一种基于mesh网络实现数据智能传输的控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于数据传输技术领域，适用于楼宇智能设备数据传输、家庭物联网设备组网数据传输，具体涉及一种基于mesh网络实现数据智能传输的控制系统及控制方法。

背景技术

传统的设备间通信基于线束进行通信，使用线束进行信号传输时，经常会遇到以下问题：由于线束经常要暴露在外界，线束容易发生老化、破损、断裂的问题；线束部署走线繁琐，为了合理布局线束，增加了架构复杂度，降低了整个控制系统的鲁棒性；通信环境复杂，线束纠缠，发生通信问题时，难以及时诊断和修复。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种基于mesh网络实现数据智能传输的控制系统及控制方法，通过一个数据处理模块、多个无线感知模块建立无线mesh网络，每个模块在mesh网络中能收到其它任何模块的数据，通过消息订阅/发布机制，各模块在mesh网络中可以获取高质量低延迟数据，解决了因线束老化、破损、断裂，或因通信环境复杂，线束纠缠，发生通信问题时，而导致数据传输难以及时诊断和修复的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于mesh网络实现数据智能传输的控制系统，其特征在于，包括无线感知模块和数据处理模块，若干无线感知模块采用无线通信链路一和一个数据处理模块连接，无线感知模块采用无线通信链路二和另一无线感知模块连接，建立mesh网络。

无线感知模块用于数据采集，数据处理模块用于收集无线感知模块的数据，对数据进行分析计算，根据系统当前状态做出控制决策，并把控制信息通过mesh网络发送给无线感知模块。

数据处理模块接受多个无线感知模块的数据，通过无线通信链路一直接接受来自无线感知模块的数据，或通过无线通信链路二和无线通信链路一的mesh网络数据中转接受来自无线感知模块的数据，使无线感知模块和数据处理模块会根据各模块网络连接状态，匹配最佳的通信模块建立连接，完成数据的正确流向，在模块间的无线通信过程中，模块根据无线信道信号强度挑选最佳信道进行跳频通信。

进一步，无线感知模块包括多个传感器、数据同步模块、处理器一、数据存储模块和无线mesh通信模块一。通过多种传感器进行数据采集，采集数据经过数据同步模块打上时间戳并进行时间对齐后，采用数据存储模块对本地数据存储，处理器一对多种传感器数据融合后，并对当前模块状态进行诊断监控，通过无线mesh通信模块一把计算结果和部分原始数据发送给数据处理模块做控制决策。

进一步，传感器包括压力传感器、温度传感器、气体传感器、电流传感器、监控摄像头、毫米波雷达和红外摄像头。

进一步，对数据进行加解密，保证数据安全，防止入侵。

进一步，数据处理模块包括处理器二、通讯模块和无线mesh通信模块二。通过无线mesh通信模块二订阅无线感知模块的数据，并在处理器二中进行数据处理，计算分析系统状态，通过对数据的校验，对系统中各模块做诊断，保证系统运行稳定，并通过通讯模块与外界进行数据交互。

进一步，通讯模块采用5G/WiFi通讯模块。

进一步，对传输情况进行记录，记录信息包括：传输时间，传输数据量大小、数据重传次数、丢包率和信号强度。

进一步，无线感知模块均建立其白名单列表，数据处理模块与无线感知模块建立的白名单列表建立连接，非其白名单列表申请加入网络被拒绝，防止未授权设备加入网络。

进一步，无线通信链路一和无线通信链路二采用2.4G无线网络建立连接。

一种基于mesh网络实现数据智能传输的控制系统的控制方法，其包括如下步骤：启动初始化时，根据硬件特性字识别其为数据处理模块还是无线感知模块。

若是数据处理模块，搜索无线感知模块，逐个搜索并尝试建立连接。

若节点初始化为无线感知模块，搜索数据处理模块，尝试与之建立连接，连接成功后，与数据处理模块保持连接；在连接30s仍不能成功的情况下，无线感知模块搜索白名单列表，与其它无线感知模块建立连接，并通过该无线感知模块与数据处理模块建立连接。

若在运行过程中，网络连接断开，节点会重新开始初始化进入组网状态。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明通过一个数据处理模块、多个无线感知模块建立无线mesh网络，每个模块在mesh网络中能收到其它任何模块的数据，通过消息订阅/发布机制，各模块在mesh网络中可以获取高质量低延迟数据，解决了因线束老化、破损、断裂，或因通信环境复杂，线束纠缠，发生通信问题时，而导致数据传输难以及时诊断和修复。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种基于mesh网络实现数据智能传输的控制系统的示意图；

图2为本发明中无线感知模块拓扑图；

图3为本发明中数据处理模块拓扑图；

图4为本发明中一种基于mesh网络实现数据智能传输的控制系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

如图1至图3所示，为本发明一种基于mesh网络实现数据智能传输的控制系统，包括无线感知模块和数据处理模块，多个无线感知模块采用无线通信链路一和一个数据处理模块连接，无线感知模块采用无线通信链路二和至少一个其它无线感知模块连接，建立mesh网络。

无线感知模块用于数据采集，数据处理模块用于收集无线感知模块的数据，对数据进行分析计算，根据系统当前状态做出控制决策，并把控制信息通过mesh网络发送给无线感知模块。

数据处理模块接受多个无线感知模块的数据，通过无线通信链路一直接接受来自无线感知模块的数据，或通过无线通信链路二和无线通信链路一的mesh网络数据中转接受来自无线感知模块的数据，使无线感知模块和数据处理模块会根据各模块网络连接状态，匹配最佳的通信模块建立连接，完成数据的正确流向，在模块间的无线通信过程中，模块根据无线信道信号强度挑选最佳信道进行跳频通信。再通过5G/WiFi通讯模块与外界进行数据交互。

无线感知模块包括多个传感器、数据同步模块、处理器一、数据存储模块和无线mesh通信模块一。传感器包括压力传感器、温度传感器、气体传感器、电流传感器、监控摄像头、毫米波雷达和红外摄像头等。通过多种传感器进行数据采集，采集数据经过数据同步模块打上时间戳并进行时间对齐后，采用数据存储模块对本地数据存储，处理器一对多种传感器数据融合后，并对当前模块状态进行诊断监控，通过无线mesh通信模块一把计算结果和部分原始数据发送给数据处理模块做控制决策。

数据处理模块包括处理器二、通讯模块和无线mesh通信模块二。通过无线mesh通信模块二订阅无线感知模块的数据，并在处理器二中进行数据处理，计算分析系统状态，通过对数据的校验，对系统中各模块做诊断，保证系统运行稳定，并通过通讯模块与外界进行数据交互。

无线感知模块均建立其白名单列表，数据处理模块与无线感知模块建立的白名单列表建立连接，非其白名单列表申请加入网络被拒绝，防止未授权设备加入网络。

各节点之间的无线通信链路一和无线通信链路二采用2.4G无线网络建立连接，可低功耗运行，如果无线感知模块与数据处理模块发生断路情况，无线感知模块可通过其它无线感知模块建立连接将数据传递给数据处理模块。节点之间的2.4G通信会根据各信道信号强度选取最合适的信道，保证数据正常传输，可以同时解决低功耗和数据传输稳定性的问题。

无线通信模块对数据包进行加解密，保证数据安全，防止入侵。建立mesh网络时，各节点基于秘钥进行数据交互，防止信息篡改。

中心节点可对多个子节点的传输情况进行记录，记录信息包括：传输时间，传输数据量大小、数据重传次数、丢包率、信号强度等。处理器根据各数据包的时间戳对数据进行排列整理，精确计算系统状态，减小误差。

如图4所示，为本发明一种基于mesh网络实现数据智能传输的控制系统的控制方法，其包括如下步骤：启动初始化时，根据硬件特性字识别其为数据处理模块还是无线感知模块。

若是数据处理模块，搜索无线感知模块，逐个搜索并尝试建立连接。

若节点初始化为无线感知模块，搜索数据处理模块，尝试与之建立连接，连接成功后，与数据处理模块保持连接；在连接30s仍不能成功的情况下，无线感知模块搜索白名单列表，与其它无线感知模块建立连接，并通过该无线感知模块与数据处理模块建立连接。

若在运行过程中，网络连接断开，节点会重新开始初始化进入组网状态。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。