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        無線傳感ZigBee技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

        2021-09-10 19:56:14于瑩瑩
        無線互聯(lián)科技 2021年6期
        關(guān)鍵詞:ZigBee技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)

        于瑩瑩

        摘 要:隨著我國互聯(lián)網(wǎng)無線技術(shù)的不斷發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)時期來臨,而物聯(lián)網(wǎng)的廣泛使用推動了無線傳感ZigBee技術(shù)的全面發(fā)展,傳統(tǒng)模式下無線傳感技術(shù)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際要求,應(yīng)該針對物聯(lián)網(wǎng)平臺的特殊性,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:無線傳感;ZigBee技術(shù);物聯(lián)網(wǎng);網(wǎng)絡(luò)波動

        0 引言

        隨著我國科學(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)展帶來了全新提升。而物聯(lián)網(wǎng)平臺在未來還將實(shí)現(xiàn)原創(chuàng)類型的技術(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)過程中,物聯(lián)網(wǎng)模式的主要優(yōu)勢是針對物品對象進(jìn)行全面管理,故物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建需要在移動信息通信技術(shù)的基礎(chǔ)上,開展系統(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。換句話說,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)上開展,并且通過先進(jìn)技術(shù)手段,有效與互聯(lián)網(wǎng)平臺、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)勢和運(yùn)作特點(diǎn),在未來系統(tǒng)操作中會進(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)是一種雙向無線數(shù)傳技術(shù)和系統(tǒng),具有成本低廉、方面快捷、使用簡便、能耗低等優(yōu)勢,受到了世界各個國家的積極研究和探索。采用ZigBee技術(shù)的無線傳送感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,主要的作用是將物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)平臺內(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),通過無線信息通信的模式進(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)行軟件程序會通過網(wǎng)絡(luò)線路的選擇、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),可以有效滿足設(shè)備的實(shí)際要求。

        2.5 ZigBee技術(shù)延時較低

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

        2.6? ZigBee技術(shù)適用范圍相對較小

        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?,ZigBee技術(shù)無線傳感節(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)開發(fā)背景。ZigBee技術(shù)的無線區(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)作模式通常使用時間輪回詢問模式。當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在各個階層進(jìn)入初始化狀態(tài)時,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)可以入場運(yùn)轉(zhuǎn)。一旦系統(tǒng)被激活后,將會進(jìn)入喚醒狀態(tài),進(jìn)而開展事件的處理。事件處理結(jié)束后,系統(tǒng)會再次休眠,進(jìn)入低能耗運(yùn)作模式。

        3.3? 系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用

        物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用平臺也被稱為系統(tǒng)的應(yīng)答設(shè)備,在運(yùn)作時可以隨時切換模式,并且利用EPC功能可以隨時讓物聯(lián)網(wǎng)平臺進(jìn)入能耗較低的休眠模式,防止網(wǎng)路平臺出現(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,一旦接受電子標(biāo)簽或者儀器的數(shù)據(jù),所經(jīng)過的天線就發(fā)射出具有一定波長頻率的信號,此為無線電能頻率產(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)使用過程中的能源節(jié)省,需要針對用電設(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,在滿足用戶電力使用實(shí)際要求的同時,盡可能減小電力成本。

        4?結(jié)語

        將ZigBee技術(shù)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)平臺,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)平臺提供結(jié)構(gòu)支持,有效解決無線傳感在實(shí)際運(yùn)作過程中可能產(chǎn)生的問題和不足。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1]林劍.無線傳感ZigBee技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用[J].通訊世界,2018(4):77-78.

        [2]徐志敏.物聯(lián)網(wǎng)中無線通信技術(shù)應(yīng)用分析[J].科學(xué)與信息化,2020(28):40.

        [3]靳祺楨.淺析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與相關(guān)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用,2016(7):105-106.

        (編輯 王永超)

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