Zigbee 在家庭遠程遙控管理系統(tǒng)中的應用

隨著信息數(shù)字技術的發(fā)展, 越來越多的“智能家電”進入家庭, 怎樣有效地管理這些智能電器, 尤其是當人們出門在外時如何及時高效地管理這些設備的問題擺在了我們面前。
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在外的情況下實現(xiàn)對家庭狀況的監(jiān)督、管理、設備操作等,要求具有易操作性、穩(wěn)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、電控門窗等。
(2) 安全監(jiān)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(qū)物業(yè)管理部門、出門在外的家庭成員求救, 甚至報警等。
(4) 自動抄表1 如煤氣表、水表、電表等。

2 　家庭遠程遙控管理系統(tǒng)的組成
系統(tǒng)組成如圖1 所示, 由控制中心、被控智能電器、各種偵測P監(jiān)控設備、無線網(wǎng)絡組成1基本工作原理如下:

(1) 遙控者通過電話網(wǎng)P互聯(lián)網(wǎng)與控制中心相連, 并對之進行操控1 可以使用手機或座機通過電話線路實現(xiàn)遠程操控, 雖然比較繁瑣, 但能夠借助鍵盤按鍵和提示語音一步一步進行操作。目前已經(jīng)進入互聯(lián)網(wǎng)時代, 當然可以通過控制中心的嵌入式Web 服務器, 使用手機P個人計算機以非常直觀的瀏覽器方式實現(xiàn)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(jiān)控設備進行操作, 如圖2 所示1Zigbee 無線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(shù)字接受器兩部分, 前者提供數(shù)據(jù)通信的空中接口, 后者主要提供鏈路的物理信道和數(shù)據(jù)分組。 基ARM7 的微控制器負責鏈路管理與控制, 執(zhí)行基帶通信協(xié)議和相關的處理過程, 另外通過網(wǎng)絡控制器連接互聯(lián)網(wǎng), 用戶可通過瀏覽器和家庭遙控管理系統(tǒng)進行交互。
已經(jīng)有數(shù)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 無線開發(fā)相對容易實現(xiàn)1 另外也有很多文章介紹了嵌入式Web 服務器的開發(fā),在此不再贅述。
(3) 無線網(wǎng)絡1 基于ARM 的嵌入式控制中心以及各種被控設備目前相對來說都是比較成熟的技術, 但此處所使用的無線網(wǎng)絡是選用近幾年剛剛興起的一種技術———Zigbee。

3 　Zigbee 技術
ZigBee 是一種新興的易組建、低功耗、低成本的無線網(wǎng)絡技術, 但傳輸數(shù)據(jù)速率較低1 它依據(jù)80211514 標準, 可以在數(shù)以千計的微小的傳感器之間實現(xiàn)通信, 這些傳感器以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳感器, 所以它們的通信效率非常高[1 ] 。
主要技術特點如下:
(1) 低功耗1 發(fā)射功率為1 mW, 在待機模式下, 兩節(jié)普通5 號干電池可使用6 個月到2年, 對于供電條件受限的環(huán)境, 這是一個非常有力的優(yōu)勢[2 ] 。
(2) 低成本1 不僅Zigbee 網(wǎng)絡節(jié)點模塊在人民幣1 000 元以下, 并且, 主要使用的網(wǎng)絡子節(jié)點的價格有望降到人民幣100 元以下, 尤為重要的是, 一旦組建好網(wǎng)絡, 無須繳納網(wǎng)絡通訊費,可為投資者節(jié)省大量資金1 另外對嵌入式系統(tǒng)的CPU 和存儲器的要求也非常低。
(3) 網(wǎng)絡容量大1 一個Zigbee 網(wǎng)絡可以容納最多65 536 個從設備和一個主設備, 一個區(qū)域內(nèi)可以同時存在最多100 個Zigbee 網(wǎng)絡[2 ] 。
(4) 數(shù)據(jù)傳輸速率. 室內(nèi):10 m 速率250kbps ;室外:30～75 m 速率40 kbps ,300 m 速率20 kbps.較低的數(shù)據(jù)傳輸速率可以說是Zigbee 最大的弱
項,只有在室內(nèi)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 技術作為近幾年發(fā)展很快的無線傳輸技術, 在國內(nèi)也受到越來越多的關注, 以其卓越的特點, 組建局部無線自動化控制網(wǎng), 再通過互聯(lián)網(wǎng)或移動網(wǎng)與遠端的計算機相連, 作為互聯(lián)網(wǎng)和移動網(wǎng)盲區(qū)的補充, 從而實現(xiàn)低成本, 高效率的自動化遙測遙控, 在工業(yè)、民用領域將會得到越來越廣泛的應用。