將ZigBee用于家庭自動化和醫(yī)療保健

在國際消費電子展(CES)、慕尼黑國際電子展、傳感器博覽會、嵌入式系統(tǒng)大會及全球嵌入式展覽會等近期舉辦的眾多貿(mào)易展覽會上，短距離無線傳感器網(wǎng)絡(luò)成為了人們關(guān)注的焦點。ZigBee聯(lián)盟一直在努力開發(fā)為通用應(yīng)用領(lǐng)域提供控制的標(biāo)準(zhǔn)，包括能源管理、家庭自動化、醫(yī)療保健及商業(yè)樓宇自動化等。

我們將在本文中探討的兩個應(yīng)用領(lǐng)域是家庭自動化和醫(yī)療保健。盡管人們對某些應(yīng)用是否具有優(yōu)勢還存在爭議，但石油價格的上漲以及煤氣價格不斷上調(diào)對家庭預(yù)算產(chǎn)生的連鎖反應(yīng)已經(jīng)受到人們的廣泛關(guān)注，如何對能源進(jìn)行監(jiān)測以及如何節(jié)能已成為人們茶余飯后談?wù)摰臒衢T話題。此外，老齡人口的增加使得對醫(yī)療保健服務(wù)的需求上升，這也為開發(fā)更優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療健康監(jiān)控設(shè)備帶來了商機。我們認(rèn)為不但有必要了解將這些技術(shù)市場化的ZigBee成員的近期工作，而且還應(yīng)評估與這些應(yīng)用領(lǐng)域最相關(guān)的幾種傳感器網(wǎng)絡(luò)。

ZigBee Smart Energy與家庭自動化

一般來說，家庭中的耗能大戶主要是中央空調(diào)系統(tǒng)(HVAC)、照明，以及諸如冰箱、洗衣機和烘干機之類的白色家電。我們中有多少人會堅持要求孩子“離開房間要熄燈”？在家中或辦公室為照明系統(tǒng)添加簡單的占位傳感器、窗用日光傳感器和調(diào)光功能，便可大幅降低日常能耗。將日光傳感器與調(diào)光器件一同用于光源，可使光線在保持閱讀及一般日常工作可接受水平的同時，降低對電網(wǎng)供能的需求。此外，為房屋向陽面增加遮陽擋光控制，還可減少對HVAC制冷系統(tǒng)的需求。

過去一直缺少可供多個廠商采用和共享的通用應(yīng)用范例。這類范例始終都是ZigBee成員追求的目標(biāo)，而且它們現(xiàn)正在世界各地的許多行業(yè)展會上亮相。美國家電制造商協(xié)會(AHAM)近期已將ZigBee Smart Energy納入其核心標(biāo)準(zhǔn)；白色家電產(chǎn)業(yè)也將監(jiān)控能耗，并將其報告給中央網(wǎng)關(guān)設(shè)備或者家用顯示器。可用于創(chuàng)建家域網(wǎng)(HAN)的設(shè)備很多，其中某些用于家用顯示器的設(shè)備就是簡單的冰箱貼，可用于監(jiān)視電力部門制定的電費費率；另外一些功能更加豐富的平板顯示器則不但能夠支持互聯(lián)網(wǎng)接入，而且還可集成家庭安防或天氣預(yù)報等其它功能。通用軟件配置文件或群集可為廠商提供支持互操作的兼容產(chǎn)品。北美地區(qū)的電力公司及能源服務(wù)供應(yīng)商已在住宅和公寓中安裝了數(shù)百萬套支持ZigBee Smart Energy的儀表，為能夠向消費者提供能源管理服務(wù)邁出了第一步。

在ZigBee Smart Energy HAN中，智能電表一般配有能源服務(wù)接口(ESI)，可用作進(jìn)入家庭的主要網(wǎng)關(guān)。通過這一接口，公用事業(yè)部門可向家庭中的智能家電發(fā)送實時價格及負(fù)載削減事件。此外，還可通過家用顯示器等人機界面獲取實時的計量信息。

圖3顯示了智能儀表可作為ESI使用的ZigBee SE網(wǎng)絡(luò)示例。

此外，ZigBee SE網(wǎng)絡(luò)還可提供一個次要ESI，它不但可與電表通信，獲取用電信息，還可用作其它設(shè)備的公共集線器，以便使用寬帶連接通過ESI向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)。此類設(shè)備通常稱為EMS，或能源管理系統(tǒng)。寬帶連接可通過PDA、手機或平板電腦應(yīng)用實現(xiàn)對家中設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

圖4所示是一個ZigBee SE網(wǎng)絡(luò)，其中EMS可根據(jù)用戶設(shè)定的系統(tǒng)規(guī)則實現(xiàn)照明控制。例如，用戶設(shè)定一條規(guī)則規(guī)定整棟房子的總能耗不超過某個上限閾值，一旦家中開啟的負(fù)載總和超過此閾值，系統(tǒng)就會自動調(diào)低燈光亮度來平衡負(fù)載。

此外，EMS還能以安全的方式讀取智能電表用電信息，并將其上傳到能源監(jiān)控工具。EMS的寬帶功能實現(xiàn)了以往無法想象的優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和應(yīng)用。

家庭自動化與ZigBee醫(yī)療保健

ZigBee聯(lián)盟與包括康體佳健康聯(lián)盟在內(nèi)的多家健康聯(lián)盟緊密合作開發(fā)實用標(biāo)準(zhǔn)，為個人及其醫(yī)療保健服務(wù)供應(yīng)商提供高價值的傳感器數(shù)據(jù)。眾所周知，糖尿病已成為世界上一個日益嚴(yán)重的健康問題，醫(yī)療保健專業(yè)人士認(rèn)為只要使用稱重傳感器每天監(jiān)控糖尿病患者的體重，便可大幅減少急診或就醫(yī)的次數(shù)。這對慢性病患者護(hù)理用葡萄糖監(jiān)測儀、血壓計或者心率監(jiān)測器同樣適用。

簡單按鈕掛墜等家用老人護(hù)理設(shè)備與用于檢測跌倒的設(shè)備內(nèi)置加速度器相結(jié)合，不僅可幫助應(yīng)急服務(wù)監(jiān)控機構(gòu)對緊急情況做出及時響應(yīng)，而且還有助于老年人安坐家中舒適地接受護(hù)理，以更低的成本享受更高質(zhì)量的生活。通過ZigBee網(wǎng)關(guān)設(shè)備將這些無線醫(yī)療保健傳感器網(wǎng)絡(luò)連接至互聯(lián)網(wǎng)，便可實現(xiàn)這種護(hù)理。

總之，德州儀器(TI)非常樂意與正在開發(fā)本文所及產(chǎn)品的ZigBee技術(shù)伙伴合作，將舒適、節(jié)能、高品質(zhì)的生活帶給消費者。請密切關(guān)注他們的最新產(chǎn)品發(fā)布。