Zigbee 在家庭遠(yuǎn)程遙控管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著信息數(shù)字技術(shù)的發(fā)展, 越來越多的“智能家電”進(jìn)入家庭, 怎樣有效地管理這些智能電器, 尤其是當(dāng)人們出門在外時(shí)如何及時(shí)高效地管理這些設(shè)備的問題擺在了我們面前。
1 　家庭遠(yuǎn)程遙控管理的功能
家庭遠(yuǎn)程遙控管理是指人們出門在外的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭狀況的監(jiān)督、管理、設(shè)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(shè)備操作以及狀態(tài)反饋1 如電視、空調(diào)、計(jì)算機(jī)、冰箱、洗衣機(jī)、電炊具、照明電器、電控門窗等。
(2) 安全監(jiān)控1 如偵測(cè)入室偷盜并錄像、火災(zāi)、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(bào)警等。
(4) 自動(dòng)抄表1 如煤氣表、水表、電表等。

2 　家庭遠(yuǎn)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(cè)P監(jiān)控設(shè)備、無線網(wǎng)絡(luò)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(duì)之進(jìn)行操控1 可以使用手機(jī)或座機(jī)通過電話線路實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(jìn)行操作。目前已經(jīng)進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代, 當(dāng)然可以通過控制中心的嵌入式Web 服務(wù)器, 使用手機(jī)P個(gè)人計(jì)算機(jī)以非常直觀的瀏覽器方式實(shí)現(xiàn)操控。

(2) 控制中心接受遠(yuǎn)程遙控者的命令, 并且轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)對(duì)各種智能電器、各種偵測(cè)P監(jiān)控設(shè)備進(jìn)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(fù)責(zé)鏈路管理與控制, 執(zhí)行基帶通信協(xié)議和相關(guān)的處理過程, 另外通過網(wǎng)絡(luò)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(jìn)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(yīng)軟件工具, 使得Zigbee 無線開發(fā)相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)1 另外也有很多文章介紹了嵌入式Web 服務(wù)器的開發(fā),在此不再贅述。
(3) 無線網(wǎng)絡(luò)1 基于ARM 的嵌入式控制中心以及各種被控設(shè)備目前相對(duì)來說都是比較成熟的技術(shù), 但此處所使用的無線網(wǎng)絡(luò)是選用近幾年剛剛興起的一種技術(shù)———Zigbee。

3 　Zigbee 技術(shù)
ZigBee 是一種新興的易組建、低功耗、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 但傳輸數(shù)據(jù)速率較低1 它依據(jù)80211514 標(biāo)準(zhǔn), 可以在數(shù)以千計(jì)的微小的傳感器之間實(shí)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(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器, 所以它們的通信效率非常高[1 ] 。
主要技術(shù)特點(diǎn)如下:
(1) 低功耗1 發(fā)射功率為1 mW, 在待機(jī)模式下, 兩節(jié)普通5 號(hào)干電池可使用6 個(gè)月到2年, 對(duì)于供電條件受限的環(huán)境, 這是一個(gè)非常有力的優(yōu)勢(shì)[2 ] 。
(2) 低成本1 不僅Zigbee 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)模塊在人民幣1 000 元以下, 并且, 主要使用的網(wǎng)絡(luò)子節(jié)點(diǎn)的價(jià)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(luò), 無須繳納網(wǎng)絡(luò)通訊費(fèi),可為投資者節(jié)省大量資金1 另外對(duì)嵌入式系統(tǒng)的CPU 和存儲(chǔ)器的要求也非常低。
(3) 網(wǎng)絡(luò)容量大1 一個(gè)Zigbee 網(wǎng)絡(luò)可以容納最多65 536 個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備, 一個(gè)區(qū)域內(nèi)可以同時(shí)存在最多100 個(gè)Zigbee 網(wǎng)絡(luò)[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(xiàng),只有在室內(nèi)可以勉強(qiáng)傳輸視頻信號(hào)[1 ] .
另外具有高可靠性、良好的安全性和兼容性.
Zigbee 技術(shù)作為近幾年發(fā)展很快的無線傳輸技術(shù), 在國內(nèi)也受到越來越多的關(guān)注, 以其卓越的特點(diǎn), 組建局部無線自動(dòng)化控制網(wǎng), 再通過互聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)網(wǎng)與遠(yuǎn)端的計(jì)算機(jī)相連, 作為互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)盲區(qū)的補(bǔ)充, 從而實(shí)現(xiàn)低成本, 高效率的自動(dòng)化遙測(cè)遙控, 在工業(yè)、民用領(lǐng)域?qū)?huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用。