WiiMesh 无线组网



WiiMesh是一种无线网络,它让分布在监控现场的传感器、网关、服务器能够相互通信。


WiiMesh包含以下组件:

  • WiiMine:传感单元,负责数据采集、状态监测;
  • WiiGate:无线网关,负责信号中继和网络协议转换;
  • WiiCarrier:现场服务器,部署在现场,实现分布式计算和存储;
  • WiiCloud:云端服务器,包含数据计算、储存、消息推送等功能;
  • WiiMatrix:算法与分析(纯软件),运行于WiiCarrier和WiiCloud;
  • Mobiles & displays:用户终端,包含各类移动设备和显示设备;

应用领域

  • 适用于大范围的信号覆盖和监控:
    • 机械设备状态监控;
    • 农业、气候等环境监控;
    • 物流、仓储等货品监控;
    • 企业资产监控;

优势与特性

  • 支持433MHz/2.4GHz/蓝牙/WiFi;
  • 大范围、远距离、多节点无线通信;
  • 自动组网,分布式计算,易于维护;
  • 低功耗设计,续航时间1年以上;
  • 可防水、防爆、耐低温;

网络拓展

WiiMesh具有十分灵活的网络拓展方式。

比如,现要对区域B建立传感器网络,只需在区域B部署WiiMine(传感单元)、WiiGate(无线网关)、WiiCarrier(现场服务器)即可:

假设区域B.1中有部分WiiMine的信号不理想(信号干扰、衰减等原因),只需在该区域新增WiiGate即可:

WiiGate的作用类似蜂窝移动通信中的基站,在WiiMine密集的地区,通过增加WiiGate进行扩容,在WiiMine稀疏的地区,通过部署WiiGate以建立连接。一般情况下,一台WiiGate可以支持200个WiiMine。

WiiMesh包含了设备发现、加入组、生成树、路由等组网协议,所以,新部署的设备能够自动组网,无需人工干预。

长距离通信

当监控区域之间相隔很远,为了增加通信距离,在WiiGate、WiiCarrier上采用定向天线。

定向天线具有较高的增益,可以使通信距离增加300~2000米。

分布式计算

传感器每天产生大量的数据,如果这些数据都上传云端,将需要庞大的流量和带宽。

为了解决这一问题,引入“现场服务器”的概念。WiiCarrier是小型/微型的服务器,具有一定的计算和存储资源,它同WiiMine、WiiGate一起部署在现场。WiiMine采集的数据先经WiiCarrier处理,再将处理的“结果”交付云端(WiiCloud),以此节省流量和带宽费用。

WiiMatrix运行于WiiCarrier和WiiCloud之上,它是一个分布式的计算体系,可以让各个WiiCarrier和WiiCloud协同工作。


管理和运维

WiiMesh是一个复杂系统,我们尽量让它的管理/运维工作“轻量化”,这体现在几个方面:

  • 无线组网:在组网的时候,WiiMesh可以自动地增减设备、设定角色、选择路由等;
  • 设备管理:可以方便地查看状态(如电量)、设置参数(如采样率)或进行空中升级等;
  • 数据备份:只需要插上U盘,就可以对WiiCarrier上的分布式数据库进行备份或还原;
  • 消息推送:支持多种渠道的消息推送,如微信、邮件、短信,让用户及时收到状态更新;
  • 紧急情况:WiiGate/Carrier有备用电源,就算现场完全掉电,仍可持续监控和推送消息;

主要参数
名称 内容
 传输距离 2.4GHz/BLE: 0.5-15m;
433MHz: 30-1000m;(无PA)
 天线规格 2.4GHz, 433MHz
 天线增益 10~24dBi(可配)
 续航时间 1年以上(WiiMine的典型值) 
 工作温度  -20℃-+90℃
 安全加密  AES 128bit
 同步采样  支持
 数据上传  每小时一次(典型值)
 多跳(multi-hop) 支持
最大节点数 65535
组网协议 设备发现、生成树、路由等协议
传输速率 250Kbps(典型值)
 消息推送  微信、电邮、短信
移动网络
2G/3G/4G
 空中升级 支持 

(略)