ZigBee与哈密瓜不得不说的故事

2015-03-05 17:15:17来源: 致远电子
    摘要:新疆哈密中蒙交界地区,ZigBee网络用于哈密瓜田地自动化滴灌系统,应用区域超过4万亩。看致远电子工程师如何使用Zigbee分析仪为种植保驾护航。
 
    实例现场:现场位于新疆哈密中蒙交界地区,ZigBee网络用于自动化滴灌系统,应用区域超过4万亩,由于该地区土地多以戈壁沙漠为主,全年雨量极少,农业均采用节水滴灌自动化监控的形式,系统根据不同季节、不同时间段、不同天气采用不同的自动滴灌模式,而种植区不可能采用有线网络,所以采用级低功耗的ZigBee网络为不二之选。
 
 
图1  新疆哈密地区农业自动化滴灌系统应用现场(全是哈密瓜哦!)
 
    用户在模拟现场调试阶段,ZigBee网络所有节点均能正常采集和控制,但安装到现场后却存在诸多不解的现象,对方工程师由于现场没有专业的网络分析设备,而ZigBee网络的覆盖范围又过于庞大,故障分析基本变成了不可能。经过双方详细技术沟通,由我司派遣工程师并携带专业网络分析工具ZigBee Analyser前往现场进行网络故障排查。
 
  
图2  致远工程师前往哈密现场使用ZigBee分析仪进行故障排查
 
现场案例之一:信号覆盖不均匀的隐性故障
    现场其中一个较小的灌溉区(约1平方千米),我们以这个最简单的小网络作为分析案例,现场出现多个阀控器节点无法控制,但对方之前进行过节点单点检测,所有节点均正常工作,节点配置全部正确,全部在通信范围内,并且有的节点距离并不远,这类情况属于无线网络的隐性问题,一般调试手段难以定位问题。
 
 
图3  控制井房无法对部分阀控器进行控制
 
    针对此类大范围的ZigBee控制采集网络,其实利用ZigBee网络分析仪监控整个ZigBee网络的实际运作情况,问题瞬间即可暴露无遗。致远工程师利用ZigBee网络分析仪对该小区域内的网络进行网络运行信息捕获。
 
 
图4  分析仪配套分析工具Packet-Analyzer进行网络运行状态监控
 
    第一步:在网络覆盖范围内,在固定点使用ZigBee分析仪进行网络监控,监控发现路由下行信息正常发送,但存在一定概率无法正常到达故障终端节点,而Packet-Analyzer数据显示无线信号覆盖距离完全足够。一般认为节点接收机可能存在问题。
 
 
图5  ZigBee Analyser对无线信道进行评估
 
    第二步:对该故障节点进行数据收发测试,未发现任何问题,但在该节点附近,进行信号强度捕获时,却发现其中一个路由节点存在下行信号弱,且临近终端的接收灵敏度,而到该路由节点同等距离的其他方位信号强度却正常。如下所示,问题的目标确定在附件编号为0X0007的路由器。
 
 
图6  路由节点下行数据分析
 
    针对路由器信号进行分析,大概可以得出这样一个结论,0x0007路由节点存在信号辐射不均匀的情况,其方向图类似于下图所示,由于该故障节点(其实该节点并无问题)刚好处于路由器信号辐射盲区,且附件无复用路由器,导致下行数据无法正常到达。
 
 
图7  路由节点方向图示意
 
    在区域内寻找到该路由节点,对其进行详细的检查,其实路由设备同样工作一切正常,功能、性能同样也并未发现异常,重前面的分析其实我们即可较准确的将问题集中在天线上,进过对天线的检查,发现天线底座吸盘掉落,而用胶带固定,其实这已经严重影响天线的完整性,导致驻波及天线的方向性都收到严重影响,而该问题又不会导致网络出现严重故障,且一般很难发现。
 
 
图8  路由节天线部件不完整导致信号辐射不均匀
 
    当然,以上只是其中极小的一个滴灌区域的ZigBee网络检测例子,其它滴灌区域还有更多网络检测譬如:网络拓扑结构分析、信号稳定性测试、数据报文分析、通道及能量扫描、节点信号输出一致性测试(ZigBee模块来料检验必备,现场其中一个区域老项目使用某供应商的ZigBee模块,由于一致性存在很大出入,导致网络存在大面积故障)等等。

关键字:ZigBee  哈密瓜

编辑:刘东丽 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2015/0305/article_12845.html
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