1、ZigBee技術(shù)-讓無線無所不在,基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),無線測控通信平臺,ZigBee研發(fā)團(tuán)隊(duì),融合了先進(jìn)的嵌入式技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、分布計(jì)算技術(shù),By 張書欽 博士 副教授 Mail: Mobile:內(nèi)容概要,ZigBee技術(shù)簡介 ZigBee技術(shù)-讓無線無所不在 無線測控應(yīng)用介紹 ZigBee網(wǎng)絡(luò)部署 ZigBee無線測控通信平臺 ZigBee無線測控網(wǎng)絡(luò) ZigBee無線基站系統(tǒng) 無線測控系統(tǒng)控制中心,什么是ZigBee?,ZigBee是一種新興的短距離、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本、低復(fù)雜度的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 ZigBee采取了IEEE 802.15.4強(qiáng)

2、有力的無線物理層所規(guī)定的全部優(yōu)點(diǎn)：省電、簡單、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。 ZigBee聯(lián)盟預(yù)測的主要應(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。,短程無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),WWAN,WMAN,WLAN,WPAN,傳 輸 范 圍,0.01,10,1,0. 1,100,1000,數(shù)據(jù)傳輸率（Mbps）,短程無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),文本,因特網(wǎng)/聲音,壓縮圖片,多通道數(shù)字圖像,低高,短程長程,無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的比較,ZigBee與IEEE 802.15.4,ZigBee是一組基于IEEE 802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)研制開發(fā)的，有關(guān)組網(wǎng)、安全和應(yīng)用

3、軟件方面的技術(shù)，IEEE 802.15.4 僅處理MAC層和物理層協(xié)議，ZigBee聯(lián)盟對其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。 ZigBee是由ZigBee Alliance所主導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)，定義了網(wǎng)絡(luò)層（Network Layer)、安全層（Security Layer）、應(yīng)用層（Application Layer)、以及各種應(yīng)用產(chǎn)品的資料（Profile）;而由國際電子電機(jī)工程協(xié)會(huì)（IEEE）所定制的802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，則是定義了物理層（PHY Layer)及媒體存取層（Media Access Control Layer;MAC Layer)。,ZigBee頻帶和數(shù)據(jù)傳輸率,ZigBee物理

4、信道,ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),星型,網(wǎng)狀型,簇狀型,網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器,全功能設(shè)備(FFD,Router):可以支持任何一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)商者和普通協(xié)商者，并且可以和任何一種設(shè)備進(jìn)行通信,精簡功能設(shè)備(RFD):只支持星型結(jié)構(gòu)，不能成為任何協(xié)商者，可以和網(wǎng)絡(luò)協(xié)商者進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)簡單。,ZigBee網(wǎng)狀(MESH)網(wǎng)絡(luò),MESH網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的功能，網(wǎng)絡(luò)可以通過多級跳的方式來通信；該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還可以組成極為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)還具備自組織、自愈功能。,ZigBee技術(shù)優(yōu)勢,數(shù)據(jù)傳輸速率低：10KB/秒-250KB/秒，專注于低傳輸應(yīng)用 功耗低：在低功耗待機(jī)模式下，兩節(jié)普通5號電池可

5、使用6-24個(gè)月 成本低：ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本 網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)可容納65000個(gè)設(shè)備 時(shí)延短：典型搜索設(shè)備時(shí)延為30ms，休眠激活時(shí)延為15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入時(shí)延為15ms。 網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng)，通信可靠 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（美國新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一），各個(gè)應(yīng)用可靈活確定其安全屬性 工作頻段靈活：使用頻段為2.4GHz、86MHz（歐洲）和915MHz（美國），均為免執(zhí)照（免費(fèi)）的頻段,ZigBee應(yīng)用條件,低功耗； 低成本； 較低的報(bào)文吞吐率； 需要支持大型網(wǎng)絡(luò)接

6、點(diǎn)的數(shù)量級； 對通信服務(wù)質(zhì)量QoS要求不高（甚至無QoS）； 需要可選擇的安全等級（采用AES-128）， +加密 +發(fā)送鑒別 +報(bào)文的完整性 需要多方面的較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用； 要求高的網(wǎng)絡(luò)自組織、自恢復(fù)能力。,ZigBee應(yīng)用場合,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN； 帶負(fù)載管理功能的自動(dòng)抄表（AMR）系統(tǒng)； 智能交通、油氣生產(chǎn)遙測遙控通信系統(tǒng)； 監(jiān)控照明、HVAC和寫字樓安全； 農(nóng)田耕作、環(huán)境監(jiān)測、水利水文監(jiān)測無線通信； 工業(yè)制造、過程控制遙測遙控； 對疾病、設(shè)備及設(shè)施進(jìn)行醫(yī)療和健康監(jiān)控； 家庭監(jiān)控、HVAC、安防報(bào)警系統(tǒng)運(yùn)用； 有源RFID應(yīng)用，用于產(chǎn)品運(yùn)輸、產(chǎn)品跟蹤、存儲較大物品和財(cái)產(chǎn)管理；

7、軍事應(yīng)用，包括戰(zhàn)場監(jiān)視和機(jī)器人控制； 汽車應(yīng)用，配合傳感器網(wǎng)絡(luò)報(bào)告汽車所有系統(tǒng)的狀態(tài)。,智能停車場系統(tǒng),系統(tǒng)功能定位 地下停車場 小區(qū)停車場 設(shè)計(jì)原則： 系統(tǒng)功能的先進(jìn)性 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的開放性 技術(shù)的成熟性和實(shí)用性 系統(tǒng)模塊的標(biāo)準(zhǔn)化和結(jié)構(gòu)化 系統(tǒng)部署的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性,系統(tǒng)基本功能及其特點(diǎn),無線節(jié)點(diǎn)部署靈活、通信可靠、擴(kuò)展簡便 智能車位引導(dǎo)、操作靈活方便 滾動(dòng)式進(jìn)場路線提示，實(shí)現(xiàn)快速誘導(dǎo) 實(shí)現(xiàn)停車場內(nèi)部分層、分區(qū)誘導(dǎo)，使司機(jī)快速抵達(dá)車位 車輛出入智能控制，確保停車場內(nèi)車輛的安全 實(shí)時(shí)監(jiān)測停車場狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)車位信息實(shí)時(shí)發(fā)布 支持完善的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)、分析功能 可實(shí)現(xiàn)緊急情況下的人工控制功能,系統(tǒng)

8、主要配置,ZigBee無線收發(fā)模塊 測控節(jié)點(diǎn)、出入口控制器、行車方向指示屏等設(shè)備可通過該無線模塊模塊來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。 出入口控制器 通過ARM9處理板來實(shí)現(xiàn)停車場的區(qū)域控制功能，并與無線測控網(wǎng)絡(luò)和管理中心進(jìn)行互聯(lián)。 停車場行車地圖顯示屏 在入口處使用液晶顯示屏向進(jìn)場司機(jī)指示進(jìn)場路線，便于司機(jī)查看。 停車場行車方向顯示屏： 在停車場的路道上使用LED顯示屏向司機(jī)指示行車方向。 停車標(biāo)簽打印機(jī) 采用微型打印機(jī)，可打印帶有條碼和停車場車位引導(dǎo)指示的標(biāo)簽。 停車標(biāo)簽標(biāo)簽掃描槍 自動(dòng)道閘 在出入口處提供合法的通行，杜絕非法出入，并在緊急情況下快速控制。 管理主機(jī) 管理人員來實(shí)現(xiàn)停車場的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、設(shè)備管

9、理、狀態(tài)控制、數(shù)據(jù)分析等。,圍墻、大門,停車場車位和通道實(shí)施全方位管理,門廳、樓道門及樓梯口,電梯內(nèi),園區(qū)范圍,地下停車場,中心監(jiān)控室電視屏幕 顯示報(bào)警現(xiàn)場情況,自動(dòng)控制定位報(bào)警現(xiàn)場,中心自動(dòng)切換現(xiàn)場圖象， 判斷虛報(bào)情況,錄象機(jī)實(shí)時(shí)啟動(dòng)記錄圖象,停車場管理,對住戶私家車及來訪車輛進(jìn)行管理和控制,記錄車輛進(jìn)出情況,月度統(tǒng)計(jì),停車場出入口自動(dòng)開啟,外來車輛停車自動(dòng)計(jì)時(shí)收費(fèi),基于ZigBee技術(shù)的無線通信平臺結(jié)構(gòu),可結(jié)合多種無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),無線通信平臺應(yīng)用實(shí)例：停車場系統(tǒng),無線測控網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng),停車場各種傳感器和設(shè)備通過通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)，可以將采集的測量信號進(jìn)行處理，上傳給上位機(jī) 也可以

10、將來自上位機(jī)或其他設(shè)備的控制信號傳遞給相應(yīng)的無線測控節(jié)點(diǎn)。 通過ZigBee無線測控網(wǎng)絡(luò)可以對實(shí)現(xiàn)對停車場區(qū)域內(nèi)各種泊位傳感器和控制設(shè)備的運(yùn)行狀況，如顯示設(shè)備的顯示控制、車位占用狀態(tài)的采集和傳輸、設(shè)備的開啟/關(guān)閉控制，各種狀態(tài)量的探測，以及數(shù)據(jù)的輸出與指示等。 ZigBee測控網(wǎng)絡(luò)中具有協(xié)調(diào)器、路由器、端節(jié)點(diǎn)三類節(jié)點(diǎn)。,ZigBee節(jié)點(diǎn)實(shí)物,無線節(jié)點(diǎn)開發(fā)工具-IAR,出入口基站子系統(tǒng),無線測控基站實(shí)現(xiàn)了對測控網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的收集與分發(fā)、測控網(wǎng)絡(luò)與外部IP網(wǎng)絡(luò)的連接、協(xié)議轉(zhuǎn)換以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。 測控基站是帶有嵌入式系統(tǒng)平臺的專用主機(jī)，外接一個(gè)ZigBee短程無線收發(fā)模塊，以實(shí)現(xiàn)對無線測控網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)

11、的無線通信。基站首先作為無線測控網(wǎng)絡(luò)與控制中心之間的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了IP網(wǎng)絡(luò)接入，及TCP/IP與ZigBee協(xié)議轉(zhuǎn)換功能。 測控基站是無線測控網(wǎng)絡(luò)的控制中心，提供各種遠(yuǎn)程智能控制接口，操作者可以通過任何一臺的PC機(jī)接入基站對測控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問或者控制，能夠管理所有無線測控節(jié)點(diǎn)，包括整個(gè)無線測控網(wǎng)絡(luò)的路由表，接收來自測控節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行校正、融合等處理。對于監(jiān)控中心所發(fā)的指令給予相應(yīng)的處理。 基站系統(tǒng)是軟硬件可裁減的，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積等綜合性要求。經(jīng)過小型化裁剪后的基站系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定、功能強(qiáng)大、模塊動(dòng)態(tài)加載及良好的開放性和可移植性等優(yōu)點(diǎn)。,ARM9處理板開發(fā)實(shí)

12、物,ZigBee基站系統(tǒng)ZigBee模塊ARM9處理板,嵌入式Linux開發(fā)工具-QT,ARM9與ZigBee開發(fā)場景,運(yùn)行時(shí)的基站系統(tǒng),管理中心,停車場管理中心子系統(tǒng)通過局域網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)連接方式與一個(gè)或多個(gè)出入口基站進(jìn)行相連，實(shí)現(xiàn)了對系統(tǒng)中各類節(jié)點(diǎn)和設(shè)備的全局管理。 管理中心具有同時(shí)支持監(jiān)視和控制兩方面的能力，可以及時(shí)了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并能夠采用有效措施影響系統(tǒng)的運(yùn)行。 管理中心依據(jù)網(wǎng)絡(luò)管理業(yè)務(wù)目標(biāo)對出入口基站系統(tǒng)、無線測控網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、車輛出入業(yè)務(wù)等方面進(jìn)行管理。管理中心實(shí)現(xiàn)了停車場車位狀態(tài)顯示、網(wǎng)絡(luò)邏輯拓樸結(jié)構(gòu)、設(shè)備配置、智能監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)等功能，管理人員可通過友好界面進(jìn)行管理操作。,

13、管理中心用戶視圖,管理中心開發(fā)工具-NetBeans,系統(tǒng)測試運(yùn)行場景,基站,測控網(wǎng)絡(luò),控制中心,基站觸摸屏界面,管理中心用戶界面,人員需求(1)ZigBee無線節(jié)點(diǎn),負(fù)責(zé)人：張書欽 董智勇 單芳芳 開發(fā)環(huán)境：IAR、CC2430/8051 編程語言：C 開發(fā)任務(wù)： CC2430的輸入輸出、無線通信，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與發(fā)送 CC2430的節(jié)點(diǎn)測控任務(wù)管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、網(wǎng)絡(luò)管理等處理策略 ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)和路由轉(zhuǎn)發(fā) 網(wǎng)絡(luò)管理Agent開發(fā)，可實(shí)現(xiàn)配置管理、性能管理、告警管理等方面的功能,人員需求(2)嵌入式Linux,負(fù)責(zé)人：張書欽 董躍均 開發(fā)環(huán)境：QT、ARM9/嵌入式Li

14、nux 編程語言： C/C+ 開發(fā)任務(wù)： 數(shù)據(jù)管理：通過嵌入式數(shù)據(jù)庫為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)配置、系統(tǒng)控制等提供數(shù)據(jù)上的支持與協(xié)助，完成相應(yīng)的功能。 通信管理： Socket、串口 Linux進(jìn)程間通信 人機(jī)接口：為操作人員提供配置、維護(hù)等操作界面，包括： 觸摸屏圖形接口 Web接入接口 Telnet接入接口 系統(tǒng)控制：實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)/硬件狀態(tài)的監(jiān)控、業(yè)務(wù)狀態(tài)的查詢與通知、進(jìn)程調(diào)度等系統(tǒng)支撐功能,人員需求(3)管理中心,負(fù)責(zé)人：崔巖 開發(fā)環(huán)境：NetBeans 編程語言：Java 開發(fā)任務(wù)： 通信管理模塊：Socket、串口 數(shù)據(jù)管理： 利用數(shù)據(jù)庫對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲查詢 以曲線圖、柱狀圖等形式顯示靜態(tài)或動(dòng)

15、態(tài)數(shù)據(jù) 生成用戶定制的各類數(shù)據(jù)報(bào)表 進(jìn)行分析處理，形成管理中心各類軟件模塊需求的有用數(shù)據(jù)；1人 無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌猴@示出系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)系 地理信息子系統(tǒng)：顯示網(wǎng)絡(luò)部署區(qū)域的電子地圖 系統(tǒng)配置管理： 設(shè)備控制 設(shè)備添加、刪除 事件管理：處理各類用戶設(shè)定事件或報(bào)警事件，如火災(zāi)、盜警、設(shè)備故障等，并進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。 應(yīng)用業(yè)務(wù)：如停車場、環(huán)境監(jiān)控等具體的應(yīng)用業(yè)務(wù),Promising ZigBee Technology !Better Experiences !Promoting Yourself !,歡迎加入ZigBee無線測控通信平臺 開發(fā)團(tuán)隊(duì)！,張書欽 博士 副教授 董智勇 碩士 副教授 董躍鈞

16、 碩士 講師 yj_ 崔 巖 碩士 講師 irene_ 單芳芳 碩士 講師 ,備份膠片,補(bǔ)充一些ZigBee的應(yīng)用解決方案,ZigBee技術(shù)應(yīng)用解決方案,基于ZigBee的油田油井遙測遙控?zé)o線通信,ZigBee技術(shù)應(yīng)用解決方案,ZigBee技術(shù)在石油石化行業(yè)的應(yīng)用,液化天然氣罐遠(yuǎn)程監(jiān)控,汽油管線的腐蝕監(jiān)測,潤滑油供應(yīng)鏈,汽油管線侵入者監(jiān)測,液化天然氣容器跟蹤,ZigBee技術(shù)應(yīng)用解決方案,ZigBee技術(shù)在石油石化行業(yè)的應(yīng)用,化工產(chǎn)品鐵路槽車的遠(yuǎn)程信息處理,游船引擎震動(dòng)監(jiān)控,油罐車駕駛員安全措施,ZigBee技術(shù)應(yīng)用解決方案,基于ZigBee技術(shù)的管道監(jiān)測無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò),ZigBee技術(shù)應(yīng)用

17、解決方案,基于ZigBee技術(shù)的無線三表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng),采用MESH網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?每幢單元樓設(shè)置一個(gè)ZigBee遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn) 一個(gè)小區(qū)設(shè)置一個(gè)ZigBee中心節(jié)點(diǎn) ZigBee中心節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)通過GPRS/CDMA或ADSL上傳到集抄中心,ZigBee技術(shù)應(yīng)用解決方案,基于ZigBee技術(shù)的無線三表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng),ZigBee技術(shù)應(yīng)用解決方案,基于ZigBee技術(shù)的水文水利監(jiān)測無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò),采用MESH網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?每個(gè)水文水利計(jì)量處設(shè)置一個(gè)ZIGBEE遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn) 一個(gè)區(qū)域監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置一個(gè)ZIGBEE中心節(jié)點(diǎn) ZIGBEE中心節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)通過GPRS/CDMA或A

18、DSL上傳到監(jiān)測中心,ZigBee技術(shù)應(yīng)用解決方案,ZigBee智能交通控制系統(tǒng)無線通信方案,ZIGBEE無線通信的交通信號控制系統(tǒng)-交通路口控制通信,ZigBee技術(shù)應(yīng)用解決方案,ZigBee智能交通控制系統(tǒng)無線通信方案,ZIGBEE無線通信的交通信號控制系統(tǒng)-遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制通信,ZigBee技術(shù)應(yīng)用解決方案,醫(yī)院對病患、監(jiān)護(hù)設(shè)備及設(shè)施進(jìn)行醫(yī)療和健康監(jiān)控,借助于各種傳感器和ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)，準(zhǔn)確且實(shí)時(shí)地監(jiān)測病人的血壓、體溫和心跳速度等信息，從而減少醫(yī)生查房的工作負(fù)擔(dān)，有助于醫(yī)生作出快速的反應(yīng)，特別是對重病和病?；颊叩谋O(jiān)護(hù)治療。,ZigBee技術(shù)應(yīng)用解決方案,基于ZigBee技術(shù)的無線點(diǎn)餐系統(tǒng)通信解決方案,ZigBee技術(shù)應(yīng)用小結(jié),ZigBee技術(shù)應(yīng)用小結(jié),ZigBee技術(shù)應(yīng)用小結(jié),小結(jié),ZigBee作為一種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有效彌補(bǔ)了低成本、低功耗和低速率無線通信市場的空缺，其成功的關(guān)鍵技術(shù)在于豐富而便捷的應(yīng)用，而不是技術(shù)本身。我們有理由相信在不遠(yuǎn)的將來，將有越來越多的內(nèi)置式ZigBee功能的設(shè)