ZigBee與哈密瓜不得不說的故事

       摘要：新疆哈密中蒙交界地區(qū)，ZigBee網(wǎng)絡(luò)用于哈密瓜田地自動化滴灌系統(tǒng)，應(yīng)用區(qū)域超過4萬畝。看致遠(yuǎn)電子工程師如何使用Zigbee分析儀為種植保駕護(hù)航。

　    實(shí)例現(xiàn)場

　　現(xiàn)場位于新疆哈密中蒙交界地區(qū)，ZigBee網(wǎng)絡(luò)用于自動化滴灌系統(tǒng)，應(yīng)用區(qū)域超過4萬畝，由于該地區(qū)土地多以戈壁沙漠為主，全年雨量極少，農(nóng)業(yè)均采用節(jié)水滴灌自動化監(jiān)控的形式，系統(tǒng)根據(jù)不同季節(jié)、不同時間段、不同天氣采用不同的自動滴灌模式，而種植區(qū)不可能采用有線網(wǎng)絡(luò)，所以采用級低功耗的ZigBee網(wǎng)絡(luò)為不二之選。

　　圖1 新疆哈密地區(qū)農(nóng)業(yè)自動化滴灌系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)場(全是哈密瓜哦!)

　　用戶在模擬現(xiàn)場調(diào)試階段，ZigBee網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點(diǎn)均能正常采集和控制，但安裝到現(xiàn)場后卻存在諸多不解的現(xiàn)象，對方工程師由于現(xiàn)場沒有專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)分析設(shè)備，而ZigBee網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍又過于龐大，故障分析基本變成了不可能。進(jìn)過雙方詳細(xì)技術(shù)溝通，由我司派遣工程師并攜帶專業(yè)網(wǎng)絡(luò)分析工具ZigBee Analyser前往現(xiàn)場進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)故障排查。

　　圖2 致遠(yuǎn)工程師前往哈密現(xiàn)場使用ZigBee分析儀進(jìn)行故障排查

　　現(xiàn)場案例之一：信號覆蓋不均勻的隱性故障

　　現(xiàn)場其中一個較小的灌溉區(qū)(約1平方千米)，我們以這個最簡單的小網(wǎng)絡(luò)作為分析案例，現(xiàn)場出現(xiàn)多個閥控器節(jié)點(diǎn)無法控制，但對方之前進(jìn)行過節(jié)點(diǎn)單點(diǎn)檢測，所有節(jié)點(diǎn)均正常工作，節(jié)點(diǎn)配置全部正確，且全部在通信范圍沒，并且有的節(jié)點(diǎn)距離并不遠(yuǎn)，這類情況屬于無線網(wǎng)絡(luò)的隱性問題，一般調(diào)試手段難以定位問題。

　　圖3 控制井房無法對部分閥控器進(jìn)行控制

　　針對此類大范圍的ZigBee控制采集網(wǎng)絡(luò)，其實(shí)利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)分析儀監(jiān)控整個ZigBee網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際運(yùn)作情況，問題瞬間即可暴露無遺。致遠(yuǎn)工程師利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)分析儀對該小區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行信息捕獲。

　　圖4 分析儀配套分析工具Packet-Analyzer進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控

　　第一步：在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，在固定點(diǎn)使用ZigBee分析儀進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，監(jiān)控發(fā)現(xiàn)路由下行信息正常發(fā)送，但存在一定概率無法正常到達(dá)故障終端節(jié)點(diǎn)，而Packet-Analyzer數(shù)據(jù)顯示無線信號覆蓋距離完全足夠。一般認(rèn)為節(jié)點(diǎn)接收機(jī)可能存在問題。

　　圖5 ZigBee Analyser對無線信道進(jìn)行評估

　　第二步：對該故障節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)測試，但未發(fā)現(xiàn)任何問題，但在該節(jié)點(diǎn)附件，進(jìn)行信號強(qiáng)度捕獲時，卻發(fā)現(xiàn)其中一個路由節(jié)點(diǎn)存在下行信號弱，且臨近終端的接收靈敏度，而到該路由節(jié)點(diǎn)同等距離的其他方位信號強(qiáng)度卻正常。如下所示，問題的目標(biāo)確定在附件編號為0X0007的路由器。

　　圖6 路由節(jié)點(diǎn)下行數(shù)據(jù)分析

　　針對路由器信號進(jìn)行分析，大概可以得出這樣一個結(jié)論，0x0007路由節(jié)點(diǎn)存在信號輻射不均勻的情況，其方向圖類似于下圖所示，由于該故障節(jié)點(diǎn)(其實(shí)該節(jié)點(diǎn)并無問題)剛好處于路由器信號輻射盲區(qū)，且附件無復(fù)用路由器，導(dǎo)致下行數(shù)據(jù)無法正常到達(dá)。

　　圖7 路由節(jié)點(diǎn)方向圖示意

　　在區(qū)域內(nèi)尋找到該路由節(jié)點(diǎn)，對其進(jìn)行詳細(xì)的檢查，其實(shí)路由設(shè)備同樣工作一切正常，功能、性能同樣也并未發(fā)現(xiàn)異常，重前面的分析其實(shí)我們即可較準(zhǔn)確的將問題集中在天線上，進(jìn)過對天線的檢查，發(fā)現(xiàn)天線底座吸盤掉落，而用膠帶固定，其實(shí)這已經(jīng)嚴(yán)重影響天線的完整性，導(dǎo)致駐波及天線的方向性都收到嚴(yán)重影響，而該問題又不會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)嚴(yán)重故障，且一般很難發(fā)現(xiàn)。

　　圖8 路由節(jié)天線部件不完整導(dǎo)致信號輻射不均勻

　　當(dāng)然，以上只是其中極小的一個滴灌區(qū)域的ZigBee網(wǎng)絡(luò)檢測例子，其它滴灌區(qū)域還有更多網(wǎng)絡(luò)檢測譬如：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析、信號穩(wěn)定性測試、數(shù)據(jù)報文分析、通道及能量掃描、節(jié)點(diǎn)信號輸出一致性測試(ZigBee模塊來料檢驗(yàn)必備，現(xiàn)場其中一個區(qū)域老項(xiàng)目使用某供應(yīng)商的ZigBee模塊，由于一致性存在很大出入，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)存在大面積故障)等等，由于篇幅所限，后續(xù)再向大家分享!