本實用新型涉及一種可查詢ZigBee信號強度的網(wǎng)關，屬于地鐵深基坑監(jiān)測分布式采集裝置，應用于在線監(jiān)測行業(yè)。
背景技術：
隨著城市建設的發(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。地鐵基坑工程地質環(huán)境的隱蔽性與復雜多變性、施工過程中災難事故的突發(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)關設備和云平臺組成，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)絡傳輸數(shù)據(jù)，ZigBee無線網(wǎng)絡可由網(wǎng)管設備自動創(chuàng)建網(wǎng)絡，節(jié)點可以主動加入ZigBee網(wǎng)絡，對于現(xiàn)場應用十分便捷。ZigBee無線網(wǎng)絡傳輸距離遠，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，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)管設備部署方式相關。
目前行業(yè)內只能使用第三方檢測設備，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分布式采集系統(tǒng)網(wǎng)關，網(wǎng)關可以自動查詢ZigBee網(wǎng)絡信號強度，通過網(wǎng)關的OLED顯示屏顯示，同時，分布式系統(tǒng)運行后，ZigBee信號強度在云平臺展示，并可以查詢和預警，使現(xiàn)場管理人員可以動態(tài)了解ZigBee網(wǎng)絡運行狀況。
本實用新型為了實現(xiàn)上述目的，采用如下技術方案：
一種可查詢ZigBee信號強度的網(wǎng)關，它包括微處理器、網(wǎng)絡通信電路、存儲模塊、電源管理電路、太陽能充電板、鋰電池、ZigBee無線通信電路、ZigBee信號強度采集模塊、GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、OLED顯示模塊；
OLED顯示模塊通過I2C總線與微處理器連接；微處理器直接與網(wǎng)絡通信電路、存儲模塊連接；
電源管理電路由微處理器控制，為網(wǎng)關的各個模塊提供工作電源，同時也控制太陽能充電板對鋰電池的充電電流；
ZigBee無線通信電路和GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與微處理器串口連接；
OLED顯示模塊與微處理器通過I2C總線連接；
ZigBee信號強度采集模塊直接連接ZigBee無線通信電路，并通過串口連接在微處理器上。
本實用新型實現(xiàn)原理：其中網(wǎng)絡通信電路、ZigBee無線通信電路直接與微處理器連接。網(wǎng)絡通信電路可以實現(xiàn)網(wǎng)關設備與電腦連接，用于調試網(wǎng)關設備。電源管理電路為網(wǎng)關設備的各個模塊提供工作電源，網(wǎng)關設備由大容量鋰電池供電，外接太陽能充電板為鋰電池充電，可以保證網(wǎng)關長期在現(xiàn)場工作。OLED顯示模塊與微處理器連接。 OLED顯示模塊工作功耗低，采用I2C接口與微處理器連接，可以顯示采集數(shù)據(jù)與網(wǎng)關運行狀態(tài)。網(wǎng)關設備設計有數(shù)據(jù)存儲器電路和實時時鐘電路，實時時鐘部分由紐扣電池作為備用電源。網(wǎng)關設計有GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸電路，當采集數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)關后，通過無線傳輸模塊將數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡傳輸至網(wǎng)絡服務器，減少了現(xiàn)場布線的工作，極大的提高了系統(tǒng)的適應性。ZigBee信號強度采集模塊與微處理器和ZigBee無線通信電路連接，當分布式采集節(jié)點將采集數(shù)據(jù)上傳，網(wǎng)關通過ZigBee無線通信電路接收節(jié)點上傳數(shù)據(jù)，網(wǎng)關將采集數(shù)據(jù)顯示在OLED顯示屏上面，并保存數(shù)據(jù)在網(wǎng)關的存儲模塊中。網(wǎng)關接收數(shù)據(jù)同時，控制ZigBee信號強度采集模塊讀取ZigBee網(wǎng)絡的信號強度，并將ZigBee網(wǎng)絡信號強度值顯示在OLED顯示屏上面?，F(xiàn)場部署節(jié)點時，可以通過OLED顯示的ZigBee網(wǎng)絡信號強度值調整部署位置，提高工作效率。當ZigBee網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都將數(shù)據(jù)上傳后，網(wǎng)關可以獲取整個ZigBee的信號強度拓撲圖。運行過程中，可以根據(jù)ZigBee網(wǎng)絡的信號強度變化，得知節(jié)點與網(wǎng)關的通信質量，可以幫助現(xiàn)場排查數(shù)據(jù)延遲和丟失的異常情況。在云平臺設置ZigBee信號強度預警值，可以提前通知現(xiàn)場調整節(jié)點部署或增加中繼節(jié)點，使ZigBee網(wǎng)絡處于最優(yōu)狀態(tài)。
本實用新型的有益效果：
本實用新型解決了現(xiàn)場部署分布式采集采集系統(tǒng)時，無法測量ZigBee信號強度的問題，通過增加ZigBee信號強度采集模塊，將ZigBee網(wǎng)絡信號強度信息在網(wǎng)關顯示，同時上傳云平臺，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的通信質量，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，通過云平臺的提前預警，可以避免數(shù)據(jù)中斷，影響基坑實時監(jiān)測。
具體實施方式
一種可查詢ZigBee信號強度的網(wǎng)關，如圖所示，包含幾個主要部分：微處理器1、網(wǎng)絡通信電路2、存儲模塊3、電源管理電路7、太陽能充電板8、鋰電池9、ZigBee無線通信電路6、ZigBee信號強度采集模塊10、GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊5、OLED顯示模塊4組成。
外置太陽能充電板8通過航插電纜與網(wǎng)關電源管理電路7連接，電源管理電路7直接與鋰電池9連接，太陽能充電板8通過電源管理電路7為鋰電池9充電，充電電流由電源管理電路7控制。電源管理電路7為
網(wǎng)關其他模塊提供工作電源。
網(wǎng)絡通信電路2、存儲電路3與微處理器1通過PCB電路板布線連接，網(wǎng)關的網(wǎng)絡通信電路通過網(wǎng)線與電腦連接，可以手動下載和上傳文件。
ZigBee無線通信電路6與網(wǎng)關連接，ZigBee模塊作為協(xié)調器設備，上電后，網(wǎng)關ZigBee無線通信電路6創(chuàng)建ZigBee網(wǎng)絡后，系統(tǒng)節(jié)點設備可以自動加入ZigBee網(wǎng)絡，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。
GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊5通過串口直接與微處理器1連接，系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)后，微處理器1將數(shù)據(jù)發(fā)送至GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊5，在通過無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)上傳至云平臺處理展示。
OLED顯示模塊4通過I2C總線連接到微處理器1，OLED顯示屏采用三色顯示，可以顯示多種信息。OLED顯示屏為低功耗顯示屏，使網(wǎng)關外接的太陽能充電板可以滿足系統(tǒng)的耗電需求。OLED顯示屏可以顯示采集數(shù)據(jù)及網(wǎng)關運行狀態(tài)。
ZigBee信號強度采集模塊10直接連接ZigBee無線通信電路6，并通過串口連接在微處理器1上。ZigBee信號強度采集模塊10可向ZigBee模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，當網(wǎng)關接收到ZigBee網(wǎng)絡節(jié)點上傳數(shù)據(jù)時，ZigBee信號強度采集模塊將會讀取ZigBee模塊的寄存器數(shù)據(jù)，獲取節(jié)點上傳網(wǎng)關時ZigBee網(wǎng)絡的信號強度值。然后由微處理器1控制顯示在OLED顯示屏4，以便現(xiàn)場人員查看。
現(xiàn)場部署時，ZigBee模塊6使用的天線應盡量遠離大面積的金屬平面及地面，安裝設備時，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)關后，可以在網(wǎng)關查看ZigBee的信號強度值，此時可以通過調節(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，應調節(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的有效充電時間。