祁憧憬

摘 要：簡要介紹了ZigBee技術(shù)的作用及相關(guān)類型，分析了ZicBee技術(shù)的特性和性能，通過各種傳感器等電子產(chǎn)品將其應(yīng)用于智能家居建筑中。ZigBee通信協(xié)議在家用電器和電子設(shè)備得以應(yīng)用，它把元素都聯(lián)系在一起，組成同一個網(wǎng)絡(luò)。ZigBee通信協(xié)議所具備的低功耗無線短距控制網(wǎng)絡(luò)滿足了智能化家居控制對通信系統(tǒng)的要求，它實(shí)現(xiàn)了簡單化和便捷化，更換開關(guān)便能實(shí)現(xiàn)使用，即節(jié)約能源又保障安全，使得智能化家居控制更貼心、舒心和放心。

關(guān)鍵詞：ZigBee 電子產(chǎn)品 智能家居建筑 智能控制

中圖分類號：TN925 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（b）-0197-02

由于信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益進(jìn)入人們的生活，人們正在追求生活細(xì)節(jié)的簡單化，向往生活智能化，盼望在家居建筑中都能置入智能化程序，享受“一鍵”式的簡單生活操作。因此，智能家居等概念被很快推廣，特別是各種新研究成果在智能家居控制中不斷得到應(yīng)用，ZigBee通信技術(shù)便是其中非常重要的一種。家庭中那些獨(dú)立的家用電器利用ZigBee通信協(xié)議組成了一個統(tǒng)一完善的系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上利用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對家用電器等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程開關(guān)調(diào)節(jié)控制，從而便捷地對各種家用電器電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)了最終操作。

1 ZigBee技術(shù)概述

ZigBee屬于一種局域網(wǎng)通信協(xié)議，它基IEEE 802.15.4的標(biāo)準(zhǔn)。ZigBee又叫做紫蜂協(xié)議，它源自蜜蜂特有的八字舞，蜜蜂（即bee）之間傳遞花粉所在位置地址信息是靠飛翔和“嗡嗡”（即zig）地?cái)[動翅膀的“舞蹈”動作實(shí)現(xiàn)的，這樣便構(gòu)成了蜜蜂群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。ZigBee是一種價格低距離短功耗少的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。ZigBee協(xié)議由下至上分別為物理層、媒體訪問控制層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。智能家居中的各種照明、抄表系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、傳感器、門禁系統(tǒng)和其他信號傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量還是比較小的，沒有必要采用具備過大傳輸速率的通信協(xié)議，只要求可靠性強(qiáng)、容量大、低功耗、實(shí)時性和自組織性強(qiáng)。綜合上述要求及相關(guān)特點(diǎn)，ZigBee技術(shù)是滿足智能家居控制最合適的選擇。

2 ZigBee通信協(xié)議的特點(diǎn)與性能

2.1 ZigBee通信協(xié)議的特點(diǎn)

功耗較低；容量大；距離短；成本較低；時延短；速率低；免執(zhí)照頻段；安全性強(qiáng)。

2.2 ZigBee技術(shù)在智能家居建筑中的性能

第一，可靠穩(wěn)定。ZigBee在物理層采用了通信中的擴(kuò)頻技術(shù)，抵抗其他信號的干擾。MAC應(yīng)用層具備應(yīng)答重傳的特殊功能和CSMA機(jī)制，它在節(jié)點(diǎn)發(fā)送之前先進(jìn)行掃描，并且監(jiān)聽信道，達(dá)到了避開不良干擾的效果，當(dāng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)因受到其他信號的干擾而使相關(guān)受干擾信道無法正常工作時，網(wǎng)絡(luò)會自動動態(tài)的切換到其他工作信道上，是可靠穩(wěn)定的建筑智能化中不可或缺的通信技術(shù)。第二，ZigBee節(jié)能性高。能耗特性是ZigBee協(xié)議的一個顯著技術(shù)優(yōu)勢，一般來講基于ZigBee技術(shù)的應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸速率較低，當(dāng)不需進(jìn)行智能控制通信時，ZigBee節(jié)點(diǎn)也不工作，其處在休眠狀態(tài)，它的節(jié)能性展現(xiàn)出來，此時耗能僅有正常完全工作狀態(tài)下的千分之一。在大多數(shù)情況下，節(jié)點(diǎn)的休眠狀態(tài)時間占了總時間的大部分，因此，達(dá)到很強(qiáng)的節(jié)能效果。

3 基于ZigBee協(xié)議的組網(wǎng)技術(shù)

有三種功能設(shè)備的應(yīng)用是基于ZigBee技術(shù)：一是網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。二是網(wǎng)絡(luò)路由器。三是網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備。前兩種屬于全功能設(shè)備（即FFD），后面一種則屬于簡化功能設(shè)備（即RFD）。ZigBee網(wǎng)絡(luò)有三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即星型網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)和樹型網(wǎng)。它們都需要至少一個全功能設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器實(shí)現(xiàn)通信。ZigBee運(yùn)用了動態(tài)和自主的路由協(xié)議，它基于AODV路由技術(shù)，其終端節(jié)點(diǎn)從不執(zhí)行任何路由協(xié)議。終端節(jié)點(diǎn)若要向任意一個設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)，設(shè)備向其父設(shè)備發(fā)送加入請求，經(jīng)過父節(jié)點(diǎn)的同意后以自己的名義完成執(zhí)行路由。不論哪個設(shè)備給終端節(jié)點(diǎn)傳送數(shù)據(jù)，終端節(jié)點(diǎn)的上層父節(jié)點(diǎn)都以其自己名義回應(yīng)。

4 ZigBee系列智能化家居產(chǎn)品類型

一是ZigBee遙控器。它的作用是控制對過碼的設(shè)備，且實(shí)時顯示設(shè)備狀態(tài)。采用基于IEEE 802.15.42.4GHzRFMCU及ZigBee 2007/Pro協(xié)議棧，它利用ZigBee技術(shù)紅外轉(zhuǎn)發(fā)器，對智能窗簾、智能開關(guān)和網(wǎng)絡(luò)插座等予以控制，并有效控制家用電器設(shè)備和實(shí)時查詢聯(lián)網(wǎng)設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)，其利用觸摸按鍵控制音量、調(diào)光和震動喚醒；遙控器基本功能包括：支持燈光照明單開單關(guān)；支持窗簾單開單關(guān)；控制過程狀態(tài)顯示；觸摸對碼和家用其他設(shè)備控制；機(jī)械滑動鍵調(diào)光及音量調(diào)節(jié)。二是ZigBee紅外轉(zhuǎn)發(fā)器。它接收網(wǎng)關(guān)命令或者遙控器信號，把ZigBee無線信號與其紅外信號連接起來，完成無線信號到紅外信號的順利轉(zhuǎn)發(fā)，所以可利用無線網(wǎng)絡(luò)對家電等設(shè)備實(shí)現(xiàn)無線控制；應(yīng)該注意的是：在使用之前需要和網(wǎng)關(guān)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)對碼。三是ZigBee智能開關(guān)。它的優(yōu)點(diǎn)是安裝簡易、無線自動組網(wǎng)、性價比高、實(shí)現(xiàn)雙向通訊和維護(hù)方便；操作前需要注意的是智能開關(guān)應(yīng)先與網(wǎng)關(guān)遙控器等進(jìn)行單控且執(zhí)行情景對碼操作，并存儲情景對碼信息。四是無線窗簾智能控制器。它是一款基于ZigBee技術(shù)的家居智能產(chǎn)品，通過無線窗簾控制器達(dá)到控制窗簾閉合的目的，窗簾狀態(tài)反饋信號也通過控制器傳輸，實(shí)現(xiàn)雙向智能化。五是智能插座。其內(nèi)部硬件一般由功率繼電器、ZigBee控制模塊、微型開關(guān)電源等組成，若要進(jìn)行遠(yuǎn)程異地控制，它還需要一個專門的ZigBee網(wǎng)關(guān)來聯(lián)通外網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能控制。

5 結(jié)語

綜上所述，ZigBee技術(shù)所具備的基本優(yōu)點(diǎn)和性能滿足了現(xiàn)代智能家居對通信方面的要求，它更具備自組織和自愈能力，它是智能家居系統(tǒng)理想的最通信方式。由最新的ARM9嵌入式系統(tǒng)、手機(jī)模塊及ZigBee模塊組成了智能家居控制器硬件；家庭網(wǎng)絡(luò)采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，組成的整個系統(tǒng)功能完善，能夠適應(yīng)以后智能家居發(fā)展的需要。ZigBee技術(shù)已成為智能家居建筑中一種非常重要的技術(shù)，它在該領(lǐng)域必將得到大規(guī)模應(yīng)用和推廣。

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