我國危險貨物水上運輸?shù)钠毡闋顩r。由于集裝箱在船舶上積載情況復雜以及集裝箱包裝運輸形式特殊，船運人員無法及時掌握集裝箱內(nèi)部情況，從而造成嚴重損失。在集裝箱運輸危險品時，實時監(jiān)控集裝箱內(nèi)部狀態(tài)和物流過程信息，對保障貨物和周圍環(huán)境的安全具有十分重要的意義。
[0003]現(xiàn)有的集非無線傳感器網(wǎng)絡的裝箱狀態(tài)監(jiān)測方法包括基于RFID、衛(wèi)星通信以及GPRS/GSM等技術的監(jiān)測系統(tǒng)。
[0004]各國都開展了積極地研究工作，形成的方法和產(chǎn)品如下:
[0005]I)美國Savi公司推出的有源標簽和SaviTrak軟件平臺，能夠追蹤貨物集裝箱的位置和狀態(tài)。該系統(tǒng)基于RFID技術，標簽內(nèi)容需要讀寫器才能通訊，因此只能在裝備由讀寫器的固定點才能進行監(jiān)控。
[0006]2)德國的SecureSystem系統(tǒng)能監(jiān)測正門開關狀況、箱內(nèi)氣溫和濕度。該系統(tǒng)基于衛(wèi)星通信技術，當集箱裝載在集箱船內(nèi)后，人造衛(wèi)星訊號將不能穿過由鋼板構成的船壁，雖然即時感應器仍能正常運作和儲存數(shù)據(jù)，但有關數(shù)據(jù)只能在人造衛(wèi)星恢復訊號后才能更新。
[0007]3)我國中集針對陸運罐箱開發(fā)了?；诽胤N運輸裝備智能化系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于GPRS/GSM技術。由于船艙內(nèi)部集裝箱堆疊，基于GPRS/GSM技術的無線信號無法傳輸，產(chǎn)品不能擴展到船運集裝箱中。
[0008]上述系統(tǒng)均為單點監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測對象之間未進行聯(lián)網(wǎng)，當在船運、集裝箱堆場等集裝箱高密度堆疊情況下，壓在底部或中間的集裝箱的數(shù)據(jù)就無法傳出去從而無法實現(xiàn)全過程監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的技術解決問題是:克服現(xiàn)有技術的不足之處，提出一種基于混合組網(wǎng)的集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)，使得當在船運、集裝箱堆場等集裝箱高密度堆疊，數(shù)據(jù)通信容易異常，易發(fā)生干擾的情況下，可順利實現(xiàn)對集裝箱內(nèi)環(huán)境的全過程監(jiān)測。
[0010]本發(fā)明的技術解決方案是:
[0011]—種基于混合組網(wǎng)的集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)，包括箱內(nèi)監(jiān)測終端、箱門監(jiān)測終端以及匯聚終?而，
[0012]箱內(nèi)監(jiān)測終端包含第一無線通信模塊、溫濕度傳感器、振動傳感器和氣體濃度傳感器，第一無線通信模塊采集溫度、濕度、振動、氣體濃度狀態(tài)參數(shù)，將狀態(tài)參數(shù)發(fā)送給箱門監(jiān)測終端中的第二無線通信模塊，每個集裝箱箱門上的第二無線通信模塊與本集裝箱各個箱內(nèi)監(jiān)測終端的第一無線通信模塊組成星型網(wǎng)絡；
[0013]箱門監(jiān)測終端包含第二無線通信模塊、第一ZigBee自組網(wǎng)模塊和門鎖監(jiān)測傳感器，箱門監(jiān)測終端第二無線通信模塊與第一 ZigBee自組網(wǎng)模塊之間可進行數(shù)據(jù)通信，其中第二無線通信模塊接收該集裝箱的箱內(nèi)監(jiān)測終端上傳的狀態(tài)參數(shù)，并將狀態(tài)參數(shù)發(fā)送給第一ZigBee自組網(wǎng)模塊;第一ZigBee自組網(wǎng)模塊將接收到的狀態(tài)參數(shù)上傳至匯聚終端，第一ZigBee自組網(wǎng)模塊采集集裝箱門鎖開合參數(shù)并將該開合參數(shù)發(fā)送到匯聚終端；
[0014]匯聚終端接收并顯示不同集裝箱的箱門監(jiān)測終端上傳的狀態(tài)參數(shù)和門鎖開合參數(shù)；
[0015]箱內(nèi)監(jiān)測終端的第一無線通信模塊和箱門監(jiān)測終端內(nèi)的第二無線通信模塊將同一集裝箱上的箱內(nèi)監(jiān)測終端與箱門監(jiān)測終端進行組網(wǎng)通信；
[0016]箱內(nèi)監(jiān)測終端的第一無線通信模塊將采集的狀態(tài)參數(shù)周期性上傳給箱門監(jiān)測終端的第二無線通信模塊，在每個上傳周期內(nèi)，當數(shù)據(jù)完成傳輸后，箱內(nèi)監(jiān)測終端進入休眠模式。
[0017]組網(wǎng)通信采用綁定操作機制，實現(xiàn)方式為:箱門監(jiān)測終端在每個箱內(nèi)監(jiān)測終端在加入到本箱門監(jiān)測終端組建的本集裝箱狀態(tài)監(jiān)測子網(wǎng)中時，首先向本集裝箱的箱門監(jiān)測終端發(fā)送加入請求，箱門監(jiān)測終端接受請求后，給該箱內(nèi)監(jiān)測終端分配唯一的綁定信息，綁定信息包括箱門監(jiān)測終端的識別號Father_ID和分配給請求加入的箱內(nèi)監(jiān)測終端的識別號Local_ID;箱內(nèi)監(jiān)測終端收到箱門監(jiān)測終端的綁定信息后立即向箱門監(jiān)測終端發(fā)送應答信息，箱門監(jiān)測終端收到應答信息后確認加入成功，將綁定信息加一，等待下一個箱內(nèi)監(jiān)測終端的加入請求，確保只有相互綁定的設備間通信。
[0018]箱內(nèi)監(jiān)測終端的第一無線通信模塊將采集的狀態(tài)參數(shù)周期性上傳給箱門監(jiān)測終端的第二無線通信模塊采用周期輪詢機制:箱門監(jiān)測終端與箱內(nèi)監(jiān)測終端所組成的單個集裝箱的監(jiān)測子網(wǎng)通訊中，每個箱內(nèi)監(jiān)測終端在收到查詢命令后先進行地址核對，只有本集裝箱箱門節(jié)點發(fā)送的命令才響應并開始數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)上傳，否則箱內(nèi)監(jiān)測終端轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。
[0019]箱門監(jiān)測終端上的兩個模塊之間的連接方式為:
[°02°]第一 ZigBee自組網(wǎng)模塊與第二無線通信模塊處于同一塊電路板上，通過集成封裝后安裝在集裝箱箱門外面;或者，第一ZigBee自組網(wǎng)模塊與第二無線通信模塊分處兩個不同的電路板并各自集成封裝成一個模塊，兩個模塊之間通過數(shù)據(jù)連接，其中裝有第一ZigBee自組網(wǎng)模塊的電路板安裝在集裝箱箱門外，安裝第二無線通信模塊的電路板安裝在集裝箱箱門內(nèi)。
[0021]不同集裝箱的箱門監(jiān)測終端之間可以增加包含第三ZigBee自組網(wǎng)模塊的ZigBee路由節(jié)點，以增強網(wǎng)絡的連通性和可靠性。
[0022]箱門監(jiān)測終端的第一ZigBee自組網(wǎng)模塊采用持續(xù)工作不休眠的工作方式，以確保數(shù)據(jù)的實時、可靠傳輸。
[0023]組網(wǎng)通信采用綁定操作機制的實現(xiàn)方式中，包括綁定等待，若在綁定等待時間內(nèi)箱門監(jiān)測終端接收到箱內(nèi)監(jiān)測終端的加入請求，則向發(fā)出請求信息的箱內(nèi)監(jiān)測終端分配綁定信息;綁定等待時間結束后，箱門監(jiān)測終端不再響應加入請求，箱門監(jiān)測終端進入周期輪詢工作模式。
[0024]周期輪詢機制采用重輪機制，每次輪詢完后檢測本網(wǎng)絡中的箱內(nèi)監(jiān)測終端是否都上傳了采集數(shù)據(jù)，若有未上傳數(shù)據(jù)的箱內(nèi)監(jiān)測終端，則重新對其進行輪詢，直到重輪次數(shù)達到設定的值。
[0025]匯聚終端包含第二ZigBee自組網(wǎng)模塊，第二 ZigBee自組網(wǎng)模塊與不同集裝箱的箱門監(jiān)測終端的第一 ZigBee自組網(wǎng)模塊以及第三ZigBee自組網(wǎng)模塊采用中繼的方式進行狀態(tài)參數(shù)的傳輸，組成樹形網(wǎng)絡；
[0026]第一無線通信模塊、第二無線通信模塊均為433MHz的無線通信模塊;第一ZigBee自組網(wǎng)模塊、第二Z i gBe e自組網(wǎng)模塊、第三Z i gBe e自組網(wǎng)模塊均為2.4GHz的Z i gBee自組網(wǎng)模塊。
[0027]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的有益效果是:
[0028](I)本發(fā)明通過混合協(xié)議和混合頻率，在實現(xiàn)對箱門和箱內(nèi)狀態(tài)全覆蓋的情況下，將監(jiān)測終端分布在兩種互不干擾的頻段、兩種協(xié)議的網(wǎng)絡中工作，一方面大大降低了傳統(tǒng)ZigBee網(wǎng)絡的節(jié)點規(guī)模，有效提高系統(tǒng)的響應時間；另一方面大大減小無線通信間的信道搶占和干擾問題，提高通信的可靠性；
[0029](2)本發(fā)明采用綁定操作機制及周期輪詢機制，確保只有相互綁定的設備間通信，避免干擾周圍監(jiān)測終端的通信;輪詢機制不僅可以解決多個箱內(nèi)監(jiān)測終端同時發(fā)送數(shù)據(jù)時引起的通訊干擾問題，還可以在一定程度上降低系統(tǒng)的功耗，延長設備壽命；
[0030](3)本發(fā)明使得當在船運、集裝箱堆場等集裝箱高密度堆疊，數(shù)據(jù)通信容易異常，易發(fā)生干擾的情況下，可順利實現(xiàn)對集裝箱內(nèi)環(huán)境的全過程監(jiān)測，同時也適用于單個集裝箱運輸?shù)谋O(jiān)測。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)構成圖；
[0032]圖2為本發(fā)明箱門監(jiān)測終端總體框圖；
[0033]圖3為本發(fā)明箱內(nèi)監(jiān)測終端工作流程圖；
[0034]圖4為本發(fā)明箱門監(jiān)測終端工作流程圖；
[0035]圖5為本發(fā)明箱門監(jiān)測終端第一ZigBee自組網(wǎng)模塊工作流程圖。
【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步描述。
[0037]由于單個ZigBee網(wǎng)絡的節(jié)點容量有限，箱內(nèi)、箱外監(jiān)測終端完全采用ZigBee協(xié)議的無線組網(wǎng)方式，一方面將會浪費節(jié)點資源。雖然理論上一個ZigBee網(wǎng)絡中能容納65535個節(jié)點，但面對全球龐大的集裝箱數(shù)量來說資源還是有限。特別是由于集裝箱箱內(nèi)貨物堆積，溫度、濕度等狀態(tài)不一致，為了更加準確的掌握相關狀態(tài)信息，需要在箱內(nèi)布設多個無線監(jiān)測節(jié)點以進行分布式監(jiān)測。這種情況下網(wǎng)絡中節(jié)點的數(shù)量將進一步增加。
[0038]另一方面由于隨著網(wǎng)絡中節(jié)點數(shù)量的增加，節(jié)點中用于自組網(wǎng)尋徑的路由表將會規(guī)模變大，路由表的維護將耗費很大的資源，時間開銷也會顯著增大，從而造成箱內(nèi)終端所采集的數(shù)據(jù)到匯聚終端將存在很大的延遲，影響數(shù)據(jù)的實時性。此外，隨著網(wǎng)絡監(jiān)測終端數(shù)量的增大，數(shù)據(jù)通信的可靠性將降低。
[0039]本發(fā)明提出了一種以433MHz頻率自定義協(xié)議和2.4GHz頻率ZigBee協(xié)議為基礎的混合協(xié)議和混合頻率組網(wǎng)的方式構建集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)。
[0040]其中無線通信模塊利用自定義協(xié)議，該協(xié)議通過時分多址的方式實現(xiàn)箱門與箱內(nèi)之間的通信。ZigBee自組網(wǎng)模塊利用ZigBee協(xié)議，實現(xiàn)動態(tài)的路徑可變的組網(wǎng)方式，即在通信條件發(fā)生變動情況下，可以動態(tài)改變箱門與箱門之間的網(wǎng)絡連接關系，實現(xiàn)箱門與箱門之間數(shù)據(jù)的可靠傳輸。
[0041]本發(fā)明箱內(nèi)檢測終端的傳感器可根據(jù)實際需要，設置包括溫濕度傳感器、振動傳感器和氣體濃度傳感器，第一無線通信模塊采集的箱內(nèi)狀態(tài)參數(shù)相應為溫度、濕度、振動、氣體濃度參數(shù)。
[0042 ]下面以箱門監(jiān)測終端中的2.4GHz的Z i gBee自組網(wǎng)模塊與433MHz無線通信模塊處于同一塊電路板并集成封裝后安裝在集裝箱箱門外面的方案為例，對本發(fā)明做進一步詳細的描述。
[0043]如圖1所示，包括箱內(nèi)監(jiān)測終端、箱門監(jiān)測終端以及匯聚終端，整個系統(tǒng)采用433MHz和2.4GHz混合組網(wǎng)的方式實現(xiàn)集裝箱狀態(tài)信息的實時傳輸，克服在集裝箱高密集堆疊的情況下壓在底部的監(jiān)測終端信號傳輸不出去的問題。具體方案如下:
[0044](I)箱內(nèi)監(jiān)測終端以433MHz頻段通過自定義協(xié)議通訊并與箱門終端組成星型網(wǎng)，通過被輪詢方式將采集的集裝箱箱內(nèi)狀態(tài)信息傳輸給箱門監(jiān)測終端。433MHz的無線通信信號通過透射和衍射等方式實現(xiàn)箱內(nèi)監(jiān)測終端與箱外監(jiān)測終端的通信。
[0045](2)箱門監(jiān)測終端由433MHz和2.4GHz兩種無線通信頻段組成，433MHz負責接收與該箱門監(jiān)測終端綁定的箱內(nèi)監(jiān)測終端的上傳信息；2.4GHz無線頻段采用ZigBee協(xié)議，負責將該箱門監(jiān)測終端通過433MHz收到的信息以中繼的方式上傳至匯聚終端。433MHz的無線通信模塊接收到箱內(nèi)監(jiān)測終端的采集信息后通過串口發(fā)送給2.4GHzZigBee自組網(wǎng)模塊。
[0046](3)匯聚終端采用2.4GHz無線通信頻(Zigbee協(xié)議)，接收由箱門2.4GHz無線頻段發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù)。
[0047](4)為了增強網(wǎng)絡的連通性和可靠性，可將ZigBee路由節(jié)點布設在集裝箱周圍。
[0048]如圖2所示，箱門監(jiān)測終端主要由信號處理板、傳感器板、電源模塊組成。箱門監(jiān)測終端采用模塊化設計，將傳感器板獨立封裝，可根據(jù)需要替換不同的傳感器，便于擴展應用。信號處理板上包括433MHz和2.4GHz兩種頻段無線通信模塊，此外還包括433MHz天線接口、433MHz無線模塊軟件燒寫接口、2.4GHz天線接口、2.4GHz無線模塊軟件燒寫接口以及傳感器板接口和電源接口。信號處理板通過傳感器板接口與信號處理板進行通信。箱門監(jiān)測終端上的433MHz無線通信模塊負責與箱內(nèi)監(jiān)測終端的通信，2.4GHz無線通信模塊負責與匯聚終端通信，433MHz和2.4GHz模塊之間通過串口進行相互通信。433MHz無線通信模塊可選用基于!1的(:043(^5137開發(fā)的1^041^204-0100模塊；2.46取無線通信模塊可選用英國Jennic公司的JN5148芯片。由于采用了混合頻率避免了同一電路板上同頻無線通信的干擾。
[0049]箱內(nèi)監(jiān)測終端與箱門監(jiān)測終端通過綁定的方式實現(xiàn)433MHz星形網(wǎng)絡的組建，兩種類型設備供電后都進入綁定等待時間，綁定組網(wǎng)操作需要在綁定組網(wǎng)等待時間內(nèi)完成。其中綁定信息包括箱門監(jiān)測終端的識別號(Father_ID)和分配給請求加入的箱內(nèi)監(jiān)測終端的識別號(Local_ID) ο
[0050]如圖3所示，箱內(nèi)監(jiān)測終端設備上包含一個綁定組網(wǎng)按鈕，在綁定組網(wǎng)等待時間內(nèi)只要長按該按鈕3s，箱內(nèi)監(jiān)測終端就會向箱門監(jiān)測終端的433MHz無線通信模塊發(fā)送綁定請求，然后進入接收狀態(tài)，等待箱門監(jiān)測終端的分配綁定信息;若箱內(nèi)監(jiān)測終端收到綁定信息則將分配的箱門監(jiān)測終端的識別號(Father_ID)和箱內(nèi)監(jiān)測終端的識別號(Local_ID)存入本地，并向箱門監(jiān)測終端發(fā)送應答信息。綁定組網(wǎng)等待時間到后，箱內(nèi)監(jiān)測終端不再響應按鍵綁定組網(wǎng)請求，進入被輪詢工作模式;收到輪詢命令則采集本地狀態(tài)信息并向輪詢的箱門監(jiān)測終端上傳采集數(shù)據(jù)信息。
[0051]如圖4所示，箱門監(jiān)測終端的433MHz無線通信模塊上電進行初始化完成后，進入綁定等待，若在綁定等待時間內(nèi)箱門監(jiān)測終端接收到箱內(nèi)監(jiān)測終端的加入請求，則向發(fā)出請求信息的箱內(nèi)監(jiān)測終端分配綁定信息;箱內(nèi)監(jiān)測終端收到箱門監(jiān)測終端的分配信息后立即向箱門監(jiān)測終端發(fā)送應答信息，箱門監(jiān)測終端收到應答信息后確認加入成功，將分配識別號加一，等待下一個箱內(nèi)監(jiān)測終端的加入請求。綁定等待時間結束后，箱門監(jiān)測終端不再響應加入請求，已請求加入成功的所有箱內(nèi)監(jiān)測終端與箱門監(jiān)測終端的433MHz無線通信模塊組成433MHz星形拓撲網(wǎng)絡。綁定等待時間到后箱門監(jiān)測終端進入輪詢工作模式，對已綁定的箱內(nèi)監(jiān)測終端按一定的周期進行輪詢，并將接收的箱內(nèi)監(jiān)測終端采集信息通過RS232協(xié)議發(fā)送給箱門監(jiān)測終端的2.4GHzZigBee自組網(wǎng)模塊。周期輪詢采用重輪機制，每次輪詢完后檢測本網(wǎng)絡中的箱內(nèi)監(jiān)測終端是否都上傳了采集數(shù)據(jù)，若有未上傳數(shù)據(jù)的監(jiān)測終端則重新對其進行輪詢，直到重論次數(shù)達到設定的值。
[0052]如圖5所示，箱門的監(jiān)測終端的2.4GHzZigBee自組網(wǎng)模塊工作流程:2.4GHz無線模塊供電后啟動操作系統(tǒng)，接著設備進行網(wǎng)絡協(xié)議棧初始化，并搜索加入?yún)R聚監(jiān)測終端的發(fā)起建立的ZigBee網(wǎng)絡，若加入網(wǎng)絡失敗則休眠15s后再次發(fā)起加入請求直至成功加入網(wǎng)絡。加入網(wǎng)絡后啟動定時器并等待中斷觸發(fā)事件。若收到匯聚終端的采樣控制命令，首先向本集裝箱箱內(nèi)節(jié)點發(fā)送輪詢命令，其次進行本集裝箱箱門防盜等傳感器的信息采集并將采集完成的數(shù)據(jù)通過2.4GHz無線通信通信發(fā)送給匯聚終端;若收到433MHz無線通信模塊通過串口發(fā)送的數(shù)據(jù)，則接收數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)通過2.4GHz無線通信發(fā)送給匯聚終端，實現(xiàn)數(shù)據(jù)從433MHz網(wǎng)絡頻段到2.4GHz無線頻段的傳輸。
[0053]本發(fā)明未公開內(nèi)容為本領域技術人員公知常識。
【主權項】
1.一種基于混合組網(wǎng)的集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括箱內(nèi)監(jiān)測終端、箱門監(jiān)測終端以及匯聚終端， 箱內(nèi)監(jiān)測終端包含第一無線通信模塊和傳感器，第一無線通信模塊采集箱內(nèi)狀態(tài)參數(shù)，將狀態(tài)參數(shù)發(fā)送給箱門監(jiān)測終端中的第二無線通信模塊，每個集裝箱箱門上的第二無線通信模塊與本集裝箱各個箱內(nèi)監(jiān)測終端的第一無線通信模塊組成星型網(wǎng)絡； 箱門監(jiān)測終端包含第二無線通信模塊、第一ZigBee自組網(wǎng)模塊和門鎖監(jiān)測傳感器，箱門監(jiān)測終端第二無線通信模塊與第一 ZigBee自組網(wǎng)模塊之間可進行數(shù)據(jù)通信，其中第二無線通信模塊接收該集裝箱的箱內(nèi)監(jiān)測終端上傳的狀態(tài)參數(shù)，并將狀態(tài)參數(shù)發(fā)送給第一ZigBee自組網(wǎng)模塊；第一ZigBee自組網(wǎng)模塊將接收到的狀態(tài)參數(shù)上傳至匯聚終端，第一ZigBee自組網(wǎng)模塊采集集裝箱門鎖開合參數(shù)并將該開合參數(shù)發(fā)送到匯聚終端； 匯聚終端接收并顯示不同集裝箱的箱門監(jiān)測終端上傳的狀態(tài)參數(shù)和門鎖開合參數(shù)； 箱內(nèi)監(jiān)測終端的第一無線通信模塊和箱門監(jiān)測終端內(nèi)的第二無線通信模塊將同一集裝箱上的箱內(nèi)監(jiān)測終端與箱門監(jiān)測終端進行組網(wǎng)通信； 箱內(nèi)監(jiān)測終端的第一無線通信模塊將采集的狀態(tài)參數(shù)周期性上傳給箱門監(jiān)測終端的第二無線通信模塊，在每個上傳周期內(nèi)，當數(shù)據(jù)完成傳輸后，箱內(nèi)監(jiān)測終端進入休眠模式。2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于混合組網(wǎng)的集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，組網(wǎng)通信采用綁定操作機制，實現(xiàn)方式為:箱門監(jiān)測終端在每個箱內(nèi)監(jiān)測終端在加入到本箱門監(jiān)測終端組建的本集裝箱狀態(tài)監(jiān)測子網(wǎng)中時，首先向本集裝箱的箱門監(jiān)測終端發(fā)送加入請求，箱門監(jiān)測終端接受請求后，給該箱內(nèi)監(jiān)測終端分配唯一的綁定信息，綁定信息包括箱門監(jiān)測終端的識別號Father_ID和分配給請求加入的箱內(nèi)監(jiān)測終端的識別號Local_ID;箱內(nèi)監(jiān)測終端收到箱門監(jiān)測終端的綁定信息后立即向箱門監(jiān)測終端發(fā)送應答信息，箱門監(jiān)測終端收到應答信息后確認加入成功，將綁定信息加一，等待下一個箱內(nèi)監(jiān)測終端的加入請求，確保只有相互綁定的設備間通信。3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于混合組網(wǎng)的集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:箱內(nèi)監(jiān)測終端的第一無線通信模塊將采集的狀態(tài)參數(shù)周期性上傳給箱門監(jiān)測終端的第二無線通信模塊采用周期輪詢機制:箱門監(jiān)測終端與箱內(nèi)監(jiān)測終端所組成的單個集裝箱的監(jiān)測子網(wǎng)通訊中，每個箱內(nèi)監(jiān)測終端在收到查詢命令后先進行地址核對，只有本集裝箱箱門節(jié)點發(fā)送的命令才響應并開始數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)上傳，否則箱內(nèi)監(jiān)測終端轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于混合組網(wǎng)的集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:箱門監(jiān)測終端上的兩個模塊之間的連接方式為: 第一 ZigBee自組網(wǎng)模塊與第二無線通信模塊處于同一塊電路板上，通過集成封裝后安裝在集裝箱箱門外面;或者，第一 ZigBee自組網(wǎng)模塊與第二無線通信模塊分處兩個不同的電路板并各自集成封裝成一個模塊，兩個模塊之間通過數(shù)據(jù)連接，其中裝有第一 ZigBee自組網(wǎng)模塊的電路板安裝在集裝箱箱門外，安裝第二無線通信模塊的電路板安裝在集裝箱箱門內(nèi)。5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于混合組網(wǎng)的集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:不同集裝箱的箱門監(jiān)測終端之間可以增加包含第三ZigBee自組網(wǎng)模塊的ZigBee路由節(jié)點，以增強網(wǎng)絡的連通性和可靠性。6.根據(jù)權利要求4所述的一種基于混合組網(wǎng)的集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，箱門監(jiān)測終端的第一 ZigBee自組網(wǎng)模塊采用持續(xù)工作不休眠的工作方式，以確保數(shù)據(jù)的實時、可靠傳輸。7.根據(jù)權利要求2所述的一種基于混合組網(wǎng)的集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，組網(wǎng)通信采用綁定操作機制的實現(xiàn)方式中，包括綁定等待，若在綁定等待時間內(nèi)箱門監(jiān)測終端接收到箱內(nèi)監(jiān)測終端的加入請求，則向發(fā)出請求信息的箱內(nèi)監(jiān)測終端分配綁定信息；綁定等待時間結束后，箱門監(jiān)測終端不再響應加入請求，箱門監(jiān)測終端進入周期輪詢工作模式。8.根據(jù)權利要求3所述的一種基于混合組網(wǎng)的集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，周期輪詢機制采用重輪機制，每次輪詢完后檢測本網(wǎng)絡中的箱內(nèi)監(jiān)測終端是否都上傳了采集數(shù)據(jù)，若有未上傳數(shù)據(jù)的箱內(nèi)監(jiān)測終端，則重新對其進行輪詢，直到重輪次數(shù)達到設定的值。9.根據(jù)權利要求5所述的一種基于混合組網(wǎng)的集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，匯聚終端包含第二 ZigBee自組網(wǎng)模塊，第二 ZigBee自組網(wǎng)模塊與不同集裝箱的箱門監(jiān)測終端的第一ZigBee自組網(wǎng)模塊以及第三ZigBee自組網(wǎng)模塊采用中繼的方式進行狀態(tài)參數(shù)的傳輸，組成樹形網(wǎng)絡。10.根據(jù)權利要求1所述的一種基于混合組網(wǎng)的集裝箱監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，第一無線通信模塊、第二無線通信模塊均為433MHz的無線通信模塊;第一 ZigBee自組網(wǎng)模塊、第二ZigBee自組網(wǎng)模塊、第三ZigBee自組網(wǎng)模塊均為2.4GHz的ZigBee自組網(wǎng)模塊。
【文檔編號】H04L29/08GK106027604SQ201610284389
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】李清洲, 吳垣春, 趙洋, 王杰, 趙榮利
【申請人】北京航天控制儀器研究所