工业zigbee解决方案.docx

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工业zigbee解决方案

工业zigbee,解决方案

　　篇一：

ZIGBEE无线智能家居最新解决方案-XX

　　无线智能家居系统最新解决方案

　　南京物联传感技术有限公司

　　一、智能化系统概述

　　什么是智能家居

　　“智能家居”，又称智能住宅。

通俗地说，它是融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯以及物联网技术于一体的安全化、网络化、智能化的家居控制系统。

将家中的各种设备（如照明系统、电器控制系统、安防系统、远程医疗系统、环境络监控系统等）通过互联网和ZIGBEE局域网络连接到一起。

与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，而且还提供更安全、更舒适、更便捷的宜人家庭生活空间；智能家居是以住宅为平台，利用网络、通信及控制技术管理家中设备。

来创造一个高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。

　　智能家居的功能：

远程、场景、定时、联动

　　远程：

移动终端（手机、平板）通过互联网把指令发送至云服务器，云服务器在转发至网关，网关把互联网信号转换成ZIGBEE局域网信号在发送至对应的设备。

只要终端有网络信号即可控制家中的任何设备。

　　场景：

把多个设备添加到同一个触发键中。

例如：

回家之后需要开启灯光、空调、电视，关闭声光报警器、烟雾探测器、红外入侵探测器等。

智能家居终端软件可以提供同时一键操作以上所有设备的功能即场景功能。

　　定时：

场景设置好，要执行必须手动触发，定时之后就可以根据具体设定的时间自动触发，定时的方式和手机设置闹铃的方式相同。

　　联动：

智能家居有传感器、控制器、APP构成。

通过APP设置只要传感器检测到相关信号之后控制器能自动执行相应的动作即联动。

　　二、项目需求

　　系统概述

　　一个舒适的家居环境应该对家居的照明、电器、安防、环境、健康、综合服务系统，使用业主通过简单的操作即可拥有轻松的生活环境和惬意的生活氛围，让生活变得更舒心、放心、省心。

　　本项目将遵循业主需求，并依照南京物联对于智能家居设计的六大基本原则，即L、S、A、E、H、O对居家各个功能区域进行详细而有系统的分析设计。

　　L—照明控制系统；（调光灯、LED灯泡、白炽灯、、、）

　　S—安防控制系统；（燃气探测、烟雾报警、门窗磁、、、）

　　A—家用电器控制系统；（电视、空调、窗帘电机、、、）

　　E—环境控制系统；（光照CO2、温湿度、、、）

　　H—健康控制系统；（血压仪、体重计、、、）

　　Q—综合控制系统；（中继器、水阀、场景开关、、、）

　　主要功能区域划分

　　本项目主要分门、窗（安防控制系统）、客厅（照明、家电、环境控制系统）、厨房、餐厅（安防、照明、环境控制系统）、卧室（照明、环境、电器控制系统）、影音室（电器、安防、环境控制系统）根据智能家居六个基本设计依据，对该楼层做如下分析设计：

　　1、门、窗（安防控制系统）

　　门、窗是家庭的安全防范的重点区域，重点配置安防类产品，如：

智能门锁、红外入侵探测、声光报警器、云二代摄像头、门、窗磁。

如：

红外入侵探测到有人体活动之后，自动远程给我们家庭的每个成员手机报警，通过云二代摄像机可以实时的查看情况，并能通过终端远程开门或预防报警。

附相关产品图片如下：

　　2、客厅

　　该区域为公共休闲、接待区域，此区域配置：

照明控制系统（调光开关、智能插座）、电器控制系统（红外转发器、窗帘控制器、开窗器）、环境控制系统（环境光探测器、空气质量探测器、温湿度探测器）。

如：

有客人来访可设置成“会客模式”打开灯光、空调；根据户外的光照强度选择性打开或关闭窗帘，根据室内的控制质量选择性打开或关闭窗户以及新风系统。

产品如图：

　　篇二：

ZigBee定位解决方案与技术原理

　　ZigBee定位解决方案

　　什么是Zigbee

　　Zigbee是协议的代名词。

根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。

这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（bee）是靠飞翔和“嗡嗡”（zig）地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。

其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。

主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。

简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。

Zigbee的起源

　　Zigbee,在中国被译为"紫蜂",它与蓝牙相类似.是一种新兴的短距离无线技术.

　　用于传感控制应用（sensorandcontrol）.

　　此想法在IEEE工作组中提出,于是成立了TG4工作组,并制定规范IEEE

　　XX年,zigbeeAlliance成立.

　　XX年,zigbee诞生.它是zigbee的第一个规范.但由于推出仓促,存在一些错误.

　　XX年,推出zigbeeXX,比较完善.

　　XX年底,zigbeePRO推出

　　zigbee的底层技术基于IEEE

　　物理层和MAC层直接引用了IEEE

　　在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。

对工业，家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言，蓝牙技术显得太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等，而工业自动化，对无线数据通信的需求越来越强烈，而且，对于工业现场，这种无线数据传输必须是高可靠的，并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。

因此，经过人们长期努力，Zigbee协议在XX年正式问世。

另外，Zigb

　　ee使用了在它之前所研究过的面向家庭网络的通信协议HomeRFLite。

　　长期以来，低价、低传输率、短距离、低功率的无线通讯市场一直存在着。

自从Bluetooth出现以后，曾让工业控制、家用自动控制、玩具制造商等业者雀跃不已，但是Bluetooth的售价一直居高不下，严重影响了这些厂商的使用意愿。

如今，这些业者都参加了小组，负责制定ZigBee的物理层和媒体介入控制层。

规范是一种经济、高效、低数据速率（　　Zigbee无线数据传输网络描述

　　简单的说，Zigbee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。

Zigbee数传模块类似于移动网络基站。

通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。

　　Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个Zigbee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。

　　与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，Zigbee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。

而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个Zigbee“基站”却不到1000元人民币。

每个Zigbee网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。

除此之外，每一个Zigbee网络节点（FFD）还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点（RFD）无线连接。

　　Zigbee采用的自组织网通信方式

　　ZigBee技术所采用的自组织网是怎么回事？

举一个简单的例子就可以说明这个问题，当一队伞兵空降后，每人持有一个ZigBee网络模块终端，降落到地面后，只要他们彼此间在网络模块的通信范围内，通过彼此自动寻找，很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。

而且，由于人员的移动，彼此间的联络还会发生变化。

因而，模块还可以通过重新寻找通信对象，确定彼此间的联络，对原有网络进行刷新。

这就是自组织网。

　　ZigBee技术为什么要使用自组织网来通信？

　　网状网通信实际上就是多通道通信，在实际工业现场，由于各种原因，往往并不能保证每一个无线通道都能够始终畅通，就像城市的街道一样，可能因为车祸，道路维修等，使得某条道路的交通出现暂时中断，此时由于我们有多个通道，车辆（相当于我们的控制数据）仍然可以通过其他道路到达目的地。

而这一点对工业现场控制而言则非常重要。

　　为什么自组织网要采用动态路由的方式？

　　所谓动态路由是指网络中数据传输的路径并不是预先设定的，而是传输数据前，通过对网络当时可利用的所有路径进行搜索，分析它们的位置关系以及远近，然后选择其中的一条路径进行数据传输。

在我们的网络管理软件中，路径的选择使用的是“梯度法”，即先选择路径最近的一条通道进行传输，如传不通，再使用另外一条稍远一点的通路进行传输，以此类推，直到数据送达目的地为止。

在实际工业现场，预先确定的传输路径随时都可能发生变化，或者因各种原因路径被中断了，或者过于繁忙不能进行及时传送。

动态路由结合网状拓扑结构，就可以很好解决这个问题，从而保证数据的可靠传输。

　　Zigbee自身的技术优势

　　①低功耗。

在低耗电待机模式下,2节5号干电池可支持1个节点工作6～24个月,甚至更长。

这是Zigbee的突出优势。

相比较,

　　蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。

　　现在，TI公司和德国的Micropelt公司共同推出新能源的Zigbee节点。

该节点采用Micropelt公司的热电发电机给TI公司的Zigbee提供电源。

　　②低成本。

通过大幅简化协议（不到蓝牙的1/10）,降低了对通信控制器的要求,按预测分析,以8051的8位微控制器测算,全功能的主节点需要32KB代码,子功能节点少至4KB代码,而且Zigbee免协议专利费。

每块芯片的价格大约为2美元。

　　③低速率。

Zigbee工作在20～250kbps的较低速率,分别提供250kbps（）、40kbps（915MHz）和20kbps（868MHz）的原始数据吞吐率,满足低速率传输数据的应用需求。

　　④近距离。

传输范围一般介于10～100m之间,在增加RF发射功率后,亦可增加到1～3km。

这指的是相邻节点间的距离。

如果通过路由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远。

　　⑤短时延。

Zigbee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。

相比较,蓝牙需要3～10s、WiFi需要3s。

　　⑥高容量。

Zigbee可采用星状、片状和网状网络结构,由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254个子节点;同时主节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成65000个节点的大网。

　　⑦高安全。

Zigbee提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用接入控制清单（ACL）防止非法获取数据以及采用高级加密标准（AES128）的对称密码,以灵活确定其安全属性。

　　⑧免执照频段。

采用直接序列扩频在工业科学医疗（ISM）频段,2.4GHz（全球）、915MHz（美国）和868MHz（欧洲）。

　　Zigbee的频带

　　1）868MHZ传输速率为20KB/S适用于欧洲

　　2）915MHZ传输速率为40KB/S适用于美国

　　3）传输速率为250KB/S全球通用

　　由于此三个频带物理层并不相同,其各自信道带宽也不同,分别为

　　,2MHZ和5MHZ.分别有1个10个和16个信道.

　　不同频带的扩频和调制方式有区别.虽然都使用了直接扩频（DSSS）的方式,但从比特到码片的变换方式有较大的差别.

　　调制方式都用了调相技术,但868MHZ和915MHZ频段采用的是BPSK

　　而频段采用的是OQPSK

　　在发射功率为0dBm的情况下,BLUETOOTH通常能用10M的作用范围.

　　而基于IEEE的zigbee在室内通常能达到30-50米作用距离,在室外如果障碍物少,甚至可以达到100米作用距离.

　　所以zigbee可归为低速率的短距离无线通信技术.

　　Zigbee性能分析

　　1.数据速率比较低在的频段只有250KB/S,而且只是链路上的速率,除掉信道竞争应答和重传等消耗,真正能被应用所利用的速率可能不足100KB/S,并且余下的速率可能要被邻近多个节点和同一个节点的多个应用所瓜分.因此不适合做视频之类事情.

　　适合的应用领域--------传感和控制

　　2.可靠性在可靠性方面,zigbee有很多方面进行保证.物理层采用了扩频技术,能够在一定程度上抵抗干扰

　　MAC应用层（APS部分）有应答重传功能.

　　MAC层的CSMA机制使节点发送前先监听信道,可以起到避开干扰的作用.

　　当zigbee网络受到外界干扰,无法正常工作时,整个网络可以动态的切换到另一个工作信道上.

　　3.时延由于zigbee采用随机接入MAC层,且不支持时分复用的信道接入方式,因此不能很好的支持一些实时的业务.

　　4.能耗特性能耗特性是zigbee的一个技术优势.

　　通常zigbee节点所承载的应用数据速率都比较低,在不需要通信时,节点可以进入很低功耗的休眠状态,此时能耗可能只有正常工作状态下的千分之一.由于一般情况下,休眠时间占总运行时间的大部分,有时正常工作的时间还不到百分之一,因此达到很高的节能效果.

　　5.组网和路由性------网络层特性

　　zigbee大规模的组网能力--------每个网络60000个节点

　　bluetooth-------每个网络8个节点.

　　因为zigbee底层采用了直扩技术,如果采用非信标模式,网络可以扩展得很大,因

　　篇三：

ZigBee无线网络的工业系统

　　ZigBee无线网络的工业系统-白皮书

　　本白皮书介绍了如何ZigBee是一种可靠的无线网络的最佳解决方案。