ZigBee技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用

1、ZigBee技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展及人們居住理念的變化與提升，人們?cè)絹?lái)越追求生活細(xì)節(jié)的簡(jiǎn)單化和智能化，希望在日常家居生活中都能置入智能化程序，享受“一鍵OK"式的簡(jiǎn)單生活操作。于是智能家居、智能住宅、數(shù)字家園、網(wǎng)絡(luò)化住宅、家庭網(wǎng)絡(luò)、數(shù)碼家庭等概念在國(guó)內(nèi)外被廣泛提出，各種新技術(shù)在家庭智能化系統(tǒng)中不斷得到應(yīng)用。低功耗、低成本、易于組網(wǎng)和維護(hù)的家庭智能化系統(tǒng)的研究與開發(fā)，是一項(xiàng)有關(guān)自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、通信等多學(xué)科交叉研究的課題。ZigBee是一個(gè)最近新出現(xiàn)的無(wú)線通信技術(shù)，以短距離，低功耗，優(yōu)秀組網(wǎng)能力等特點(diǎn)在家用系統(tǒng)控制、樓宇自動(dòng)化、工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域具有廣闊的市場(chǎng)

2、空間。藍(lán)牙、WLAN技術(shù)，由于協(xié)議復(fù)雜、成本高、耗電等，在上述應(yīng)用領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用遇到較大的困難。ZigBee技術(shù)介紹ZigBee一般翻譯為群蜂技術(shù)，ZigBee一詞源自于蜜蜂(Bee)，系因蜜蜂看似隨意在跳著字形舞，但實(shí)際上卻是將有花和蜂蜜所在地的訊息正確的傳達(dá)給其他蜜蜂。而ZigBee也具備相似的通訊能力，可以將訊息透過ZigBee網(wǎng)路傳遞給其他ZigBee裝置。ZigBee包含了兩種不同單位所制定的通訊規(guī)格，一個(gè)是由ZigBeeAlliance所主導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)，定義了網(wǎng)路層、安全層、應(yīng)用層以及各種應(yīng)用產(chǎn)品的Profile;另外一個(gè)則是由IEEE所制定的IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，定義了實(shí)體

3、層以及媒體存取層。Zigbee是一種新興的近程、低速率、低功耗的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要用于近距離無(wú)線連接。具有低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本、自組網(wǎng)、高可靠、超視距的特點(diǎn)。主要適合應(yīng)用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡(jiǎn)而言之，ZigBee就是一種便宜的、低功耗、自組網(wǎng)的近程無(wú)線通訊技術(shù)。本文根據(jù)將ZigBee無(wú)線技術(shù)應(yīng)用在智能家居上，并通過因特網(wǎng)甚至是手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控來(lái)實(shí)現(xiàn)智能家居設(shè)備的管理這一理念，構(gòu)建了智能家居系統(tǒng)，通過家庭網(wǎng)關(guān)將家庭內(nèi)部無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和外部廣域網(wǎng)溝通起來(lái)。研究了ZigBee各個(gè)通信協(xié)議層的具體功能與作用，采用Jennic公司的JN5139R1M0模塊，它符合ZigBee

4、標(biāo)準(zhǔn)。以該模塊為核心設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)硬件電路，在開源代碼的基礎(chǔ)上完成了協(xié)調(diào)器和終端節(jié)點(diǎn)軟件相關(guān)應(yīng)用的設(shè)計(jì)，從而組建智能家居內(nèi)部無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。家庭網(wǎng)關(guān)是由家居內(nèi)部無(wú)線網(wǎng)絡(luò)ZigBee協(xié)調(diào)者和嵌入式Web服務(wù)器兩個(gè)部分組成，兩者各司其職，前者主導(dǎo)家庭內(nèi)部無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，后者與外部網(wǎng)絡(luò)通信。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，以嵌入式Linux為平臺(tái)構(gòu)建了Web服務(wù)器，并移植了數(shù)據(jù)庫(kù)Sqlite。用戶通過家庭網(wǎng)關(guān)達(dá)到監(jiān)控智能家居的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用戶通過家庭網(wǎng)關(guān)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理智能家庭設(shè)備，ZigBee無(wú)線技術(shù)適合于組建智能家居系統(tǒng)，系統(tǒng)安裝方便，擴(kuò)展性好，具有很好的實(shí)用價(jià)值。ZigBee是最近提出的一種近距離、低復(fù)雜度、低

5、功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無(wú)線通信新技術(shù)，主要適用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以滿足對(duì)小型廉價(jià)設(shè)備的無(wú)線聯(lián)網(wǎng)和控制。采取了IEEE802.15.4強(qiáng)有力的無(wú)線物理層所規(guī)定的全部?jī)?yōu)點(diǎn)：省電、簡(jiǎn)單、成本又低的規(guī)格；ZigBee增加了邏輯網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)安全和應(yīng)用層。主要應(yīng)用領(lǐng)域包括工業(yè)控制、消費(fèi)性電子設(shè)備、汽車自動(dòng)化、家庭和樓宇自動(dòng)化、醫(yī)用設(shè)備控制等。ZigBee設(shè)備按網(wǎng)絡(luò)功能分3種：網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器（Network Coordinator）、路由節(jié)點(diǎn)（Network Node）及終端節(jié)點(diǎn)（IEEE Node）。前兩種都是FFD，可以與任何節(jié)點(diǎn)通信；終端節(jié)點(diǎn)是RFD。ZigBee的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)ZigBee設(shè)備

6、類型Wireless gateway（無(wú)線網(wǎng)關(guān)） 將ZigBee 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)和互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)相互連接的橋接設(shè)備，實(shí)現(xiàn)ZigBee 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的監(jiān)測(cè)與控制End-Device（終端設(shè)備）終端設(shè)備沒有特定的維持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的責(zé)任，它可以睡眠或者喚醒，因此它可以是一個(gè)電池供電設(shè)備。ZigBee特點(diǎn)1、數(shù)據(jù)傳輸速率低：10KB/秒-250KB/秒，專注于低速傳輸應(yīng)用。2、功耗低：在低功耗待機(jī)模式下，兩節(jié)普通5號(hào)電池可使用6-24個(gè)月。3、成本低：ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單，所以大大降低了成本。4、網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)最多可容納65,000個(gè)設(shè)備。5、網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng)，通信可靠

7、。6、數(shù)據(jù)安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，采用AES-128加密算法。7、工作頻段靈活：使用頻段為2.4GHz、868MHz（歐洲）和915MHz（美國(guó)），均為免執(zhí)照（免費(fèi)）的頻段。ZigBee應(yīng)用范圍圖ZigBee系列產(chǎn)品類型1、ZigBee紅外轉(zhuǎn)發(fā)器功能：接收網(wǎng)關(guān)或遙控器指令，實(shí)現(xiàn)無(wú)線碼到紅外碼的轉(zhuǎn)發(fā)，從而可用無(wú)線方式對(duì)家電設(shè)備進(jìn)行控制。操作：使用前需要和網(wǎng)關(guān)或協(xié)調(diào)器、家電紅外遙控器對(duì)碼2、ZigBee單鍵調(diào)光開關(guān)功能：接收網(wǎng)關(guān)或遙控器指令進(jìn)行燈控，開關(guān)和調(diào)光，并對(duì)執(zhí)行情況反饋操作：操作前需要和網(wǎng)關(guān)和遙控器進(jìn)行單控和情景對(duì)碼操作，并會(huì)存儲(chǔ)情景對(duì)碼信息3、ZigBee雙鍵智能開關(guān)功能：接收網(wǎng)關(guān)或遙控器指令進(jìn)行單控或場(chǎng)景控制，并對(duì)執(zhí)行情況反饋操作：操作前需要和網(wǎng)關(guān)和遙控器進(jìn)行單控和情景對(duì)碼操作，并會(huì)存儲(chǔ)情景對(duì)碼信息4、ZigBee窗簾控制器功能：接收網(wǎng)關(guān)或遙控器指令進(jìn)行窗簾開關(guān)控制，并對(duì)執(zhí)行情況反饋操作：操作前需要和網(wǎng)關(guān)和遙控器進(jìn)行單控和情景對(duì)碼操作，并會(huì)存儲(chǔ)情景對(duì)碼信息5、插座-協(xié)調(diào)器功能：插座協(xié)調(diào)器合一設(shè)備，提供撥動(dòng)開關(guān)，切換設(shè)備類型；在不存在網(wǎng)關(guān)的情況下，切換為協(xié)調(diào)器設(shè)備，否則這作為普通開關(guān)使用操作：操作前需要和網(wǎng)關(guān)和遙控器進(jìn)行單控和情景對(duì)碼操作，并會(huì)存儲(chǔ)情景對(duì)碼信息Zigbee在智能家居應(yīng)用方案ZigBe