物联网ZigBee技术详解③ — 应用场景

多点信号上传、低功耗工作、高稳定运行是工业物联网通信中迫切需要解决的难题，而ZigBee技术为工业互联网提供了各种经典的解决方案。本文章我们一起来看看ZigBee的典型应用场景。

 

 商场应急灯

在该场景中，应急灯安装于一栋多层的大型商场中，灯的开关控制和状态需要在中控室进行远程操作和查看。同时，应急灯需要按楼层实现分组组网、独立控制。

该场景的关键需求如下：

采用无线控制，多层应急灯统一接入网络进行维护管理；

商场内墙体较多，模块穿墙通信性能要好；

整个商场的应急灯超过千盏，对网络规模要求较高，且组网要简单易操作。

图1 商场应急灯场景图

针对以上需求，ZLG致远电子提供了ZM21模组+GZCOM-NET的ZigBee解决方案。该方案采用ZM21模组作为ZigBee网络节点(路由或终端)，GZCOM-NET作为网关(协调器)，通过以太网或MQTT进行统一管控。方案主要特点如下：

• ZM21系列模组最高输出功率可达20dBm，具备良好的远距离通信和穿墙能力；
• 采用ZLG MESH组网方式，能够实现多级路由跳转，能够很好地满足超大规模组网需求；
• 支持自组网功能，组网操作灵活，简单易用。
• 搭配GZCOM-NET作为网关，通过以太网或MQTT上传应急灯数据并按层进行应急灯管理。

图2 方案示意图
 光伏跟踪系统

在该场景中，控制室通过无线方式远程控制光伏支架角度，实时调整太阳能面板，使系统效率最大化，同时监控光伏支架和太阳能面板的状态。

该场景的关键需求如下：
 

• 一个网关控制几十个支架；
• 无外接电源，对功耗要求较高；
• 产品安装距离远，需要实现较远距离通信；
• 广播包几十个字节，回复包达到256个字节，回复时间1s以内。

针对以上需求，ZLG致远电子提供了AW5161系列低功耗模组解决方案。该方案采用AW5161系列低功耗模组，通过星型结构组网类型，简单方便。客户对收发数据量要求高，选用FAST ZIGBEE模块能增加每帧的有效数据量。方案主要特点如下：

• AW5161系列模组采用星型组网结构，适用于小规模组网场合；
• 模组休眠电流为nA级，满足低功耗需求；
• 最大发送功率20dBm，可选择发射功率等级，满足较远距离通信需求；
• 模组协议简单、易开发，每包能携带更多的有效数据。

 ZigBee的自组网功能

在实际应用中，若ZigBee网络结构庞大，节点网络配置与管理会非常麻烦。此时，使用ZigBee的自组网功能将大大降低组网难度。这里我们用一套ZM21系列模组评估套件示范如何进行快速自组网操作。

图4 ZM21系列模组评估套件

1. 模组配置自组网功能

两个模块上电后进入Wireless无线配置软件，配置1个设备为协调器并使能自组网。配置1个设备为终端并使能自组网。

图5 协调器配置（图左）终端配置（图右）

2. 协调器自组网

• 网络建立：长按SW1，观察STATE状态灯；
• 网络建立状态指示：指示灯由3s亮后闪烁1次变为3s亮后闪烁3次；
• 允许节点加入：长按SW2；

等待节点加入。

3. 终端加入网络

• 加入网络：长按SW1，观察STATE状态灯；
• 网络加入状态指示：指示灯由3s亮后闪烁1次变为3s亮后闪烁3次；
• 组网完成。