[發(fā)明專利]一種基于DSP和AdHoc的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)及其動態(tài)路由分組方法

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• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105700429A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊毅;劉華宜;余建華;王濤;陳偉;熊桂芳;楊華;文群英;潘旺杰;王學(xué)斌;楊巧云;劉斌;蔡靜;李向菊
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)自動化控制系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于DSP和AdHoc 的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)及其動態(tài)路由分組方法。

背景技術(shù)

由于現(xiàn)場環(huán)境存在的不確定性和復(fù)雜性，使得傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的布局和維 護(hù)存在很大困難，尤其在一些人類難以到達(dá)的區(qū)域，就更加難以實(shí)現(xiàn)。而且隨 著人類對于未知領(lǐng)域的探索范圍的不斷擴(kuò)大，對相應(yīng)控制系統(tǒng)的要求也越來越 高，未來的無線化和智能化將是主導(dǎo)趨勢。無線網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)是將傳統(tǒng)控制 系統(tǒng)中的傳感器到控制器、控制器到執(zhí)行器之間的通信傳輸方式用無線網(wǎng)絡(luò)取 代直接連接而得到的一類控制系統(tǒng)。無線網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)，屬于典型的分布式 控制系統(tǒng)，完全實(shí)現(xiàn)了分布式控制。實(shí)現(xiàn)了在同一時(shí)間為了完成同一個任務(wù)將 處于不同地理位置的各個控制模塊有效的組合在一起，使其共同協(xié)作完成一項(xiàng) 工作，實(shí)現(xiàn)了資源的有效利用。不需要為一些臨時(shí)應(yīng)用花費(fèi)大量人力物力去搭 建專用設(shè)施。當(dāng)環(huán)境比較惡劣或者復(fù)雜。由于無線網(wǎng)絡(luò)相比于導(dǎo)線直連和有線 網(wǎng)絡(luò)連接更加靈活，減少了中間的物理連接。所以相比傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)和有線 網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)具有更大的優(yōu)勢，在不影響控制系統(tǒng)的控制性能的前提下，使 整個控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)得到解放，適用范圍更加廣泛。

無線網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)給我們帶來了很多的方便，擴(kuò)大了我們對未來領(lǐng)域探 索的范圍，使得人類可控制的范圍變得越來越大。然而由于無線網(wǎng)絡(luò)存在帶寬 有限性、隨機(jī)性和不穩(wěn)定性會使得控制過程的數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟包和網(wǎng)絡(luò)延時(shí)和其它 問題。這時(shí)我們傳統(tǒng)的控制方法就不能達(dá)到理想的控制要求，對控制領(lǐng)域提出 了新的挑戰(zhàn)。為了實(shí)現(xiàn)一種基于ARM和XYCN總線的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，本發(fā) 明針對傳統(tǒng)直接連接的控制系統(tǒng)通信距離長、布置節(jié)點(diǎn)多、布線復(fù)雜性、供電 麻煩、成本高的問題，基于DSP和AdHoc的網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)設(shè)計(jì)了一種網(wǎng)絡(luò)化 控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)將各職能部分連接在一起，其中控制器負(fù)責(zé)控 制算法的實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)顯示，傳感器在系統(tǒng)中負(fù)責(zé)采集過程數(shù)據(jù)，執(zhí)行器接收無 線節(jié)點(diǎn)發(fā)送的來自遠(yuǎn)程控制器的控制數(shù)據(jù)，將控制器傳輸過來的指令轉(zhuǎn)換成對 應(yīng)的控制信號，對被控對象進(jìn)行控制，無線網(wǎng)絡(luò)由ZigBee無線節(jié)點(diǎn)組成，在 整個網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中負(fù)責(zé)信息傳輸功能，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、 性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中直接連接的控制系統(tǒng)通信 距離長、布置節(jié)點(diǎn)多、布線復(fù)雜性、供電麻煩、成本高的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu) 簡單、價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定的基于DSP和AdHoc的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)及其動態(tài)路 由分組方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種基于DSP和AdHoc的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)，包括控制器、傳感 器、執(zhí)行器和無線網(wǎng)絡(luò)；其中：

所述傳感器，用于對被控對象的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和采集；

所述無線網(wǎng)絡(luò)，用于系統(tǒng)各模塊之間的通訊和信息傳遞，包括將傳感器采 集到的參數(shù)信息傳輸給所述控制器，將所述控制器生成的控制信息發(fā)送給所述 執(zhí)行器；

所述控制器，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的控制算法的實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)的狀態(tài)顯示，并且當(dāng)數(shù)據(jù) 存在延時(shí)和丟包時(shí)，通過控制算法對其進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對被控對象的穩(wěn)定控制；

所述執(zhí)行器，用于將傳輸來的控制信息轉(zhuǎn)換成電機(jī)控制信號，對被控對象 進(jìn)行控制。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的所述控制器包括DSP最小系統(tǒng)、電源、FLASH存儲、 下載接口、TFT顯示屏和數(shù)據(jù)打印口。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的所述傳感器和無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)之間通過UART口進(jìn)行 通信。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的所述無線網(wǎng)絡(luò)由多個ZigBee無線節(jié)點(diǎn)組成，無線收 發(fā)器使用CC2530芯片在整個網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中負(fù)責(zé)信息傳輸功能。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的多個ZigBee無線節(jié)點(diǎn)組成的所述無線網(wǎng)絡(luò)包括協(xié)調(diào) 器、路由器和終端節(jié)點(diǎn)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的所述路由器用于進(jìn)行動態(tài)路由分組，具體包括以下部 分：

分組類型判斷單元，用于根據(jù)不同分組的公共分組頭判斷分組的類型，若 進(jìn)行AODV協(xié)議分組，則進(jìn)入?yún)f(xié)議分組單元；若進(jìn)行AODV數(shù)據(jù)分組，則進(jìn)入數(shù) 據(jù)分組單元；