本實用新型涉及一種基于多種無線網絡協(xié)議混合組網的多功能無線中繼器，以及應該該中繼器的系統(tǒng)，屬于無線通信組網技術領域。

背景技術：

工業(yè)應用場景中的信息傳輸，需要具有高的可靠性，可維護，可管理。目前，工業(yè)局域網和無線傳感器網絡在覆蓋范圍內的信息傳輸主要是通過無線傳輸例如WiFi，但是這些傳輸設備都有一個共通的缺陷就是只含有其中一種特定的通信方式，因此需要增加不同的通信連接就必須新增相對應的連接設備，這種一對一連接的設計無論是架設成本還是網間信息傳輸效率均已經逐漸不能滿足日益復雜的應用連接場景要求。本實用新型的技術方案，還可在單個無線網絡功能缺失時，通過其他無線網絡的多路徑方式實現(xiàn)可靠通信。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型所解決的技術問題在于提供一種能夠實現(xiàn)多協(xié)議相互自動連接組網的多功能無線中繼器。

本實用新型專利是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

混合組網方式的覆蓋范圍內，是WIFI、藍牙和ZigBee多重覆蓋的。一種多功能無線中繼器，可以實現(xiàn)局部加強覆蓋和臨時或移動場景的延伸覆蓋。

所述多功能中繼器，包含在塑料殼體之內。殼體，包括面殼和底殼。在底殼內固定安置有用于終端控制的多功能控制器，多功能控制器通過連接線分別連接電源輸入模塊、無線通信模塊和有線數(shù)據(jù)傳輸模塊；

電源輸入模塊包括電源以及用于控制電源供電的電源管理模塊，電源管理模塊通過連接線連接多功能控制器；

網絡通信模塊包括WIFI模塊、藍牙模塊和ZigBee模塊，WIFI模塊、藍牙模塊和ZigBee模塊分別通過連接線連接多功能控制器；

有線數(shù)據(jù)傳輸模塊包括以太網連接模塊和USB連接模塊，以太網連接模塊和USB連接模塊分別通過連接線連接多功能控制器；

其中電源管理模塊、WIFI模塊、藍牙模塊、ZigBee模塊均集成在一塊PCBA電路板上，集成化設計降低了設備的生產成本的同時縮小了產品體積。

底殼和面殼，皆采用工程塑料材質，采用常見的超聲波膠合工藝封合；內部所有組件，都完整固定在封合后的殼體內。

本實用新型進一步限定的技術方案為：

進一步的，WIFI模塊通過WIFI天線與外部設備通訊連接，藍牙模塊通過藍牙天線與外部設備通訊連接， ZigBee模塊通過ZigBee天線與外部設備通訊連接，其中WIFI模塊、藍牙模塊、ZigBee模塊、藍牙天線、ZigBee天線均集成在一塊PCBA電路板上，WIFI天線外延出PCBA電路板外獨立貼合底殼。

進一步的，電源為AC插頭和/或內置電池，設備可以根據(jù)實際使用場景的不同，由電源控制模塊控制而自動切換。在常見的固定使用場景之中，可折疊的AC插腳展開后，安插在墻面的電源插座上，由市電供電；在臨時和或移動場景之中，事先將殼體內置的可充電電池組件（通過USB接口）充電，將多功能中繼器放置于移動場景的路線上，即可實現(xiàn)移動場景的電池供電工作，也實現(xiàn)了混合網絡的延伸覆蓋。

進一步的，還包括LED狀態(tài)指示燈，LED狀態(tài)指示燈直接連接到多功能控制器內部PCBA上，通過殼體的留孔而外露部分頂部，不同的發(fā)光強度和或顏色來區(qū)別指示多功能中繼器的工作狀態(tài)。LED狀態(tài)指示燈可以為多個，用于指示每個模塊的工作狀態(tài)。

進一步的，LED狀態(tài)指示燈與電源管理模塊、藍牙模塊、ZigBee模塊、藍牙天線、ZigBee天線集成在一塊PCBA電路板上，WIFI天線外延出PCBA電路板外獨立貼合底殼，這樣一體設計可以保證設備的整體運用高效。

進一步的，以太網連接模塊通過置于殼體外的以太網連接口連接外部網絡設備；USB連接模塊通過置于殼體外的USB插接口與外部的USB設備插接連接。

一種應用多功能無線中繼器的混合組網工業(yè)應用系統(tǒng)；包括相互通訊連接的WIFI系統(tǒng)端、接入設備、多功能無線中繼器和無線智能終端；

其中WIFI系統(tǒng)端，包括至少1個WIFI網絡通信控制器（包括但不限于：工業(yè)計算機，服務器）和/或云端服務器，以及WIFI無線網絡的系統(tǒng)軟件；

接入設備包括：交換機，AC控制器，接入點AP和網絡鏈路（電纜，光纖）；

WIFI無線智能終端（包括但不限于：平板電腦，工業(yè)掌上電腦）及與其配套的無線終端設備，可實現(xiàn)使用者在終端之間的實時通信（包含但不限于語音通話），WIFI無線智能終端包括：藍牙中心節(jié)點和終端，ZigBee協(xié)調器和終端，多模通信協(xié)議和應用軟件，組成藍牙和ZigBee中心節(jié)點控制管理延伸網絡；

多功能無線中繼器包括：外殼和至于外殼內通過連接線分別連接電源輸入模塊、無線通信模塊和有線數(shù)據(jù)傳輸模塊；

在WIFI無線網絡和延伸網絡中的，至少一套藍牙延伸網絡設備，必須包括：1個藍牙中心節(jié)點（嵌入在WIFI智能終端中），若干個中間節(jié)點和終端設備，以組成藍牙延伸網絡。

上述的系統(tǒng)是一體化的，統(tǒng)一進行控制和管理。WIFI控制中心負責整個系統(tǒng)的控制管理，WIFI智能終端負責藍牙和ZigBee延伸網絡的控制管理，但所有數(shù)據(jù)都上傳到WIFI控制中心存儲和或云端服務器存儲。

進一步，混合組網系統(tǒng)中，在使用場景的覆蓋區(qū)域，布設有WIFI、藍牙和ZigBee三種通信鏈路設備，實現(xiàn)了多重覆蓋，且互為冗余和備份，確保了無線通信網絡的通信可靠性；

更進一步地，在使用場景的延伸區(qū)域，布設有藍牙和ZigBee兩種通信鏈路設備，且互為冗余和備份，確保了延伸網絡的通信可靠性；

再進一步地，所述系統(tǒng)的控制中心，其應用軟件能根據(jù)鏈路的情況，調節(jié)不同的鏈路來實現(xiàn)可靠通信；所述調節(jié)，存在兩種調節(jié)方式：一，在藍牙和ZigBee鏈路之間調節(jié)；二，在藍牙或ZigBee鏈路之中，采用不同的路徑，實現(xiàn)延伸網絡內部的鏈路閉環(huán)和優(yōu)化。

再進一步，系統(tǒng)的控制中心，其應用軟件能夠根據(jù)鏈路的情況，調節(jié)不同的通信內容來實現(xiàn)可靠通信；特別示例（但不限于示例應用）：WIFI鏈路完備，即進行高密度視頻通信；藍牙鏈路完備，即進行語音通話；而延伸鏈路僅僅可實現(xiàn)ZigBee鏈路通信時，就只能進行低容量內容通信（包含但不限于字符串、文本信息和語音錄音）。

再進一步地，系統(tǒng)的WIFI智能終端，其應用軟件能根據(jù)延伸網絡鏈路的情況，調節(jié)不同的鏈路和通信內容來實現(xiàn)延伸網絡的可靠通信；而且，在WIFI無線智能終端的使用者為自然人時，能夠實現(xiàn)使用者之間的實時可靠通信。特別示例（但不限于示例應用）：所述混合組網系統(tǒng)應用于醫(yī)院，WIFI智能終端承載智能呼叫系統(tǒng),混合組網的延伸鏈路之中，必須保持用戶之間語音通話的暢通。

還有，特別地設計：所述系統(tǒng)延伸網絡鏈路的藍牙和ZigBee鏈路中間節(jié)點設備，都是采用低功耗標準協(xié)議，采用電池供電方式即可實現(xiàn)緊急和或臨時組成延伸網絡鏈路的方案。特別示例（但不限于示例應用）：所述混合組網應用于醫(yī)院，WIFI智能終端承載智能呼叫系統(tǒng),混合組網鏈路處于地下室至急診室（或者手術室至ICU移動場景中），可將電池供電的藍牙和ZigBee模塊放置于臨時使用場景路徑上的有限幾個地點，即可實現(xiàn)臨時場景（或緊急場景）中通信鏈路的可靠暢通，即：移動病床上的醫(yī)護平板電腦與護士站（或醫(yī)生工作站）平板電腦，通過藍牙和或ZigBee延伸網絡鏈路，進行病患生理數(shù)據(jù)的及時上傳和醫(yī)護人員之間的語音通話。

本實用新型的有益效果為：本實用新型提供的多功能無線中繼器能夠應用于混合組網方法及工業(yè)應用系統(tǒng)，不僅能實現(xiàn)了使用場景的多重鏈路覆蓋和可靠通信，而且也實現(xiàn)了延伸網絡的復合覆蓋和無線物聯(lián)網的可靠通信，滿足了工業(yè)應用場景之中的高可靠性通信要求；同時，在WIFI網絡智能終端的用戶之間，還能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時、綜合通信。完全滿足工業(yè)應用的智慧小區(qū)（比如：智慧醫(yī)院，智慧小區(qū)）場景，尤其是臨時和移動場景，所需的人員通信和物聯(lián)網數(shù)據(jù)通信的綜合要求，可以低成本且方便地推廣應用。相比較于單一鏈路無線通信網絡，其可靠性明顯優(yōu)越。

附圖說明

為了使本實用新型的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本實用新型提供如下附圖進行說明：

圖1 為本混合組網方法的功能框圖；

圖2 為本混合組網應用系統(tǒng)的功能結構圖；

圖3 為本混合組網應用系統(tǒng)多功能中繼器的功能框圖；

圖4 為本混合組網應用系統(tǒng)多功能中繼器的結構圖

圖5 為本混合組網應用系統(tǒng)的使用場景的示意圖。

圖中：電池（1），AC插頭（2），電源管理模塊（3），PCBA（4），WIFI天線（5），藍牙模塊（6），ZigBee模塊（7），USB接口（8），以太網接口（9），WIFI模塊（10），底殼（11），藍牙天線（12），ZigBee天線（13），LED狀態(tài)指示燈（14）。

具體實施方式

下面將結合附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。

圖1 為本混合組網工業(yè)應用系統(tǒng)的整體功能結構圖，如圖所示，展示了混合組網方法的功能框圖，其中包含了：

1、WIFI網絡鏈路 由WIFI系統(tǒng)端、網絡鏈路設備和若干個WIFI智能終端組成；

2、藍牙網絡鏈路 藍牙中心節(jié)點（嵌入在智能終端內部的藍牙模塊）、若干個中間節(jié)點和若干個藍牙終端設備組成；

3、ZigBee網絡鏈路由ZigBee協(xié)調器（嵌入在智能終端內部的ZigBee模塊）、若干個路由器、若干個ZigBee終端設備；

4、一體化的智能終端，是混合組網網絡的終端設備；也是延伸覆蓋網絡的多功能上位機（如圖2所示）。

混合組網之中，如果WIFI網絡覆蓋的某些場景邊緣信號強度不是足夠好，即可部署WIFI網絡標準之中WDS協(xié)議的中間節(jié)點設備（一個或若干個，根據(jù)場景需要），以便達成所有使用場景范圍WIFI信號完好覆蓋。

若干個WIFI智能終端（A1,...,An），可以處于使用場景的不同區(qū)域并被不同的使用者所使用，例如：醫(yī)院場景之中，分成病房智能終端、護士站智能終端和醫(yī)生工作站等不同使用者使用的智能終端。

每個WIFI智能終端，在其所在的現(xiàn)場之中，還配備若干個智能配件（包括但不限于：WIFI掃碼器，藍牙手環(huán)，藍牙耳機，WIFI網絡攝像頭，ZigBee終端設備（生命體征監(jiān)測設備））。

如圖2所示，在主要使用場景（醫(yī)院內部或者其他智慧小區(qū)場景）中，WIFI、藍牙和ZigBee三種鏈路是復合覆蓋的，而且是互為冗余和備份的。同時，也可以通過不同的鏈路傳輸不同的數(shù)據(jù)。

在WIFI網絡覆蓋的主使用場景邊緣，接入點AP1不能與智能終端A1正常通信，部署WIFI WDS中間節(jié)點Wn之后，加強該區(qū)域信號，從而改善為正常通信。

在WIFI網絡覆蓋的使用場景邊緣，某個智能終端還作為藍牙和ZigBee延伸覆蓋網絡的控制中心（藍牙中心節(jié)點和ZigBee協(xié)調器），控制延伸網絡的通信；而且,可以進行延伸網絡與WIFI網絡之間的數(shù)據(jù)轉接。

在某個無線鏈路工作不正常時，其他鏈路可以繼續(xù)正常工作，確保整個場景之中的網絡通信的牢靠度。比如：WIFI工作不正常時，在延伸網絡暢通時，兩個智能終端可以通過藍牙和ZigBee轉接數(shù)據(jù)、保持語音通話。

在一些臨時場景，比如：不常用的工作室（WIFI網絡未覆蓋），建筑物之間場地等，即可在其最近的、部署有混合組網鏈路的建筑物邊緣，重新布設多功能中繼器（如圖3，圖4所示，含WDS中間節(jié)點、藍牙中間節(jié)點和ZigBee路由器），即可實現(xiàn)混合網鏈路的延伸覆蓋，達成臨時場景之中混合網絡通信正常。

在一些移動場景，比如：病床推動到手術室途中，從急診室到手術室、住院部途中等，只需要臨時在沿途布設有限個電池供電的藍牙中間節(jié)點和或ZigBee路由器，即可實現(xiàn)移動場景沿途的延伸網絡

如圖3 所示，展示了多功能中繼器的功能框圖。多功能中繼器，具有WIFI模塊10、藍牙模塊6和ZigBee模塊7，在各自組網之中起通信鏈路中繼作用。多功能中繼器，一般采用市電供電（AC插頭2接入）；在斷電或者移動場景之中，多功能中繼器可以單獨使用自帶的電池1供電，繼續(xù)工作；相應地，只保留低耗電的藍牙和ZigBee鏈路。

如圖4所示，展示了多功能中繼器的內部結構。多功能中繼器底殼11中放置了電池1、AC插頭2、PCBA電路板4和WIFI天線5。

多功能中繼器的PCBA組件中，包含的電路模塊主要有：3-電源管理模塊、6-藍牙模塊、10-WIFI模塊、12-藍牙天線、7-ZigBee模塊、13-ZigBee天線、和14-LED狀態(tài)指示燈。

多功能中繼器可以通過9-以太網接口連接外網WAN，通過8-USB接口下載軟件和進行設置組網的藍牙和ZigBee延伸網絡的運行；包括根據(jù)延伸網絡的實際情況調節(jié)鏈路和傳送內容；還能夠控制管理延伸網絡內部、與智能終端之間，以及與WIFI局域網、外部廣域網（WAN）之間的數(shù)據(jù)通信。

為了更加詳細地描述特殊場景的實際使用情況，特別給出如下實施例1：

示例1：如圖5所示，主使用場景為醫(yī)院住院部病房，臨時場景為手術室。當病人需要手術時，護士站智能終端（含其PAN終端設備）隨病床移動到手術室（以及返回病房）過程中，恰逢停電。

按照系統(tǒng)設計方案，在移動路徑上的某些地點布設多功能中繼器（電池供電的藍牙中間節(jié)點和ZigBee路由器），與同是電池供電的WIFI智能終端形成臨時網絡鏈路，可保持病人移動過程中各個智能終端（護士站智能終端、病人智能終端和醫(yī)生工作站智能終端）之間的通信暢通。

而且，根據(jù)鏈路的實際情況，或保持保持語音通話（藍牙鏈路正常），或僅限于傳輸最低容量的字符串和文本信息（僅有ZigBee鏈路正常，僅傳輸病人的生理特征監(jiān)測數(shù)據(jù)）。

最后說明的是，實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經對本實用新型進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本實用新型權利要求書所限定的范圍。