本實(shí)用新型涉及一種基于多種無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議混合組網(wǎng)的多功能無線中繼器，以及應(yīng)該該中繼器的系統(tǒng)，屬于無線通信組網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

工業(yè)應(yīng)用場景中的信息傳輸，需要具有高的可靠性，可維護(hù)，可管理。目前，工業(yè)局域網(wǎng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在覆蓋范圍內(nèi)的信息傳輸主要是通過無線傳輸例如WiFi，但是這些傳輸設(shè)備都有一個(gè)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(yīng)的連接設(shè)備，這種一對一連接的設(shè)計(jì)無論是架設(shè)成本還是網(wǎng)間信息傳輸效率均已經(jīng)逐漸不能滿足日益復(fù)雜的應(yīng)用連接場景要求。本實(shí)用新型的技術(shù)方案，還可在單個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)功能缺失時(shí)，通過其他無線網(wǎng)絡(luò)的多路徑方式實(shí)現(xiàn)可靠通信。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)多協(xié)議相互自動(dòng)連接組網(wǎng)的多功能無線中繼器。

本實(shí)用新型專利是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

混合組網(wǎng)方式的覆蓋范圍內(nèi)，是WIFI、藍(lán)牙和ZigBee多重覆蓋的。一種多功能無線中繼器，可以實(shí)現(xiàn)局部加強(qiáng)覆蓋和臨時(shí)或移動(dòng)場景的延伸覆蓋。

所述多功能中繼器，包含在塑料殼體之內(nèi)。殼體，包括面殼和底殼。在底殼內(nèi)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(wǎng)絡(luò)通信模塊包括WIFI模塊、藍(lán)牙模塊和ZigBee模塊，WIFI模塊、藍(lán)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(wǎng)連接模塊和USB連接模塊，以太網(wǎng)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(lán)牙模塊、ZigBee模塊均集成在一塊PCBA電路板上，集成化設(shè)計(jì)降低了設(shè)備的生產(chǎn)成本的同時(shí)縮小了產(chǎn)品體積。

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

本實(shí)用新型進(jìn)一步限定的技術(shù)方案為：

進(jìn)一步的，WIFI模塊通過WIFI天線與外部設(shè)備通訊連接，藍(lán)牙模塊通過藍(lán)牙天線與外部設(shè)備通訊連接， ZigBee模塊通過ZigBee天線與外部設(shè)備通訊連接，其中WIFI模塊、藍(lán)牙模塊、ZigBee模塊、藍(lán)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(dú)立貼合底殼。

進(jìn)一步的，電源為AC插頭和/或內(nèi)置電池，設(shè)備可以根據(jù)實(shí)際使用場景的不同，由電源控制模塊控制而自動(dòng)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(shí)和或移動(dòng)場景之中，事先將殼體內(nèi)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(dòng)場景的路線上，即可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)場景的電池供電工作，也實(shí)現(xiàn)了混合網(wǎng)絡(luò)的延伸覆蓋。

進(jìn)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(nèi)部PCBA上，通過殼體的留孔而外露部分頂部，不同的發(fā)光強(qiáng)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(gè)，用于指示每個(gè)模塊的工作狀態(tài)。

進(jìn)一步的，LED狀態(tài)指示燈與電源管理模塊、藍(lán)牙模塊、ZigBee模塊、藍(lán)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(dú)立貼合底殼，這樣一體設(shè)計(jì)可以保證設(shè)備的整體運(yùn)用高效。

進(jìn)一步的，以太網(wǎng)連接模塊通過置于殼體外的以太網(wǎng)連接口連接外部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；USB連接模塊通過置于殼體外的USB插接口與外部的USB設(shè)備插接連接。

一種應(yīng)用多功能無線中繼器的混合組網(wǎng)工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)；包括相互通訊連接的WIFI系統(tǒng)端、接入設(shè)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(gè)WIFI網(wǎng)絡(luò)通信控制器（包括但不限于：工業(yè)計(jì)算機(jī)，服務(wù)器）和/或云端服務(wù)器，以及WIFI無線網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)軟件；

接入設(shè)備包括：交換機(jī)，AC控制器，接入點(diǎn)AP和網(wǎng)絡(luò)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(shè)備，可實(shí)現(xiàn)使用者在終端之間的實(shí)時(shí)通信（包含但不限于語音通話），WIFI無線智能終端包括：藍(lán)牙中心節(jié)點(diǎn)和終端，ZigBee協(xié)調(diào)器和終端，多模通信協(xié)議和應(yīng)用軟件，組成藍(lán)牙和ZigBee中心節(jié)點(diǎn)控制管理延伸網(wǎng)絡(luò)；

多功能無線中繼器包括：外殼和至于外殼內(nèi)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(wǎng)絡(luò)和延伸網(wǎng)絡(luò)中的，至少一套藍(lán)牙延伸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，必須包括：1個(gè)藍(lán)牙中心節(jié)點(diǎn)（嵌入在WIFI智能終端中），若干個(gè)中間節(jié)點(diǎn)和終端設(shè)備，以組成藍(lán)牙延伸網(wǎng)絡(luò)。

上述的系統(tǒng)是一體化的，統(tǒng)一進(jìn)行控制和管理。WIFI控制中心負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的控制管理，WIFI智能終端負(fù)責(zé)藍(lán)牙和ZigBee延伸網(wǎng)絡(luò)的控制管理，但所有數(shù)據(jù)都上傳到WIFI控制中心存儲(chǔ)和或云端服務(wù)器存儲(chǔ)。

進(jìn)一步，混合組網(wǎng)系統(tǒng)中，在使用場景的覆蓋區(qū)域，布設(shè)有WIFI、藍(lán)牙和ZigBee三種通信鏈路設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了多重覆蓋，且互為冗余和備份，確保了無線通信網(wǎng)絡(luò)的通信可靠性；

更進(jìn)一步地，在使用場景的延伸區(qū)域，布設(shè)有藍(lán)牙和ZigBee兩種通信鏈路設(shè)備，且互為冗余和備份，確保了延伸網(wǎng)絡(luò)的通信可靠性；

再進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)的控制中心，其應(yīng)用軟件能根據(jù)鏈路的情況，調(diào)節(jié)不同的鏈路來實(shí)現(xiàn)可靠通信；所述調(diào)節(jié)，存在兩種調(diào)節(jié)方式：一，在藍(lán)牙和ZigBee鏈路之間調(diào)節(jié)；二，在藍(lán)牙或ZigBee鏈路之中，采用不同的路徑，實(shí)現(xiàn)延伸網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的鏈路閉環(huán)和優(yōu)化。

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

再進(jìn)一步地，系統(tǒng)的WIFI智能終端，其應(yīng)用軟件能根據(jù)延伸網(wǎng)絡(luò)鏈路的情況，調(diào)節(jié)不同的鏈路和通信內(nèi)容來實(shí)現(xiàn)延伸網(wǎng)絡(luò)的可靠通信；而且，在WIFI無線智能終端的使用者為自然人時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)使用者之間的實(shí)時(shí)可靠通信。特別示例（但不限于示例應(yīng)用）：所述混合組網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用于醫(yī)院，WIFI智能終端承載智能呼叫系統(tǒng),混合組網(wǎng)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(shè)計(jì)：所述系統(tǒng)延伸網(wǎng)絡(luò)鏈路的藍(lán)牙和ZigBee鏈路中間節(jié)點(diǎn)設(shè)備，都是采用低功耗標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，采用電池供電方式即可實(shí)現(xiàn)緊急和或臨時(shí)組成延伸網(wǎng)絡(luò)鏈路的方案。特別示例（但不限于示例應(yīng)用）：所述混合組網(wǎng)應(yīng)用于醫(yī)院，WIFI智能終端承載智能呼叫系統(tǒng),混合組網(wǎng)鏈路處于地下室至急診室（或者手術(shù)室至ICU移動(dòng)場景中），可將電池供電的藍(lán)牙和ZigBee模塊放置于臨時(shí)使用場景路徑上的有限幾個(gè)地點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)臨時(shí)場景（或緊急場景）中通信鏈路的可靠暢通，即：移動(dòng)病床上的醫(yī)護(hù)平板電腦與護(hù)士站（或醫(yī)生工作站）平板電腦，通過藍(lán)牙和或ZigBee延伸網(wǎng)絡(luò)鏈路，進(jìn)行病患生理數(shù)據(jù)的及時(shí)上傳和醫(yī)護(hù)人員之間的語音通話。

本實(shí)用新型的有益效果為：本實(shí)用新型提供的多功能無線中繼器能夠應(yīng)用于混合組網(wǎng)方法及工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，不僅能實(shí)現(xiàn)了使用場景的多重鏈路覆蓋和可靠通信，而且也實(shí)現(xiàn)了延伸網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合覆蓋和無線物聯(lián)網(wǎng)的可靠通信，滿足了工業(yè)應(yīng)用場景之中的高可靠性通信要求；同時(shí)，在WIFI網(wǎng)絡(luò)智能終端的用戶之間，還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、綜合通信。完全滿足工業(yè)應(yīng)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(shí)和移動(dòng)場景，所需的人員通信和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信的綜合要求，可以低成本且方便地推廣應(yīng)用。相比較于單一鏈路無線通信網(wǎng)絡(luò)，其可靠性明顯優(yōu)越。

附圖說明

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

圖1 為本混合組網(wǎng)方法的功能框圖；

圖2 為本混合組網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖；

圖3 為本混合組網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)多功能中繼器的功能框圖；

圖4 為本混合組網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)多功能中繼器的結(jié)構(gòu)圖

圖5 為本混合組網(wǎng)應(yīng)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(lán)牙模塊（6），ZigBee模塊（7），USB接口（8），以太網(wǎng)接口（9），WIFI模塊（10），底殼（11），藍(lán)牙天線（12），ZigBee天線（13），LED狀態(tài)指示燈（14）。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

圖1 為本混合組網(wǎng)工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的整體功能結(jié)構(gòu)圖，如圖所示，展示了混合組網(wǎng)方法的功能框圖，其中包含了：

1、WIFI網(wǎng)絡(luò)鏈路 由WIFI系統(tǒng)端、網(wǎng)絡(luò)鏈路設(shè)備和若干個(gè)WIFI智能終端組成；

2、藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)鏈路 藍(lán)牙中心節(jié)點(diǎn)（嵌入在智能終端內(nèi)部的藍(lán)牙模塊）、若干個(gè)中間節(jié)點(diǎn)和若干個(gè)藍(lán)牙終端設(shè)備組成；

3、ZigBee網(wǎng)絡(luò)鏈路由ZigBee協(xié)調(diào)器（嵌入在智能終端內(nèi)部的ZigBee模塊）、若干個(gè)路由器、若干個(gè)ZigBee終端設(shè)備；

4、一體化的智能終端，是混合組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備；也是延伸覆蓋網(wǎng)絡(luò)的多功能上位機(jī)（如圖2所示）。

混合組網(wǎng)之中，如果WIFI網(wǎng)絡(luò)覆蓋的某些場景邊緣信號強(qiáng)度不是足夠好，即可部署WIFI網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)之中WDS協(xié)議的中間節(jié)點(diǎn)設(shè)備（一個(gè)或若干個(gè)，根據(jù)場景需要），以便達(dá)成所有使用場景范圍WIFI信號完好覆蓋。

若干個(gè)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(hù)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(gè)WIFI智能終端，在其所在的現(xiàn)場之中，還配備若干個(gè)智能配件（包括但不限于：WIFI掃碼器，藍(lán)牙手環(huán)，藍(lán)牙耳機(jī)，WIFI網(wǎng)絡(luò)攝像頭，ZigBee終端設(shè)備（生命體征監(jiān)測設(shè)備））。

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

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

在WIFI網(wǎng)絡(luò)覆蓋的使用場景邊緣，某個(gè)智能終端還作為藍(lán)牙和ZigBee延伸覆蓋網(wǎng)絡(luò)的控制中心（藍(lán)牙中心節(jié)點(diǎn)和ZigBee協(xié)調(diào)器），控制延伸網(wǎng)絡(luò)的通信；而且,可以進(jìn)行延伸網(wǎng)絡(luò)與WIFI網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接。

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

在一些臨時(shí)場景，比如：不常用的工作室（WIFI網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)鏈路的建筑物邊緣，重新布設(shè)多功能中繼器（如圖3，圖4所示，含WDS中間節(jié)點(diǎn)、藍(lán)牙中間節(jié)點(diǎn)和ZigBee路由器），即可實(shí)現(xiàn)混合網(wǎng)鏈路的延伸覆蓋，達(dá)成臨時(shí)場景之中混合網(wǎng)絡(luò)通信正常。

在一些移動(dòng)場景，比如：病床推動(dòng)到手術(shù)室途中，從急診室到手術(shù)室、住院部途中等，只需要臨時(shí)在沿途布設(shè)有限個(gè)電池供電的藍(lán)牙中間節(jié)點(diǎn)和或ZigBee路由器，即可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)場景沿途的延伸網(wǎng)絡(luò)

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(lán)牙模塊6和ZigBee模塊7，在各自組網(wǎng)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(dòng)場景之中，多功能中繼器可以單獨(dú)使用自帶的電池1供電，繼續(xù)工作；相應(yīng)地，只保留低耗電的藍(lán)牙和ZigBee鏈路。

如圖4所示，展示了多功能中繼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。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(lán)牙模塊、10-WIFI模塊、12-藍(lán)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(wǎng)接口連接外網(wǎng)WAN，通過8-USB接口下載軟件和進(jìn)行設(shè)置組網(wǎng)的藍(lán)牙和ZigBee延伸網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行；包括根據(jù)延伸網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況調(diào)節(jié)鏈路和傳送內(nèi)容；還能夠控制管理延伸網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部、與智能終端之間，以及與WIFI局域網(wǎng)、外部廣域網(wǎng)（WAN）之間的數(shù)據(jù)通信。

為了更加詳細(xì)地描述特殊場景的實(shí)際使用情況，特別給出如下實(shí)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(shí)場景為手術(shù)室。當(dāng)病人需要手術(shù)時(shí)，護(hù)士站智能終端（含其PAN終端設(shè)備）隨病床移動(dòng)到手術(shù)室（以及返回病房）過程中，恰逢停電。

按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，在移動(dòng)路徑上的某些地點(diǎn)布設(shè)多功能中繼器（電池供電的藍(lán)牙中間節(jié)點(diǎn)和ZigBee路由器），與同是電池供電的WIFI智能終端形成臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)鏈路，可保持病人移動(dòng)過程中各個(gè)智能終端（護(hù)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(shí)際情況，或保持保持語音通話（藍(lán)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(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本實(shí)用新型權(quán)利要求書所限定的范圍。