Zigbee 在家庭遠程遙控管理系統中的應用

隨著(zhù)信息數字技術(shù)的發(fā)展, 越來(lái)越多的“智能家電”進(jìn)入家庭, 怎樣有效地管理這些智能電器, 尤其是當人們出門(mén)在外時(shí)如何及時(shí)高效地管理這些設備的問(wèn)題擺在了我們面前。
1 　家庭遠程遙控管理的功能
家庭遠程遙控管理是指人們出門(mén)在外的情況下實(shí)現對家庭狀況的監督、管理、設備操作等,要求具有易操作性、穩定性、可靠性和安全性。具體功能為:
(1) 智能家電設備操作以及狀態(tài)反饋1 如電視、空調、計算機、冰箱、洗衣機、電炊具、照明電器、電控門(mén)窗等。
(2) 安全監控1 如偵測入室偷盜并錄像、火災、煤氣泄漏等。
(3) 緊急求助1 如向小區物業(yè)管理部門(mén)、出門(mén)在外的家庭成員求救, 甚至報警等。
(4) 自動(dòng)抄表1 如煤氣表、水表、電表等。

2 　家庭遠程遙控管理系統的組成
系統組成如圖1 所示, 由控制中心、被控智能電器、各種偵測P監控設備、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成1基本工作原理如下:

(1) 遙控者通過(guò)電話(huà)網(wǎng)P互聯(lián)網(wǎng)與控制中心相連, 并對之進(jìn)行操控1 可以使用手機或座機通過(guò)電話(huà)線(xiàn)路實(shí)現遠程操控, 雖然比較繁瑣, 但能夠借助鍵盤(pán)按鍵和提示語(yǔ)音一步一步進(jìn)行操作。目前已經(jīng)進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代, 當然可以通過(guò)控制中心的嵌入式Web 服務(wù)器, 使用手機P個(gè)人計算機以非常直觀(guān)的瀏覽器方式實(shí)現操控。

(2) 控制中心接受遠程遙控者的命令, 并且轉換為控制信號對各種智能電器、各種偵測P監控設備進(jìn)行操作, 如圖2 所示1Zigbee 無(wú)線(xiàn)ㄐ拍？楦涸鶚蕕奈尷呤輾? 主要包括模擬接受器P模擬發(fā)射器和數字接受器兩部分, 前者提供數據通信的空中接口, 后者主要提供鏈路的物理信道和數據分組。 基ARM7 的微控制器負責鏈路管理與控制, 執行基帶通信協(xié)議和相關(guān)的處理過(guò)程, 另外通過(guò)網(wǎng)絡(luò )控制器連接互聯(lián)網(wǎng), 用戶(hù)可通過(guò)瀏覽器和家庭遙控管理系統進(jìn)行交互。
已經(jīng)有數家公司(如飛思卡爾、CHIPCON)推出單芯片Zigbee 解決方案, 并提供相應軟件工具, 使得Zigbee 無(wú)線(xiàn)開(kāi)發(fā)相對容易實(shí)現1 另外也有很多文章介紹了嵌入式Web 服務(wù)器的開(kāi)發(fā),在此不再贅述。
(3) 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )1 基于A(yíng)RM 的嵌入式控制中心以及各種被控設備目前相對來(lái)說(shuō)都是比較成熟的技術(shù), 但此處所使用的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )是選用近幾年剛剛興起的一種技術(shù)———Zigbee。

3 　Zigbee 技術(shù)
ZigBee 是一種新興的易組建、低功耗、低成本的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù), 但傳輸數據速率較低1 它依據80211514 標準, 可以在數以千計的微小的傳感器之間實(shí)現通信, 這些傳感器以接力的方式通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波將數據從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器, 所以它們的通信效率非常高[1 ] 。
主要技術(shù)特點(diǎn)如下:
(1) 低功耗1 發(fā)射功率為1 mW, 在待機模式下, 兩節普通5 號干電池可使用6 個(gè)月到2年, 對于供電條件受限的環(huán)境, 這是一個(gè)非常有力的優(yōu)勢[2 ] 。
(2) 低成本1 不僅Zigbee 網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)模塊在人民幣1 000 元以下, 并且, 主要使用的網(wǎng)絡(luò )子節點(diǎn)的價(jià)格有望降到人民幣100 元以下, 尤為重要的是, 一旦組建好網(wǎng)絡(luò ), 無(wú)須繳納網(wǎng)絡(luò )通訊費,可為投資者節省大量資金1 另外對嵌入式系統的CPU 和存儲器的要求也非常低。
(3) 網(wǎng)絡(luò )容量大1 一個(gè)Zigbee 網(wǎng)絡(luò )可以容納最多65 536 個(gè)從設備和一個(gè)主設備, 一個(gè)區域內可以同時(shí)存在最多100 個(gè)Zigbee 網(wǎng)絡(luò )[2 ] 。
(4) 數據傳輸速率. 室內:10 m 速率250kbps ;室外:30～75 m 速率40 kbps ,300 m 速率20 kbps.較低的數據傳輸速率可以說(shuō)是Zigbee 最大的弱
項,只有在室內可以勉強傳輸視頻信號[1 ] .
另外具有高可靠性、良好的安全性和兼容性.
Zigbee 技術(shù)作為近幾年發(fā)展很快的無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù), 在國內也受到越來(lái)越多的關(guān)注, 以其卓越的特點(diǎn), 組建局部無(wú)線(xiàn)自動(dòng)化控制網(wǎng), 再通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)網(wǎng)與遠端的計算機相連, 作為互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)盲區的補充, 從而實(shí)現低成本, 高效率的自動(dòng)化遙測遙控, 在工業(yè)、民用領(lǐng)域將會(huì )得到越來(lái)越廣泛的應用。