ZigBee智能小区系统设计思路

ZigBee智能小区系统设计思路无线智能家居系统近年来，人们的工作生活与通信、信息的关系日益紧密，信息化社会在改变我们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的住宅提出了挑战。随着经济快速发展、生活水平日益提高，人们对住宅功能的要求也越来越高，小区智能化带来的多元化信息和安全、舒适与便利的生活环境已成为现代家庭追求的理想目标。如今，智慧家居正逐渐平民化、普遍化，并以大众化的价格在向我们走來。智能家居系统利用家庭内部的电器、智能电气控制中心、宽带网路等设备，通过综合布线，将电、水、气等设备连成一体，并与外部互联网相连，从而达到自主控制、管理，并实现如家庭防盗、报警、通过互联网遥控家电等强大的功能的现代化家居集成系统。智能家居的基本目标，就是为人们提供一个舒适、安全、方便和高效率的生活环境，提供一种富有人性化的服务。为此大洋通信推出了自己家居智慧控制网路技术，ZigBee无线家庭智能化系统是基于ZigBee无线通信技术构建的的家庭控制网路。那么，什么是ZigBee?ZigBee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。其特点是近距离、低复杂度、低功耗、低资料速率、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。它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。主要用于近距离无线連接。它依据802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将资料从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。简而言之，ZigBee就是一种相对便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。为什么选择ZigBee？Feature(s)IEEE802.11bBluetoothZigBee电源持续力数小时数天数个月-年复杂度非常复杂复杂简单节点数32765000建立连接速度3秒以上10秒30毫秒传输距离100米10米50m~300米扩充性可漫游不能可漫游数据传输率11Mbps1Mpbs250Kbps安全性SSID64bit,128bit128bitAES具有最省电、最大网络节点数及最低成本等优点，专为低成本多节点的低功耗网络所设计无线传输(WirelessCommunication)RF（无线电波）：100~600MHz,etc.802.11b/g(WiFi)：无线Internet布建、笔记本电脑支援TCP/IP、eathernet等，使用2.4GHz802.11b/11Mbps、802.11g/54Mbps，1Mbps传输距离可达570公尺Router/BridgeIEEE802.15.4（ZigBee）：家电、计算机、传感器，游戏和玩具2.4GHz、868MHz（欧洲）以及915MHz（美国）传输距离规格值75米/传输速率介于20kbps～250kbps之间低耗电待机模式下使用2颗5号电池可驱动6个月IEEE802.15.1（Bluetooth）：手机、打印机、汽车、医疗设备技术诞生于10年前，解决数据短距离无线传输。2.4GHz选用依据：带宽、传输率、获取容易、使用方便、长期使用经济、技术经验普及等因素无线网络技术目前市面上有许多彼此不兼容的无线网络技术，如Wi-Fi、ZigBee、蓝芽、超宽带(UWB)，以及「近场通讯」（NearFieldCommunications）这些标准虽然有类似的用途，但实际的使用情境又不尽相同。例如，Wi-Fi有不错的有效范围及传输率，可以使用在大部份的无线网络场合，但是在便携设备上，它的耗电量可能相当大。蓝芽的耗电量相当小，一般认为适合作为手机等一类装置的网络装置。ZigBee由于传输速率和距离的表现都没有上述两者好，被定位在收发少量的数据量的应用。无线网络技术（一）无线个域网络：WPAN目前IEEE所制订的WPAN大致有四：IEEE802.15.1Bluetooth，蓝芽v1.1IEEE802.15.2Bluetooth，蓝芽补充规范，降低与WiFi同范畴内运用时的相互干扰问题IEEE802.15.3WiMEDIA，标准速、高速WPANIEEE802.15.3aUWB，高速WPANIEEE802.15.4ZigBee，低速WPAN(又称WSAN,S代表Sensor)无线局域网络：WLANIEEE于1999年提出IEEE802.11的WLAN标准，以此标准为基础的WiFi成为今日最广大普及的无线应用，而这样的发展合作依然在持续中。IEEE最早提出的三种WLAN实现方式，包括红外线（IR，Infrared）、5GHz频段的11a、2.4GHz频段的11b等，IR版没有获得业者支持，而11a的流行不如11b，且2003年11g新规出现后几乎取代多数的11a运用，今日是以11b、11g为主流。IEEE在制订11g（也称为EDR，ExtendedDataRate）时，最初是设定能突破20Mbps，但最终确立为54Mbps，同样的目前尚在制订中的更新版：IEEE802.11n，将设定突破100Mbps，但许多消息都指出，11n将会有540Mbps～640Mbps的速率。无线网络技术（二）无线都域网络：WMANIEEE对于WMAN的规范主要在IEEE802.16，也是Intel所力倡的WiMAXWiMAX主要诉求在5～8英哩内的无线宽带通讯，必要时也可扩展至50km。无线传感器网络:WSN随着IC与电子通讯技术的发展以及无线传输科技之普遍，量测系统趋向无线化、小型化、模块化、网络化及经济与省电化发展。分布式多频道远程监控与实时分析之数据撷取系统的架设已由有线发展至无线。ZigBee主要特性全球标准的低数据量网络ApprovedMay2003,InitialProductsDec2004传输距离30-100+公尺(SingleHop:0db)弹性的网络拓朴(Star,Cluster-Tree,Mesh)可靠性,简易性,低功率&低成本什么是ZigBee群峰无线网络藉由在物品中置入一个低耗电量以及低成本的无线模块来达到存取信息以及进行控制的技术。ZigBee技术是一种无线传输技术，符合IEEE802.15.4标准，工作频率為868MHz（欧洲）、915MHz(美国)或2.4GHz。强调低成本、低耗电、双向传输、感应网络功能等特色。目前推动Zigbee标准的主要厂商包括Mitsubishi、Motorola与Philips，以及20多家的IC设计制造与系统厂商。ZigBeeintheWirelessSpectrumZigBee的优点弹性的传输距离可依需求决定传输距离(数公尺~数百公尺)多节点传输多节点与快速系统化长效电源使用一对AAA电池可以工作数年的时间低成本优秀的抗干扰能力融合WirelessLAN的CSMA/CA及CDMA的DSSS抗干扰技术安防系统IAS简介在ZigBee智能家居系统可分为几个子系统：智能灯光系统、新风与空调系统、家庭看护系统以及安防系统等等。其中安防系统较为特殊，在系统设备构成上较其它子系统有特殊要求。一般来说，应包含如下类型的设备：安防系统控制指示设备(IASControlandIndicatingEquipment)、安防系统辅助控制设备(IASAncillaryControlEquipment)、安防系统区域(IASZone)和安防系统区域报警设备(IASWarningDevice)。1.安防系统控制指示设备(IASControlandIndicatingEquipment,简称IASCIE)：IASCIE是安防警报系统的中央控制和指示设备。它负责接收传感器(Zones)发出的信号并控制设备(ACE)，同时还能向报警设备(WD)发送信号。它是整个安防系统的大脑，是安防系统不可或缺的一部份，一个ZigBee安防系统必须拥有至少一个或以上的具备IASCIE功能的设备。IASCIE功能通常集成在ZigBee协调器中。2.安防系统辅助控制设备(IASAncillaryControlEquipment,简称IASACE)：IASACE是安防报警系统的遥控装置。在取得相应权限的情况下，附带ACE功能的ZigBee设备能够访问IASCIE设备并控制IAS系统。常见的IASACE设备有遥控器、开关等等。同时，IASACE设备还能用做区域传感器(ZoneSensor)。3.安防系统区域(IASZone)：IASZone设备能够探测某个区域的报警条件，并给CIE设备发送信号。IASZone设备支持两种警报模式：低电量报告和安防系统报警。常见的IASZONE设备有动作探测器，烟感器等等4.安防警报系统区域报警设备(IASWarningDevice,简称IASWD)：当IASCIE的报警条件被触发，IAS报警设备能够发出音频或可视的警报指示(警报声，闪光灯等)。常見的IASWD设备有报警器，扬声器等等。同时，IAS报警设备也能用做区域传感器(ZoneSensor)。BasicNetworkCharacteristics65,536network(client)nodesOptimizedfortiming-criticalapplicationsandpowermanagement–TimetoJoinNetwork:30ms–Sleepingtoactive:15ms–Channelaccesstime:15msFullMeshNetworkingSupportNetworkcoordinatorFullFunctionnodeReducedFunctionnodeCommunicationsflowVirtuallinksZigBeeApplications如何组建一个完整的ZigBee网络？一般来说，一个完整的ZigBee网络应该包含三要素：ZigBee协调器(ZigBeeCoordinator)、ZigBee路由器(ZigBeeRouter)和终端设备(EndDevice)。1.ZigBee协调器(ZigBeeCoordinator)负责产生网路信标,控制网路拓补的形成与协调各网路成员的通信和流量，可以说是整个ZigBee网路的心脏。2.ZigBee路由器(ZigBeeRouter)主要负责传送资料，协调一部份网路成员的流量，发送和接受控制命令与发送资料，允许接受其他设备做为其子设备，同时还可以用做信号延长器，扩展ZigBee网络信号的覆盖范围。本着集成最大化原则，我们并未生产单独功能的路由器，而使在常用的ZigBee设备中集成了路由功能，使得这些设备在满足用户功能需求的同时，还可做为路由器使用，从而降低了用户组建网路系统的成本。3.终端设备(EndDevice)是网路拓补的末端叶节点的角色，通常负责发送资料与接收并执行命令，不能做传送资料的动作。其中ZigBee协调器是ZigBee网络中必不可少的设备，任何一个ZigBee网络必须拥有至少一个或以上的ZigBee协调器。至于ZigBee路由器和终端设备可视具体实际需要进行灵活配置。下图是一个典型ZigBee网络的示意图。IAS系统设备关系示意图CIE设备(ControlandIndicatingEquipment)ZONE设备(ZoneDevice)ACE设备(AncillaryControlEquipment)报警设备(WarningDevice)CIE向ZONE设备发送控制信号，如布防、撤防、设置报警条件等；ZONE设备向CIE发送探测到的數据值，如温湿度值等。当用户通过遥控器控制安防系统时，如布防、撤防、设置报警条件等操作，ACE设备(即遥控器)向CIE发送相应的控制信号。当CIE判定ZONE设备探测到的数据值达到警报触发阀值时，即向报警设备发送控制信号，触发警报、撤销警报。智能家居控制系统智能家居系统图智能家居系统图智能家居系统图智能家居系统图智能家居系统图路灯管理依据光线自动开关机明暗度调整依据移动体辨识进行明暗度调整还可提供行人目前位置节约能源延长灯泡寿命易