無(wú)線(xiàn)傳感ZigBee技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

于瑩瑩

摘 要：隨著我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)期來(lái)臨，而物聯(lián)網(wǎng)的廣泛使用推動(dòng)了無(wú)線(xiàn)傳感ZigBee技術(shù)的全面發(fā)展，傳統(tǒng)模式下無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際要求，應(yīng)該針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的特殊性，積極引進(jìn)ZigBee技術(shù)，以此實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)信息的信息通信。文章分別介紹了物聯(lián)網(wǎng)以及ZigBee技術(shù)，以此作為基礎(chǔ)，總結(jié)出ZigBee技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)傳感;ZigBee技術(shù);物聯(lián)網(wǎng);網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)

0 引言

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)整體水平的不斷發(fā)展和提升，現(xiàn)階段5G信息通信模式的出現(xiàn)，為物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展提供了有力的基礎(chǔ)理論支持。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)以及信息通信技術(shù)的發(fā)展，為世界范圍內(nèi)的工業(yè)發(fā)展帶來(lái)了全新提升。而物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)在未來(lái)還將實(shí)現(xiàn)原創(chuàng)類(lèi)型的技術(shù)突破，推出智能家電、智能電力網(wǎng)絡(luò)以及智能化汽車(chē)等技術(shù)創(chuàng)新成果，最終構(gòu)成全面互聯(lián)網(wǎng)的整體系統(tǒng)局面。

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行從本質(zhì)上看屬于一種網(wǎng)絡(luò)連接理念，其主要運(yùn)行目的是將信息流通以及設(shè)備感應(yīng)與互聯(lián)網(wǎng)相互連接，進(jìn)而有效完成物體與物體、人與物體的直接連接，最終在此基礎(chǔ)上，構(gòu)成相互連接的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系。在實(shí)際操作和運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，物聯(lián)網(wǎng)模式的主要優(yōu)勢(shì)是針對(duì)物品對(duì)象進(jìn)行全面管理，故物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建需要在移動(dòng)信息通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展系統(tǒng)優(yōu)化和完善，其中RFID電子技術(shù)起到了重要作用，具有現(xiàn)實(shí)意義。換句話(huà)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系需要在RFID電子技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)展，并且通過(guò)先進(jìn)技術(shù)手段，有效與互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、信息數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及連接技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，以此形成大型應(yīng)用的終端模式，并且以大量移動(dòng)模式標(biāo)簽所連接的網(wǎng)絡(luò)作為運(yùn)作核心。物聯(lián)網(wǎng)模式由于自身的優(yōu)勢(shì)和運(yùn)作特點(diǎn)，在未來(lái)系統(tǒng)操作中會(huì)進(jìn)一步超越互聯(lián)網(wǎng)模式，最終實(shí)現(xiàn)全球化的物聯(lián)網(wǎng)模式覆蓋，最大限度提升社會(huì)發(fā)展以及人們生活水平[1]。

2?ZigBee技術(shù)概述

ZigBee技術(shù)是一種雙向無(wú)線(xiàn)數(shù)傳技術(shù)和系統(tǒng)，具有成本低廉、方面快捷、使用簡(jiǎn)便、能耗低等優(yōu)勢(shì)，受到了世界各個(gè)國(guó)家的積極研究和探索。采用ZigBee技術(shù)的無(wú)線(xiàn)傳送感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，主要的作用是將物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)內(nèi)部目標(biāo)區(qū)域里具有一定特殊功能的微型傳出節(jié)點(diǎn)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)信息通信的模式進(jìn)行相互連接，一旦節(jié)點(diǎn)接收到網(wǎng)絡(luò)管理層的指令，其系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行軟件程序會(huì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)路的選擇、信息接收模塊等相關(guān)功能實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)信息的流通。

ZigBee技術(shù)具有數(shù)據(jù)傳輸速度快、信息通信范圍較小等特點(diǎn)。

2.1 ZigBee技術(shù)網(wǎng)絡(luò)總體容量較大

可以有效應(yīng)用于在不同類(lèi)型和使用方向的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如星狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、片狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等。

2.2 ZigBee技術(shù)運(yùn)作穩(wěn)定性較高

可以最大限度地降低網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)系數(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，可用于用防止碰撞設(shè)備。

2.3 ZigBee技術(shù)安全系數(shù)較高

一旦網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生外部入侵行為，ZigBee技術(shù)可以依靠物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控和評(píng)定，具有較高的預(yù)警能力。

2.4 ZigBee技術(shù)的整體功能消耗較低

在實(shí)際運(yùn)作時(shí)可以為設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)提供至少兩種運(yùn)作模式和工作狀態(tài)，其一是設(shè)備激活模式，其二是設(shè)備的休眠狀態(tài)，可以有效滿(mǎn)足設(shè)備的實(shí)際要求。

2.5 ZigBee技術(shù)延時(shí)較低

尤其是對(duì)于從休眠狀態(tài)下轉(zhuǎn)化為激活狀態(tài)的設(shè)備，技術(shù)狀態(tài)切換時(shí)間較短，同樣可以保證較低的延時(shí)。

2.6? ZigBee技術(shù)適用范圍相對(duì)較小

為了保證設(shè)備的運(yùn)作效率和速度，在實(shí)際使用過(guò)程中其范圍數(shù)據(jù)應(yīng)該保證在10～75米之間。

3 ZigBee技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

3.1? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)硬件應(yīng)用

應(yīng)用ZigBee技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)主要由互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議等三個(gè)方面共同組成，其中ZigBee技術(shù)的應(yīng)用在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)硬件設(shè)備、設(shè)備功能以及結(jié)構(gòu)層面等方面，需要根據(jù)不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)方向進(jìn)行詳細(xì)區(qū)分，ZigBee技術(shù)的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)組成包含傳感設(shè)備節(jié)點(diǎn)設(shè)置、管理區(qū)域節(jié)點(diǎn)設(shè)置、信息通信衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)設(shè)置以及用戶(hù)使用界面節(jié)點(diǎn)設(shè)置等。由于信息通信區(qū)域的主要結(jié)構(gòu)組成是負(fù)責(zé)接受或者發(fā)送物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)男畔ⅲ琙igBee技術(shù)無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)組合網(wǎng)絡(luò)成功的關(guān)鍵因素是信息通信區(qū)域的選擇[3]。

3.2? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)軟件應(yīng)用

在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，傳送感應(yīng)節(jié)點(diǎn)通常會(huì)選擇體積較小的嵌入式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其中ZigBee技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中的軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)，需要依靠集成環(huán)境下的系統(tǒng)和軟件作為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)背景。ZigBee技術(shù)的無(wú)線(xiàn)區(qū)域的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要運(yùn)轉(zhuǎn)方向，需要依靠系統(tǒng)結(jié)構(gòu)操作有效實(shí)現(xiàn)，并且其系統(tǒng)的運(yùn)作模式通常使用時(shí)間輪回詢(xún)問(wèn)模式。當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在各個(gè)階層進(jìn)入初始化狀態(tài)時(shí)，整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)將全面進(jìn)入低能耗模式，以此保證系統(tǒng)可以入場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)。一旦系統(tǒng)被激活后，將會(huì)進(jìn)入喚醒狀態(tài)，進(jìn)而開(kāi)展事件的處理。事件處理結(jié)束后，系統(tǒng)會(huì)再次休眠，進(jìn)入低能耗運(yùn)作模式。

3.3? 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用平臺(tái)也被稱(chēng)為系統(tǒng)的應(yīng)答設(shè)備，在運(yùn)作時(shí)可以隨時(shí)切換模式，并且利用EPC功能可以隨時(shí)讓物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)入能耗較低的休眠模式，防止網(wǎng)路平臺(tái)出現(xiàn)不必要的能量損耗。比如：信息收集和閱讀設(shè)備在日常操作時(shí)，一旦接受電子標(biāo)簽或者儀器的數(shù)據(jù)，所經(jīng)過(guò)的天線(xiàn)就發(fā)射出具有一定波長(zhǎng)頻率的信號(hào)，此為無(wú)線(xiàn)電能頻率產(chǎn)生的能量，可將物聯(lián)網(wǎng)工作狀態(tài)激活，并向閱讀設(shè)備發(fā)送屬于物聯(lián)網(wǎng)獨(dú)有的信息代碼，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。如果使用EPC電子模式數(shù)據(jù)標(biāo)簽，則可以幫助閱讀設(shè)備的提高運(yùn)作效率和速度。在物聯(lián)網(wǎng)操作流程中，閱讀設(shè)備是信息和數(shù)據(jù)的承載體，通常是信息流通渠道，主要操作用是為了收集相關(guān)信息，并且將有效信息發(fā)送至數(shù)據(jù)處理和交換系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)技術(shù)處理。

3.4? 系統(tǒng)電力應(yīng)用

ZigBee是物聯(lián)網(wǎng)電力系統(tǒng)的重要組成部分，作用是幫助電力系統(tǒng)節(jié)省基礎(chǔ)能量消耗，從而節(jié)約電力能源，降低經(jīng)濟(jì)成本支出。而在物聯(lián)網(wǎng)使用過(guò)程中的能源節(jié)省，需要針對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的監(jiān)控和管理，詳細(xì)收集設(shè)備用電的信息以及數(shù)據(jù)，以此為基礎(chǔ)針對(duì)信息和設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理的數(shù)據(jù)計(jì)算分析，進(jìn)而針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的電力使用情況實(shí)施技術(shù)引導(dǎo)。而在電力企業(yè)設(shè)備節(jié)能方面進(jìn)行綜合分析，應(yīng)充分了解和分析電力供應(yīng)區(qū)域的用電現(xiàn)狀，有效調(diào)整電力使用峰值負(fù)荷總量，在滿(mǎn)足用戶(hù)電力使用實(shí)際要求的同時(shí)，盡可能減小電力成本。

4?結(jié)語(yǔ)

將ZigBee技術(shù)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，執(zhí)行相關(guān)數(shù)據(jù)信息標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議，可以為物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供結(jié)構(gòu)支持，有效解決無(wú)線(xiàn)傳感在實(shí)際運(yùn)作過(guò)程中可能產(chǎn)生的問(wèn)題和不足。

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（編輯 王永超）