將ZigBee用于家庭自動(dòng)化和醫療保健

在國際消費電子展(CES)、慕尼黑國際電子展、傳感器博覽會(huì )、嵌入式系統大會(huì )及全球嵌入式展覽會(huì )等近期舉辦的眾多貿易展覽會(huì )上，短距離無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。ZigBee聯(lián)盟一直在努力開(kāi)發(fā)為通用應用領(lǐng)域提供控制的標準，包括能源管理、家庭自動(dòng)化、醫療保健及商業(yè)樓宇自動(dòng)化等。

我們將在本文中探討的兩個(gè)應用領(lǐng)域是家庭自動(dòng)化和醫療保健。盡管人們對某些應用是否具有優(yōu)勢還存在爭議，但石油價(jià)格的上漲以及煤氣價(jià)格不斷上調對家庭預算產(chǎn)生的連鎖反應已經(jīng)受到人們的廣泛關(guān)注，如何對能源進(jìn)行監測以及如何節能已成為人們茶余飯后談?wù)摰臒衢T(mén)話(huà)題。此外，老齡人口的增加使得對醫療保健服務(wù)的需求上升，這也為開(kāi)發(fā)更優(yōu)質(zhì)的醫療健康監控設備帶來(lái)了商機。我們認為不但有必要了解將這些技術(shù)市場(chǎng)化的ZigBee成員的近期工作，而且還應評估與這些應用領(lǐng)域最相關(guān)的幾種傳感器網(wǎng)絡(luò )。

ZigBee Smart Energy與家庭自動(dòng)化

一般來(lái)說(shuō)，家庭中的耗能大戶(hù)主要是中央空調系統(HVAC)、照明，以及諸如冰箱、洗衣機和烘干機之類(lèi)的白色家電。我們中有多少人會(huì )堅持要求孩子“離開(kāi)房間要熄燈”？在家中或辦公室為照明系統添加簡(jiǎn)單的占位傳感器、窗用日光傳感器和調光功能，便可大幅降低日常能耗。將日光傳感器與調光器件一同用于光源，可使光線(xiàn)在保持閱讀及一般日常工作可接受水平的同時(shí)，降低對電網(wǎng)供能的需求。此外，為房屋向陽(yáng)面增加遮陽(yáng)擋光控制，還可減少對HVAC制冷系統的需求。

過(guò)去一直缺少可供多個(gè)廠(chǎng)商采用和共享的通用應用范例。這類(lèi)范例始終都是ZigBee成員追求的目標，而且它們現正在世界各地的許多行業(yè)展會(huì )上亮相。美國家電制造商協(xié)會(huì )(AHAM)近期已將ZigBee Smart Energy納入其核心標準；白色家電產(chǎn)業(yè)也將監控能耗，并將其報告給中央網(wǎng)關(guān)設備或者家用顯示器?？捎糜趧?chuàng )建家域網(wǎng)(HAN)的設備很多，其中某些用于家用顯示器的設備就是簡(jiǎn)單的冰箱貼，可用于監視電力部門(mén)制定的電費費率；另外一些功能更加豐富的平板顯示器則不但能夠支持互聯(lián)網(wǎng)接入，而且還可集成家庭安防或天氣預報等其它功能。通用軟件配置文件或群集可為廠(chǎng)商提供支持互操作的兼容產(chǎn)品。北美地區的電力公司及能源服務(wù)供應商已在住宅和公寓中安裝了數百萬(wàn)套支持ZigBee Smart Energy的儀表，為能夠向消費者提供能源管理服務(wù)邁出了第一步。

在ZigBee Smart Energy HAN中，智能電表一般配有能源服務(wù)接口(ESI)，可用作進(jìn)入家庭的主要網(wǎng)關(guān)。通過(guò)這一接口，公用事業(yè)部門(mén)可向家庭中的智能家電發(fā)送實(shí)時(shí)價(jià)格及負載削減事件。此外，還可通過(guò)家用顯示器等人機界面獲取實(shí)時(shí)的計量信息。

圖3顯示了智能儀表可作為ESI使用的ZigBee SE網(wǎng)絡(luò )示例。

此外，ZigBee SE網(wǎng)絡(luò )還可提供一個(gè)次要ESI，它不但可與電表通信，獲取用電信息，還可用作其它設備的公共集線(xiàn)器，以便使用寬帶連接通過(guò)ESI向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送數據。此類(lèi)設備通常稱(chēng)為EMS，或能源管理系統。寬帶連接可通過(guò)PDA、手機或平板電腦應用實(shí)現對家中設備的遠程監控。

圖4所示是一個(gè)ZigBee SE網(wǎng)絡(luò )，其中EMS可根據用戶(hù)設定的系統規則實(shí)現照明控制。例如，用戶(hù)設定一條規則規定整棟房子的總能耗不超過(guò)某個(gè)上限閾值，一旦家中開(kāi)啟的負載總和超過(guò)此閾值，系統就會(huì )自動(dòng)調低燈光亮度來(lái)平衡負載。

此外，EMS還能以安全的方式讀取智能電表用電信息，并將其上傳到能源監控工具。EMS的寬帶功能實(shí)現了以往無(wú)法想象的優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò )服務(wù)和應用。

家庭自動(dòng)化與ZigBee醫療保健

ZigBee聯(lián)盟與包括康體佳健康聯(lián)盟在內的多家健康聯(lián)盟緊密合作開(kāi)發(fā)實(shí)用標準，為個(gè)人及其醫療保健服務(wù)供應商提供高價(jià)值的傳感器數據。眾所周知，糖尿病已成為世界上一個(gè)日益嚴重的健康問(wèn)題，醫療保健專(zhuān)業(yè)人士認為只要使用稱(chēng)重傳感器每天監控糖尿病患者的體重，便可大幅減少急診或就醫的次數。這對慢性病患者護理用葡萄糖監測儀、血壓計或者心率監測器同樣適用。

簡(jiǎn)單按鈕掛墜等家用老人護理設備與用于檢測跌倒的設備內置加速度器相結合，不僅可幫助應急服務(wù)監控機構對緊急情況做出及時(shí)響應，而且還有助于老年人安坐家中舒適地接受護理，以更低的成本享受更高質(zhì)量的生活。通過(guò)ZigBee網(wǎng)關(guān)設備將這些無(wú)線(xiàn)醫療保健傳感器網(wǎng)絡(luò )連接至互聯(lián)網(wǎng)，便可實(shí)現這種護理。

總之，德州儀器(TI)非常樂(lè )意與正在開(kāi)發(fā)本文所及產(chǎn)品的ZigBee技術(shù)伙伴合作，將舒適、節能、高品質(zhì)的生活帶給消費者。請密切關(guān)注他們的最新產(chǎn)品發(fā)布。