陳亮

（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 廣東省廣州市 510630）

以往很多質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)在實(shí)際進(jìn)行監(jiān)測的過程中，多采用的是有線布置方式，這種方式不僅極大地增加了實(shí)際電纜安裝以及維護(hù)的成本，而且維護(hù)工作相對較為復(fù)雜，難度也更大，此外，由于此類質(zhì)量檢測系統(tǒng)的通信節(jié)點(diǎn)較多，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工等復(fù)雜性都相對較高，也使得通信系統(tǒng)的運(yùn)行容易受到各方面因素影響。因此，為解決上述問題，同時(shí)提高通信質(zhì)量效率，采用了兩級多節(jié)點(diǎn)的無線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方式。

1 基于兩級多節(jié)點(diǎn)的無線通信系統(tǒng)

基于無線通信網(wǎng)絡(luò)功能需求，該系統(tǒng)主要包括上位機(jī)、主站、多功能終端，以及各類無線傳感器等，整個(gè)系統(tǒng)其本身有著較高的復(fù)雜性，因此相應(yīng)通信節(jié)點(diǎn)也相對較多，以煤礦產(chǎn)業(yè)液壓支架支護(hù)質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)為例，若一個(gè)綜采工作面包括200 組液壓支架的話，那么其所需要的無線傳感器、上位機(jī)、協(xié)調(diào)器、終端等將多達(dá)近5000 個(gè)，通信節(jié)點(diǎn)高達(dá)2000 多個(gè)，因此整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行對于通信網(wǎng)絡(luò)有著極高的要求，為確保整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，保障無線通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性就是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。因此，為確保通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及信息傳輸效率，采用兩級組網(wǎng)方式，分頻段進(jìn)行通信設(shè)計(jì)。其中，一級網(wǎng)絡(luò)主要包括一個(gè)主站協(xié)調(diào)器以及多個(gè)分站協(xié)調(diào)器，并擁有獨(dú)立頻段；二級網(wǎng)絡(luò)則包括多個(gè)頻段，每個(gè)分站協(xié)調(diào)器和其下屬的多個(gè)傳感器使用同一頻段，進(jìn)而組成二級網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)上述分析，兩級多節(jié)點(diǎn)無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成如圖1 所示。

圖1：兩級多節(jié)點(diǎn)無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

這種兩級多節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)方式，不僅能夠進(jìn)一步保障整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及可靠性，還能夠有效保障信息傳輸?shù)臅r(shí)效，在質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)當(dāng)中能夠有效起到良好的作用效果。其主要優(yōu)勢特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）穩(wěn)定性較好，兩級多節(jié)點(diǎn)無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基于其本身逐級傳輸、多頻段傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，因此整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有著極強(qiáng)的穩(wěn)定性；

（2）安全性強(qiáng)，該兩級多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)方式，有著較強(qiáng)的安全性，能夠有效保障數(shù)據(jù)信息傳輸過程中的完整性和準(zhǔn)確性，一旦在數(shù)據(jù)傳輸過程中，出現(xiàn)缺漏情況，能夠重新指定數(shù)據(jù)包進(jìn)行重新發(fā)送；

（3）維護(hù)便捷，相較于以往有線通信網(wǎng)絡(luò)，無線通信網(wǎng)絡(luò)受到外界環(huán)境影響較小，而且相應(yīng)系統(tǒng)維護(hù)升級較為便利，給網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)保養(yǎng)提供了極大便利，也有效降低了維護(hù)成本；

（4）簡化施工，無線通信網(wǎng)絡(luò)形式由于不需要進(jìn)行線纜布設(shè)，因此有效簡化了實(shí)際建網(wǎng)施工難度，提高了通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的速度。

2 基于兩級多節(jié)點(diǎn)的無線通信網(wǎng)絡(luò)的總體設(shè)計(jì)

整個(gè)無線通信網(wǎng)絡(luò)體系主要采用的是模塊化設(shè)計(jì)方式，根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)功能需求，無線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過程中，不僅需要對信道、通信頻率等進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還需要對空中速率、串口參數(shù)以及發(fā)射功率進(jìn)行設(shè)置。并且每個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)組內(nèi)，都需要設(shè)置一個(gè)主協(xié)調(diào)器，并將其劃分為多個(gè)節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)器，以此實(shí)現(xiàn)以及網(wǎng)絡(luò)與二級網(wǎng)絡(luò)之間的有效連接。

2.1 一級網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)圖1 可知，一級網(wǎng)絡(luò)主要包括主站協(xié)調(diào)器和多個(gè)分站協(xié)調(diào)器，主站協(xié)調(diào)器是一級網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的核心設(shè)備，可用于存儲路由表。一級網(wǎng)絡(luò)的主要通信方式是無線路由，在通信系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的過程中，一級網(wǎng)絡(luò)的主要功能在于將終端系統(tǒng)當(dāng)中的數(shù)據(jù)信息傳輸給到主站，然后再經(jīng)過主站，將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)。對于一級網(wǎng)絡(luò)而言，分站協(xié)調(diào)器就是主站協(xié)調(diào)器的通信節(jié)點(diǎn)，主站協(xié)調(diào)器的信息傳輸只能到達(dá)分站調(diào)節(jié)器這一層，而且必須要經(jīng)過分站調(diào)節(jié)器，不能夠進(jìn)行越級管理，因此其主站點(diǎn)的協(xié)調(diào)器就能夠有分站協(xié)調(diào)器的路徑，除特殊情況外，分站調(diào)節(jié)器是無法主動向主站發(fā)送信息和數(shù)據(jù)，只能聽取主站協(xié)調(diào)器的調(diào)取，才能夠進(jìn)行回復(fù)。此外，在進(jìn)行一級網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的過程中，為保障通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、運(yùn)行的順暢性以及傳輸?shù)臅r(shí)效性，還為其設(shè)計(jì)的“跳級”功能，此功能主要是針對分站協(xié)調(diào)器之間的信息數(shù)據(jù)傳輸，雖然通信傳輸距離是有明顯界限的，但是在有限的傳輸距離之內(nèi)，“跳級”功能的設(shè)置能夠使得分站協(xié)調(diào)器在進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)倪^程中，將數(shù)據(jù)直接傳送給到通信范圍內(nèi)，最遠(yuǎn)距離的分站協(xié)調(diào)器，以此進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?/p>

2.2 二級網(wǎng)絡(luò)

結(jié)合圖1 結(jié)構(gòu)組成可知二級網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)主要包括節(jié)點(diǎn)調(diào)節(jié)器和傳感器兩個(gè)部分，其中節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)器是二級網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備。由于二級網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)頻段，因此二級網(wǎng)絡(luò)的通信形式主要廣播通信，以此實(shí)現(xiàn)對于傳感器數(shù)據(jù)的獲取，并將傳感器的數(shù)據(jù)存儲在多功能終端當(dāng)中。而節(jié)點(diǎn)主協(xié)調(diào)器則主要負(fù)責(zé)保存通信頻段以及地址，與一級網(wǎng)絡(luò)不同的是，二級網(wǎng)絡(luò)傳感器的數(shù)據(jù)是通過主動的方式傳輸給節(jié)點(diǎn)主協(xié)調(diào)器的。結(jié)合質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況和需求，在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，可能會存在多個(gè)傳感器同時(shí)向主協(xié)調(diào)器傳輸信息的情況，對此，為避免二級無線通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突、傳輸混亂等情況，此次通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將不同通信節(jié)點(diǎn)的信道進(jìn)行區(qū)分設(shè)計(jì)，以此有效避免了數(shù)據(jù)沖突問題，保障通信系統(tǒng)的順暢運(yùn)行。

3 兩級多節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)形式

根據(jù)兩級多節(jié)點(diǎn)的無線通信網(wǎng)絡(luò)的總體設(shè)計(jì)框架，其組網(wǎng)形式主要包括上電自組網(wǎng)、上位機(jī)自動建網(wǎng)以及人工路由表建網(wǎng)三種形式。

（1）上電自組網(wǎng)。顧名思義，就是在整個(gè)系統(tǒng)初次通電的過程中，進(jìn)行自動組網(wǎng)。基于兩級多節(jié)點(diǎn)的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這種組網(wǎng)方式，能夠使得系統(tǒng)初次上電時(shí)，一級網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的主站協(xié)調(diào)器和分站協(xié)調(diào)器會自動尋找網(wǎng)絡(luò)，并組成通信網(wǎng)絡(luò)，然后將通信路徑保存在路由表當(dāng)中。在一級網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)完成之后，才會進(jìn)行二級網(wǎng)絡(luò)的自動組網(wǎng)。在二級網(wǎng)絡(luò)自動組網(wǎng)的過程中，其節(jié)點(diǎn)主協(xié)調(diào)器和節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)器也會自動尋找并組網(wǎng)，然后節(jié)點(diǎn)主協(xié)調(diào)器會自動保存節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)器的通信路徑，進(jìn)而完成上電自組網(wǎng)，形成通信網(wǎng)絡(luò)。

（2）上位機(jī)自動建網(wǎng)。上位機(jī)與主站協(xié)調(diào)器之間的網(wǎng)絡(luò)通信，需要由上位機(jī)自動建網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，上位機(jī)能夠自主給分站協(xié)調(diào)器或者節(jié)點(diǎn)主協(xié)調(diào)器發(fā)送組網(wǎng)指令，要求指定協(xié)調(diào)器進(jìn)行重新組網(wǎng)，以此實(shí)現(xiàn)對于原有通信路徑的更新調(diào)整，形成新的通信路徑，該指令能夠指定具體節(jié)點(diǎn)，有針對性地進(jìn)行通信路徑的調(diào)整。上位機(jī)無線自組網(wǎng)形式如圖2 所示，這種組網(wǎng)方式能夠有效提高信息傳輸效率以及網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性和可靠性。

圖2：上位機(jī)無線自組網(wǎng)

（3）人工路由表建網(wǎng)。路由表也叫做路由擇域信息庫，就是通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上存儲的表，該表中保存了能夠到達(dá)指定網(wǎng)絡(luò)終端的路徑，其中也包含網(wǎng)絡(luò)周邊的拓?fù)湫畔?，建立路由表的主要目的在于能夠進(jìn)行靜態(tài)路由選擇。但實(shí)際上進(jìn)行數(shù)據(jù)包傳輸?shù)倪^程中，路由表并不是直接參與到傳輸過程中，而是通過生成小型指向表，該指向表的主要目的就是提供數(shù)據(jù)包傳輸?shù)挠邢蘼窂?。人工路由表建網(wǎng)主要是針對靜態(tài)路由進(jìn)行手動配置和調(diào)整，以此明確指定數(shù)據(jù)包傳輸過程中所需要經(jīng)過的路徑。人工路由表建網(wǎng)的主要特點(diǎn)在于，能夠?qū)崿F(xiàn)對于路由的精準(zhǔn)控制，配置相對較為簡單，可以有效減少網(wǎng)絡(luò)流量。路由表更新流程如圖3 所示。在整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，可能會存在通信路徑調(diào)整的情況，在上位機(jī)自動建網(wǎng)難以滿足實(shí)際通信需求的情況下，就需要采用人工路由表建網(wǎng)的方式，更改或者修正路由表信息，以此實(shí)現(xiàn)對于通信網(wǎng)絡(luò)路徑的調(diào)整。例如，需要添加3 調(diào)路由器，2 臺設(shè)備時(shí)，其中設(shè)備A 的IP 為192.168.1.7/24，B 的IP 設(shè)置為192.168.4.7/24。各路由器的IP 配置如表1 所示。設(shè)備APING 路由器A 的E1 口的IP：不通，是因?yàn)樵O(shè)備A還沒有配置默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，因此需要將其配置默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。設(shè)備APING 設(shè)備B：不通，是因?yàn)樯形磁渲酶鱾€(gè)路由器，因此需要配置路由器A 的靜態(tài)路由，然后查看路由表檢查網(wǎng)絡(luò)配置情況。

表1：路由器的IP 配置

圖3：路由表更新流程

4 一級無線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

4.1 硬件設(shè)計(jì)

在進(jìn)行一級無線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的過程中，結(jié)合當(dāng)前質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行需求，所選擇的無線芯片頻率的范圍應(yīng)為300～510MHz，并要求該無線射頻模塊的接收功耗相對較低，經(jīng)過系統(tǒng)設(shè)計(jì)之后，其接收電流為2.6mA，電壓也控制在了2.1～3.6V 之間，最大發(fā)射功率為+12.5dBm。此外，為提升一級網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)計(jì)的科學(xué)性以及有效性，還需要硬件系統(tǒng)具有較高的集成度，整個(gè)電路設(shè)計(jì)不僅需要具有射頻功能，同時(shí)還需要兼顧邏輯控制能力。整個(gè)一級無線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)主要包括的硬件結(jié)構(gòu)有振蕩器、電路、功率放大器、變頻器，以及各種放大電路和調(diào)解電路等。該硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和芯片使用，能夠有效保障一級無線通信系統(tǒng)當(dāng)中硬件芯片有著較高的靈敏度，有效保障了數(shù)據(jù)信息接收的質(zhì)量和效率。

4.2 數(shù)據(jù)傳輸

對于一級無線通信網(wǎng)絡(luò)而言，其核心設(shè)備為主站協(xié)調(diào)器，上位機(jī)與整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)奈ㄒ煌芬彩侵髡緟f(xié)調(diào)器，此外，為保障數(shù)據(jù)的順利傳輸，上位機(jī)在給主站協(xié)調(diào)器發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)指令的數(shù)據(jù)幀當(dāng)中，需要將分站協(xié)調(diào)器的ID 號也包含進(jìn)去，這樣才能夠?qū)⑾鄳?yīng)指令準(zhǔn)確的傳輸給到分站協(xié)調(diào)器。然后主站協(xié)調(diào)器收到上位機(jī)的數(shù)據(jù)信息之后，就會進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的解析處理，再充分調(diào)取出分站協(xié)調(diào)器的ID，然后按照相應(yīng)ID，通過與路由表進(jìn)行對比，以此提取出分站ID 的通信路徑，再將相應(yīng)數(shù)據(jù)幀以及通信路徑發(fā)送給到分站協(xié)調(diào)器。分站協(xié)調(diào)器接收到相應(yīng)數(shù)據(jù)幀之后，就會進(jìn)行目標(biāo)數(shù)據(jù)幀的解析，若相應(yīng)路徑當(dāng)中包含自己的ID，但不屬于自己的目標(biāo)點(diǎn)時(shí)，就會將其傳送給后續(xù)其他分站協(xié)調(diào)器，以此實(shí)現(xiàn)自身中繼功能，若路徑當(dāng)中不包含自己的ID，則不需要自己進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，其他被包含ID 的分站協(xié)調(diào)器會發(fā)揮自身解析和中繼傳輸作用，直至數(shù)據(jù)幀到達(dá)目標(biāo)分站協(xié)調(diào)器。然后由目標(biāo)分站協(xié)調(diào)器對接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解析還原，再將由終端采集和處理后的數(shù)據(jù)信息打包成為能夠進(jìn)行無線路由傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，再將其上傳給到主站協(xié)調(diào)器，然后由主站協(xié)調(diào)器將數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)，以此完成整個(gè)數(shù)據(jù)信息傳輸過程，在實(shí)際進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，若來自于終端的數(shù)據(jù)信息無法在一個(gè)數(shù)據(jù)包當(dāng)中全部上傳完畢，則需要將其劃分成為多個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行上傳處理，并對其進(jìn)行標(biāo)記，以此確保數(shù)據(jù)信息上傳的完整性，一旦上傳過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)包丟失的情況，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)丟失的數(shù)據(jù)包，并下發(fā)重新發(fā)送數(shù)據(jù)包的指令。

4.3 保障機(jī)制

為保障整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及可靠性，在初次進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)搭建的過程中，主站協(xié)調(diào)器通常會為針對每個(gè)分站協(xié)調(diào)器，分別建立三條通信路徑，其中主路徑為默認(rèn)路徑，數(shù)據(jù)信息傳輸過程中，通常都是以默認(rèn)路徑為主，當(dāng)默認(rèn)路徑出現(xiàn)連接問題，如網(wǎng)絡(luò)斷開或者訪問超時(shí)，此時(shí)在經(jīng)過一段時(shí)間的延時(shí)等待之后，主站協(xié)調(diào)器就會自主選擇其他路徑進(jìn)行信息傳輸，若第二條路徑也無法成功連接，才會啟動第三條路徑。當(dāng)三條傳輸路徑都無法連接成功時(shí)，主站協(xié)調(diào)器將會重新進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，并啟動自動建網(wǎng)方式，建立新的通信路徑，以此確保數(shù)據(jù)信息能夠發(fā)送到指定分站協(xié)調(diào)器當(dāng)中。這種重發(fā)機(jī)制的設(shè)計(jì)能夠有效保障數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確發(fā)送，而且前后兩次信息發(fā)送路徑不同，重發(fā)路徑是自動重建之后的通信路徑，這種機(jī)制，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對于通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中冗余路由的有效利用，而且還能夠保障分站協(xié)調(diào)器在主通信路徑的基礎(chǔ)上，還能夠具有多條備用路徑，有效保障了通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及可靠性。

除此之外，在進(jìn)行一級無線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的過程中，還為其設(shè)置了無回復(fù)情況下的兩種安全機(jī)制。

（1）當(dāng)主協(xié)調(diào)器向分站協(xié)調(diào)器發(fā)送指令信息沒有得到任何反饋或者回復(fù)的情況下，主站協(xié)調(diào)器還會多次分別通過不同通信路徑進(jìn)行訪問，若仍然無法得到回復(fù)，那么主站協(xié)調(diào)器會將對該分站協(xié)調(diào)器進(jìn)行故障報(bào)警處理。

（2）當(dāng)分站協(xié)調(diào)器長時(shí)間未收到來自于主站協(xié)調(diào)器的指令或者數(shù)據(jù)信息時(shí)，則會主動向上發(fā)送特殊數(shù)據(jù)信息，以此確保主站與分站協(xié)調(diào)器之間仍然能夠順利通信，且系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)之下，以此保障無線通信系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的可靠性。

5 二級無線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

5.1 硬件設(shè)計(jì)

二級無線通信網(wǎng)絡(luò)部分硬件設(shè)計(jì)主要指的是射頻收發(fā)部分，射頻收發(fā)模塊的設(shè)計(jì)，直接影響著二級無線通信網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量和運(yùn)行效率。對此，為保障二級無線通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率，需要選用高性能射頻芯片和單片機(jī)，并通過固定模塊、透明傳輸以及低電壓供電設(shè)計(jì)，降低實(shí)際運(yùn)行過程中的操作要求，保障系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。對此，其射頻頻率應(yīng)設(shè)置在428～434MHz，傳輸距離應(yīng)設(shè)置為100m，并通過FSK 進(jìn)行調(diào)制，此外，為確保無線模塊運(yùn)行的穩(wěn)定性，還需要增設(shè)看門狗，并設(shè)置40bytes 的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，進(jìn)一步保障無線模塊運(yùn)行的可靠性以及穩(wěn)定性。此外，為保障無線模塊的實(shí)用性，還需要對其體積、功耗以及靈敏度等進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以此進(jìn)一步縮小模塊體系，降低模塊功耗，并提升模塊靈敏度，保障整個(gè)二級通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性，以此提升二級無線通信系統(tǒng)整體性能。部分二級無線通信電路圖設(shè)計(jì)情況如圖4 所示。

圖4：部分電路圖

5.2 數(shù)據(jù)傳輸

與一級通信網(wǎng)絡(luò)不同，二級通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕绞綖閺V播式發(fā)送，節(jié)點(diǎn)主協(xié)調(diào)器、分界點(diǎn)協(xié)調(diào)器與終端設(shè)備之間均以TTL方式進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸，并且為主動發(fā)射方式，這樣才能夠有效保障采集到的數(shù)據(jù)信息能夠準(zhǔn)確、及時(shí)的傳輸出去。為降低整個(gè)無線通信系統(tǒng)運(yùn)行的低功耗特性，在通信系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的過程中，節(jié)點(diǎn)主協(xié)調(diào)器始終處于待機(jī)狀態(tài)，但是能夠隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，為保障信息傳輸?shù)臅r(shí)效性，需要由分節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)器定時(shí)進(jìn)行喚醒，對此在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，需要通過設(shè)置定時(shí)休眠自動喚醒時(shí)間，當(dāng)?shù)竭_(dá)相應(yīng)喚醒時(shí)間節(jié)點(diǎn)時(shí)，傳感器會向節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)器發(fā)送低電平進(jìn)行喚醒，等到傳感器數(shù)據(jù)收集完畢之后，會主動將數(shù)據(jù)經(jīng)由節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)器，發(fā)送至節(jié)點(diǎn)主協(xié)調(diào)器完成數(shù)據(jù)通信。當(dāng)完成數(shù)據(jù)傳輸過程之后，相應(yīng)傳感器、協(xié)調(diào)器等均會進(jìn)入休眠狀態(tài)，這種系統(tǒng)運(yùn)行方式，不僅能夠有效保障數(shù)據(jù)信息傳輸效率，確保通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)還能夠進(jìn)一步減少耗能。此外，為保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻樌?，還可以進(jìn)行分時(shí)發(fā)送設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)除此上電之后，終端會給傳感器發(fā)送休眠指令，然后設(shè)置相應(yīng)喚醒間隔，以此促使傳感器能夠在不同的時(shí)間被喚醒，并進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸，進(jìn)而錯(cuò)開數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，避免組內(nèi)傳感器數(shù)據(jù)傳輸沖突問題。最后，由于每個(gè)傳感器都有明確的ID 地址，能夠在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，準(zhǔn)確標(biāo)出傳感器的類型和位置，有效保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)木珳?zhǔn)性。

5.3 保障機(jī)制

為確保二級通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量和效率，二級網(wǎng)絡(luò)采用多頻段通信方式，為每個(gè)主協(xié)調(diào)器配置多個(gè)不同頻段，并確保每組節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)器都與節(jié)點(diǎn)主協(xié)調(diào)器處于同一通信頻段，以此避免不同組別之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突的情況，造成數(shù)據(jù)傳輸混亂。此外，為保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻樌砸约翱煽啃裕€需要為節(jié)點(diǎn)主協(xié)調(diào)器配置單獨(dú)的ID，以此保障信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性以及可靠性，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、高效的抵達(dá)目標(biāo)。除此之外，由于二級通信網(wǎng)絡(luò)其所涉及到的傳感器、協(xié)調(diào)器較多，因此數(shù)據(jù)傳輸量也相對較大，可能存在組內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸沖突情況，因此，為防止此類情況的發(fā)生，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)偵聽設(shè)計(jì)，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突情況，則可自動進(jìn)行數(shù)據(jù)延時(shí)發(fā)送處理，直至所有數(shù)據(jù)信息發(fā)送成功為止。最后，若在信息傳輸?shù)倪^程中，當(dāng)超出指定通信時(shí)限之后，主協(xié)調(diào)器仍然沒有接收到節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)器所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，此時(shí)，主協(xié)調(diào)器將會開啟自動重啟功能，重新啟動主協(xié)調(diào)器以及節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)器，并組建新的無線網(wǎng)絡(luò)路徑，重新進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸，以此保障無線通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行可靠性。兩級多節(jié)點(diǎn)無線通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和研究，對于提升質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的功能性以及可靠性有著極大的作用，該無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的科學(xué)運(yùn)用，不僅提高了相應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)的安裝效率，而且該系統(tǒng)的應(yīng)用也降低了對于通信網(wǎng)絡(luò)維護(hù)保養(yǎng)的需求，既能夠有效保障終端數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)也能夠及時(shí)在上位機(jī)進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)信息的更新，促使無線通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢得到了最大程度地發(fā)揮，也極大地提升了整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

6 結(jié)束語

綜上所述，兩級多節(jié)點(diǎn)無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，不僅有效縮短了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，而且還具有自動修復(fù)和保護(hù)功能，極大地降低了系統(tǒng)對于維護(hù)保養(yǎng)的需求，有效保障了通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高了數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、可靠性以及時(shí)效性，而且該通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還具有功耗較低、抗干擾能力強(qiáng)、無線傳輸以及多傳輸路徑等特點(diǎn)。通過采用上電自組網(wǎng)、上位機(jī)自建網(wǎng)以及人工路由表建網(wǎng)方式進(jìn)行組網(wǎng)，并通過提升硬件部分性能的設(shè)計(jì)，以及相應(yīng)通信保障機(jī)制等，有效解決了數(shù)據(jù)沖突、通信路徑斷開等突發(fā)性問題，極大地保障了通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行質(zhì)量。同時(shí)無線通信形式，也解決了以往通信模式下問題頻發(fā)、維護(hù)困難等情況，對于無線通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和發(fā)展有著積極作用。