1.1　概述
隨著無線通信技術的不斷發展，近年來出現了麵向低成本設備無線聯網要求的技術，稱之為(wei) ZIGBEE，它是一種近距離、低複雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線通信技術，主要適合於(yu) 自動控製、遠程控製領域及家用設備聯網。
由於(yu) ZIGBEE的優(you) 越特性，基於(yu) ZIGBEE技術的無線組網是一種比較合適的下行信道的實現手段。適合應用於(yu) 一些短距離的無線網絡的組網，例如寫(xie) 字樓、辦公樓、宿舍樓、工廠等，適用於(yu) 企業(ye) 內(nei) 部能耗監測及管理係統，尤其適用於(yu) 一些布線困難舊樓改造的能耗管理係統中。而若將其與(yu) 成熟的工業(ye) 以太網和GPRS/CDMA上行信道結合，與(yu) 後台管理主站組成一個(ge) 完整的集抄和監控係統，則可以為(wei) 遠程管理提供一個(ge) 的解決(jue) 方案。ZIGBEE與(yu) 其他“後一公裏”技術比較見表1。

表1　ZIGBEE與(yu) 其他“後一公裏”技術的比較

	載波PLC	RS485	ZIGBEE無線
建網難度	簡單	困難	簡單
一次性投資	小	一般	較大
運行維護	困難	比較困難	容易
通信速度	低	高	高
可靠性	差	一般	好
實時監控	不能	能	能

1.2　ZIGBEE技術特點
ZIGBEE協議基於(yu) IEEE 802.15.4標準，從(cong) 2004年發布ZIGBEE V1．0到的增加了ZIGBEE-PRO擴展指令集的ZIGBEE2006版本，ZIGBEE功能不斷強大。ZIGBEE具備強大的設備聯網功能(見圖1)，它支持3種主要的自組織無線網絡類型，即星型結構(Star)、網狀結構(Mesh)和樹型結構(Cluster Tree)，特別是網狀結構，具有很強的網絡健壯性和係統可靠性。與(yu) 目前普遍應用的wi-Fi、Bluetooth等短距離無線通訊技術相比較，ZIGBEE的特點主要有：

圖1　ZIGBEE網絡拓撲分類

(1)工作周期短、收發信息功耗較低，並且RFD(Reduced Function Device，簡化功能器件)采用了休眠模式，不工作時都可以進入睡眠模式。
(2)低成本。通過大幅簡化協議(不到藍牙的1/10)，降低了對通信控製器的要求，以8051的8位微控製器測算，全功能的主節點需要32KB代碼，子功能節點少至4 KB代碼。
(3)低速率、短延時。ZIGBEE的通信速率達到250 kb／s(工作在2．4 GHz時)，滿足低速率傳(chuan) 輸數據的應用需求。ZIGBEE的響應速度較快，一般從(cong) 睡眠轉入工作狀態隻需15ms，節點連接進入網絡隻需30ms，進一步節省了電能。相比較，藍牙需3～10 S、Wi-Fi需3 S。
(4)近距離，高容量。傳(chuan) 輸範圍一般介於(yu) 10～100 m，在增加RF發射功率後，亦可增加到1~3 km。這指的是相鄰節點間的距離，若通過路由和節點間通信的接力，擴展後達到幾百米甚至幾公裏。ZIGBEE可采用星狀、片狀和網狀網絡結構。由一個(ge) 主節點管理若幹子節點，多一個(ge) 主節點可管理254個(ge) 子節點。
(5)高可靠性和高**性。ZIGBEE的媒體(ti) 接入控製層(Medium Access Control，MAC)采用CSMA/CA的碰撞避免機製，同時為(wei) 需要固定帶寬的通信業(ye) 務預留了專(zhuan) 用時隙，避免了發送數據時的競爭(zheng) 和衝(chong) 突。ZIGBEE還提供了3級**模式，包括無**設定、使用接人控製清單防止非法獲取數據以及采用**加密標準(AdvancedEncryption Standard，AES)的對稱密碼，以靈活確定其**屬性。
(6)免執照頻段。采用直接序列擴頻在工業(ye) 科學醫療(Industrial Scientific Medical，ISM)頻段，分別為(wei) 2．4 GHz(全球)、915 MHz(美國)和868 MHz(歐洲)。

1.3　ZIGBEE(物聯網)無線網絡電能管理係統的體(ti) 係結構
圖2為(wei) ZIGBEE(物聯網)無線網絡電能管理係統網絡拓撲圖，整個(ge) 網絡主要由四部分組成：計量儀(yi) 表、本地無線通信網絡、遠方通信網絡以及數據交換設備。整個(ge) 網絡由計量儀(yi) 表、ZIGBEE采集器（負責與(yu) 儀(yi) 表之間的通信）、ZIGBEE網絡終端（負責與(yu) 上層通訊網絡的對接，譬如工業(ye) 以太網等）、上層通信網絡和數據交換存儲(chu) 設備。ZIGBEE無線通信管理係統一般采用的組網方式是MESH的網狀網絡，MESH網絡能更好得保證通信質量，保證單一節點出現故障時不影響其他節點通信狀態。

圖2　無線網絡拓撲圖

1.4　ZIGBEE（物聯網）無線網絡電能管理係統解決(jue) 方案
新米兰体育為(wei) 生產(chan) 基地——米兰設計的針對生產(chan) 用電進行管理的電能管理分析係統，是基於(yu) ZIGBEE（物聯網）無線網絡的電能管理係統，整個(ge) 係統的組網采用ZIGBEE與(yu) RS485混合組網模式。
整個(ge) 廠區共設8個(ge) 集中監測點，分別位於(yu) 配電間、層配生產(chan) 動力櫃、空調動力櫃、排風機控製箱及位於(yu) 配電末端的幾個(ge) 照明控製箱。每個(ge) 監測點各設置無線ZIGBEE采集器一隻，通過RS485總線對位於(yu) 該監測點的電能計量儀(yi) 表進行通訊組網；監控中心設置ZIGBEE網絡終端一隻，結合現場實際情況及考慮通訊的可靠性，於(yu) 適當位置設置數隻ZIGBEE中繼路由器。係統的組網示意如圖3

圖3　ZIGBEE（物聯網）無線網絡電能管理係統解決(jue) 方案組網示意圖

公司通過建立ZIGBEE（物聯網）無線網絡電能管理係統解決(jue) 方案的工廠試點工程，對ANEZB無線ZIGBEE通訊模塊的實際參數進行了驗證。詳細參數見表2。

表2　ANEZB係列ZIGBEE通訊模塊性能參數表

參數			備注
係統容量
工作頻段		2.4GHz	不同信道，不同ID可以組成不同的子網。
無線信道		16個(ge)
網絡ID數		255個(ge)
子網容量
ZIGBEE網絡終端		1個(ge)	網絡中有時需要犧牲一些ZIGBEE采集器隻作中繼路由，防止個(ge) 別節點通信不上。
ZIGBEE采集器		≤30個(ge)
表計容量		≤254個(ge)
條件		穿透距離（單位：米）	備注
空曠無障礙地方傳(chuan) 輸距離		1200
24cm厚磚牆，寬4米的房間		16（3堵牆）	建議安裝在靠近外牆，效果更好。
單堵24cm厚磚牆		40
16cm混凝土樓板，層高4米	向上傳(chuan) 輸	8（2層板）
	向下傳(chuan) 輸	4（1層板）

注1：以上表中數據是試點工程中的實測數據。在實際情況實施時，應視樓宇實際結構而定。
注2：無線信號穿透能力，往往還會(hui) 受到如房間堆放物品的數量，堆放物品的高度等影響。

1.5　性能參數

1.6　接線方式

1.6.1 ZIGBEE采集器

 

1.6.2 ZIGBEE網絡終端

1.7　外形與(yu) 安裝尺寸(mm)

1.7.1 ZIGBEE采集器

1.7.2 ZIGBEE網絡終端

1.7.3 安裝方式
采用35mm標準導軌安裝