ZigBee与哈密瓜不得不说的故事

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。进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，且全部在通信范围没，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，但未发现任何问题，但在该节点附件，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，由于篇幅所限，后续再向大家分享!

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