莫玉華
江蘇省常州技師學院電氣工程系 江蘇常州 213032
ZigBee最初預(yù)計的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括消費電子、能源管理、衛(wèi)生保健、家庭自動化、建筑自動化和工業(yè)自動化。隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起,ZigBee又獲得了新的應(yīng)用機會。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)邊緣應(yīng)用最多的就是傳感器或控制單元,這些是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的最基礎(chǔ)最核心最廣泛的單元細胞,而ZigBee能夠在數(shù)千個微小的傳感傳動單元之間相互協(xié)調(diào)實現(xiàn)通信,并且這些單元只需要很少的能量,以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳到另一個節(jié)點,所以它的通信效率非常高。這種技術(shù)低功耗、抗干擾、高可靠、易組網(wǎng)、易擴容,易使用,易維護、便于快速大規(guī)模部署等特點順應(yīng)了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的要求和趨勢。目前來看,物聯(lián)網(wǎng)和ZigBee技術(shù)在智能家居、工業(yè)監(jiān)測和健康保健等方面的應(yīng)用有很大的融合性。
蜜蜂在發(fā)現(xiàn)花叢后會通過一種特殊的肢體語言來告知同伴新發(fā)現(xiàn)的食物源位置等信息,這種肢體語言就是ZigZag行舞蹈,是蜜蜂之間一種簡單傳達信息的方式。借此意義Zigbee作為新一代無線通訊技術(shù)的命名。簡單的說,ZigBee是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò),類似于CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)。ZigBee數(shù)傳模塊類似于移動網(wǎng)絡(luò)基站。通訊距離從標準的75m到幾百米、幾公里,并且支持無限擴展。
每個ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點不僅本身可以作為監(jiān)控對象,例如其所連接的傳感器直接進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控,還可以自動中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳過來的數(shù)據(jù)資料。除此之外,每一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(FFD)還可在自己信號覆蓋的范圍內(nèi),和多個不承擔網(wǎng)絡(luò)信息中轉(zhuǎn)任務(wù)的孤立的子節(jié)點(RFD)無線連接。
ZigBee技術(shù)的安全性較高,其安全性源于其系統(tǒng)性的設(shè)計:采用AES加密(高級加密系統(tǒng)),嚴密程度相當于銀行卡加密技術(shù)的12倍;其次,ZigBee采用蜂巢結(jié)構(gòu)組網(wǎng),每個設(shè)備不僅能通過多個方向與網(wǎng)關(guān)通信,保障網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性;每個設(shè)備還具有無線信號中繼功能,可以接力傳輸通訊信息把無線距離傳到1000米以外。另外,其網(wǎng)絡(luò)容量理論節(jié)點為65300個,能夠滿足家庭網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求,即便是智能小區(qū)、智能樓宇等只需要1個主機就能實現(xiàn)全面覆蓋;最后,ZigBee具備雙向通信的能力,不僅能發(fā)送命令到設(shè)備,同時設(shè)備也會把執(zhí)行狀態(tài)和相關(guān)數(shù)據(jù)反饋回來。此外,ZigBee采用了極低功耗設(shè)計,可以全電池供電,理論上一節(jié)電池能使用2年以上。
1.安全系統(tǒng)
一個安全系統(tǒng)可以包括多個傳感器,包括運動探測器,玻璃破碎傳感器和安全監(jiān)視器。這些設(shè)備需要通過有線或者無線網(wǎng)絡(luò)與中心安全面板進行通信,基于ZigBee的安全系統(tǒng)簡化了安裝和更新的過程。盡管ZigBee的數(shù)據(jù)速率很低,但是它仍然可以無線傳輸圖像,傳輸質(zhì)量也可以接受。例如,Zig-Bee已經(jīng)被用于無線攝影機系統(tǒng),用來在家庭門口記錄來訪者的錄像,并將這些錄像發(fā)送到室內(nèi)一個專用監(jiān)視器上。
2.抄表系統(tǒng)
電表需要定期讀取數(shù)據(jù)來獲取水電費賬單,實現(xiàn)這個目的的一個方法就是在戶主的住宅處手動抄表,并將數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫中。基于ZigBee的自動抄表系統(tǒng)(AMR)能在居民住宅間建立自形成的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),這些住宅的電表都連接到電表公司辦事處。AMR提供了遠程監(jiān)控居民的用電,氣和水情況的機會,并且淘汰了人力每月定期上門抄表的方式。
AMR的作用不僅限于傳輸每月的水電使用數(shù)據(jù),它可以收集更加詳細的使用信息,自動檢測泄露和設(shè)備問題,協(xié)助入侵檢測?;?ZigBee的無線設(shè)備不僅執(zhí)行監(jiān)控任務(wù),他們還可以通過和室內(nèi)的裝置通信來管理使用高峰期。例如,當電量使用激增時,可以暫時關(guān)閉ZigBee電熱水器一段時間來減少高峰期用電量。
3.燈控系統(tǒng)
電燈控制是在室內(nèi)或商業(yè)建筑中使用ZigBee的一個典型例子。在傳統(tǒng)的電燈安裝中,為了實現(xiàn)打開和關(guān)閉電燈,必須從電燈到開關(guān)扯一根電線。例如,安裝一個新壁燈的時候,需要一條新的到開關(guān)的電線。如果壁燈和開關(guān)都配備了ZigBee設(shè)備的話,那么電燈和開關(guān)之間將不再需要電線連接。這樣,室內(nèi)的任何開關(guān)都可以被指派來打開和關(guān)閉一盞特定的電燈。
舉個例子,電燈位于居民建筑的入口處,居住區(qū)和走廊。入口處的墻上開關(guān)可以打開和關(guān)閉4盞燈中的任何一盞,相比之下,居住區(qū)墻上的開關(guān)僅與位于居住區(qū)的電燈進行通信。支持ZigBee的壁燈要比常規(guī)的壁燈更貴,但是它的安裝費用卻較低,因為它不需要額外的電線連接到墻上的開關(guān)。使用無線來遙控電燈已經(jīng)不是一個新的概念,通過確保較長的電池壽命和來自不同經(jīng)銷商的產(chǎn)品的互操作性,ZigBee提供了在可靠的,低成本的網(wǎng)絡(luò)中大范圍實現(xiàn)這個概念的機會。
除了潛在的成本節(jié)省外,在室內(nèi),ZigBee電燈還有其他的好處。例如,嵌入到壁燈內(nèi)的ZigBee設(shè)備可以充當路由器,在房間內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)信息,或者,壁燈可以被編程設(shè)計為當電視打開時變暗。ZigBee燈控機制同樣也已經(jīng)被用于路燈控制。
未來的智能家居將依照人體工程學原理,融合個性需求,將與家居生活有關(guān)的各個子系統(tǒng)如安防、燈光控制、窗簾控制、煤氣閥控制、信息家電、場景聯(lián)動、淋浴器等有機地結(jié)合在一起,通過網(wǎng)絡(luò)化綜合智能控制和管理,實現(xiàn)“以人為本”的全新家居生活體驗并更加的人性化、實用、易用,真正的提高人們的生活品質(zhì)。