介绍zigbee的组成部分及zigbee技术与应用

工程师之余 发表于 2018-10-15 10:44:08 收藏 已收藏
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介绍zigbee的组成部分及zigbee技术与应用

工程师之余 发表于 2018-10-15 10:44:08

ZigBee是一种基于IEEE802.15.4的低功耗、低传输速率、架构简单的短距离无线通信技术,它在自动控制领域的应用正越来越引起业界的瞩目。

Zigbee一词源自蜜蜂群在发现花粉位置时,通过跳ZigZag形舞蹈来告知同伴,达到交换信息的目的。可以说是一种小的动物通过简捷的方式实现“无线”的沟通。人们借此称呼一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术,亦包含寓意。

Zigbee技术并不是完全独有、全新的标准。它的物理层、MAC层和链路层采用了IEEE802.15.4(无线个人区域网)协议标准,但在此基础上进行了完善和扩展。其网络层、应用会聚层和高层应用规范(API)由Zigbee联盟进行了制定。

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Zigbee应用极具优势的地方:

需要无线通信交换信息的低成本装置;

数据的交换量较小、传输的速率要求不高;

功耗要求极低,采用电池供电且需要维持较长时间;

需要多个(尤其是大量)设备组成无线通信网络,主要进行监测和控制的场合。

Zigbee传输距离为数十米,使用频段为免费的2.4GHz与900MHz频段,传输速率为20kbps至250kbps。BobHeile认为,相对于现有的各种无线通信技术,ZigBee技术的低功耗、低速率是最适合作为传感器网络的标准,这将成为未来Zigbee技术主要的发展方向。此外,Zigbee成本低、结构简单、耗电量小等特点,使得利用Zigbee技术组成的网络具备省电、可靠、成本低、容量大、安全、自愈性强等诸多优势,基于Zigbee技术的网状网结构在组网和选择网络路径时更加灵活、自由。

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关于ZigBee行业领域的一些应用

基于Zigbee技术的传感器网络应用非常广泛,可以帮助人们更好地实现生活梦想。

智能家居:Zigbee技术应用在数字家庭中,可使人们随时了解家里的电子设备状态。家里可能都有很多电器和电子设备,如电灯、电视机、冰箱、洗衣机、电脑、空调等等,可能还有烟雾感应、报警器和摄像头等设备,以前我们最多可能就做到点对点的控制,但如果使用了ZigBee技术,可以把这些电子电器设备都联系起来,组成一个网络,甚至可以通过网关连接到Internet,这样用户就可以方便的在任何地方监控自己家里的情况,并且省却了在家里布线的烦恼。 工业控制:工厂环境当中有大量的传感器和控制器,可以利用ZigBee技术把它们连接成一个网络进行监控,加强作业管理,降低成本。

电信应用:在2006年初的时候,意大利电信就宣布她研发了一种集成了ZigBee技术的SIM卡,并命为“ZSIM”。其实这种SIM卡只是把ZigBee集成在电信终端上的一种手段。而ZigBee联盟也在2007年4月发布新闻,说联盟的成员在开发电信相关的应用。如果ZigBee技术真得可以在电信领域开展起来,那么将来用户就可以利用手机来进行移动支付,并且在热点地区可以获得一些感兴趣的信息,如新闻、折扣信息,用户也可以通过定位服务获知自己的位置。虽然现在的GPS定位服务已经做得很好,但却很难支持室内的定位,而ZigBee的定位功能正好弥补这一缺陷。

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自动抄表:抄表可能是大家比较熟悉的事情,像煤气表、电表、水表等等,每个月或每个季度可能都要统计一下读数,报给煤气、电力或者供水公司,然后根据读数来收费。现在在大多数地方还是使用人工的方式来进行抄表,逐家逐户的敲门,很不方便。而ZigBee可以用于这个领域,利用传感器把表的读数转化为数字信号,通过ZigBee网络把读数直接发送到提供煤气或水电的公司。使用ZigBee进行抄表还可以带来其它好处,比如煤气或水电公司可以直接把一些信息发送给用户,或者和节能相结合,当发现能源使用过快的时候可以自动降低使用速度。

传感器网络应用:传感器网络也是最近的一个研究热点,像货物跟踪、建筑物监测、环境保护等方面都有很好的应用前景。传感器网络要求节点低成本、低功耗,并且能够自动组网、易于维护、可靠性高。ZigBee在组网和低功耗方面的优势使得它成为传感器网络应用的一个很好的技术选择。

医疗监护:电子医疗监护是最近的一个研究热点。可用于对家中病人的监控,观察病人状态是否正常以便作出反应。在人体身上安装很多传感器,如测量脉搏、血压,监测健康状况,还有在人体周围环境放置一些监视器和报警器,如在病房环境,这样可以随时对人的身体状况进行监测,一旦发生问题,可以及时做出反应,比如通知yi院的值班人员。这些传感器、监视器和报警器,可以通过ZigBee技术组成一个监测的网络,由于是无线技术,传感器之间不需要有线连接,被监护的人也可以比较自由的行动,非常方便。

Zigbee传感器网络用于楼宇自动化可降低运营成本。如:酒店里遍布空调供暖(HVAC)设备,如果在每台空调设备上都加上一个ZigBee节点,就能对这些空调系统进行实时控制,节约能源消耗。此外,通过在手机上集成Zigbee芯片,可将手机作为Zigbee传感器网络的网关,实现对智能家庭的自动化控制、进行移动商务(利用手机购物)等诸多功能。据BobHeile介绍,目前意大利TIM移动公司已经推出了基于Zigbee技术的Z-sim卡,用于移动电话与电视机顶盒、计算机、家用电器之间的通信及停车场收费等。

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