Zigbee 在家庭遠程遙控管理系統中的應用

隨著信息數字技術的發展, 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對家庭狀況的監督、管理、設備操作等,要求具有易操作性、穩定性、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 如向小區物業管理部門、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的組成
系統組成如圖1 所示, 由控制中心、被控智能電器、各種偵測P監控設備、無線網絡組成1基本工作原理如下:

(1) 遙控者通過電話網P互聯網與控制中心相連, 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。目前已經進入互聯網時代, 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模擬發射器和數字接受器兩部分, 前者提供數據通信的空中接口, 后者主要提供鏈路的物理信道和數據分組。 基ARM7 的微控制器負責鏈路管理與控制, 執行基帶通信協議和相關的處理過程, 另外通過網絡控制器連接互聯網, 用戶可通過瀏覽器和家庭遙控管理系統進行交互。
已經有數家公司(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 無線開發相對容易實現1 另外也有很多文章介紹了嵌入式Web 服務器的開發,在此不再贅述。
(3) 無線網絡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、低成本的無線網絡技術, 但傳輸數據速率較低1 它依據80211514 標準, 可以在數以千計的微小的傳感器之間實現通信, 這些傳感器以接力的方式通過無線電波將數據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 發射功率為1 mW, 在待機模式下, 兩節普通5 號干電池可使用6 個月到2年, 對于供電條件受限的環境, 這是一個非常有力的優勢[2 ] 。
(2) 低成本1 不僅Zigbee 網絡節點模塊在人民幣1 000 元以下, 并且, 主要使用的網絡子節點的價格有望降到人民幣100 元以下, 尤為重要的是, 一旦組建好網絡, 無須繳納網絡通訊費,可為投資者節省大量資金1 另外對嵌入式系統的CPU 和存儲器的要求也非常低。
(3) 網絡容量大1 一個Zigbee 網絡可以容納最多65 536 個從設備和一個主設備, 一個區域內可以同時存在最多100 個Zigbee 網絡[2 ] 。
(4) 數據傳輸速率. 室內:10 m 速率250kbps ;室外:30～75 m 速率40 kbps ,300 m 速率20 kbps.較低的數據傳輸速率可以說是Zigbee 最大的弱
項,只有在室內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 技術作為近幾年發展很快的無線傳輸技術, 在國內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, 再通過互聯網或移動網與遠端的計算機相連, 作為互聯網和移動網盲區的補充, 從而實現低成本, 高效率的自動化遙測遙控, 在工業、民用領域將會得到越來越廣泛的應用。