基于ZigBee無線網絡的嵌入式智能家居監控系統

ZigBee是一組基于IEEE批準通過的802.15.4無線標準研發的，有關組網、安全和應用軟件方面的技術標準。IEEE無線個人區域網工作組的IEEE 802.15.4技術標準是ZigBee技術的基礎。它采用跳頻技術，.使用的頻段分別為2.4GHz( ISM ), 868 MHz(歐洲)及915 MHz(美國)，而且均為免執照頻段，有效覆蓋范圍為1075 m。所支持的數據傳輸速率為10Kb/s--250Kb/s。功耗低，在低耗電待機模式下，兩節普通5號干電池可以6個月到2年。網絡容量大，每個ZigBee網絡最多可支持255個設備。成本低。由于ZigBee數據傳輸速率低，協議簡單，所以大大降低了成本。

要從以上這些無線射頻技術中選擇一種作為本設計的無線通信方案，需要考慮的是:該方案是否能夠滿足家庭網絡的成本要求，還有就是功耗和網絡容量能否滿足家庭要求。而這些問題在ZigBee技術面前都將不復存在。在智能家居系統中，將ZigBee無線傳感網絡技術應用于家庭網絡己成為趨勢。這不僅僅是因為ZigBee無線傳感網絡可以提供更大的靈活性、流動性，省去花在綜合布線上的費用和精力，而且更因為它符合家庭網絡的通訊特點。所以本智能家居監控系統采用ZigBee技術作為智能家居中無線傳感網絡的設計方案。

本智能家居監控系統中的無線傳感網絡采用星型連接，主要包括了一個家庭網關以及若干個無線通信子節點。家庭網關上有一個無線收發模塊(主節點FFD )，而其他的無線通信子節點則作為End Device安放在家用電器、三表和安防傳感器上，通過這些無線收發模塊，數據就在主節點和子節點之間進行傳輸。智能家居中的無線傳感網絡結構如下圖2 所示。

圖2 智能家居中的無線傳感網絡結構

在單個家庭中的網絡連接可以選用無線傳感網絡，而如果要對整個一棟大樓、一個小區進行統一化的管理，無線傳感網絡的優勢就不那么明顯了，而且對于整個小區的網絡來說，它所承載的數據流量就很大了，對于無線傳感網絡這種低通信速率網絡來說是不合適的。

以太網是當今現有局域網采用的最通用的通信協議標準。它連接方便，可屏蔽干擾，通信速率可達10/100/1000Mbps以上，而且成本低廉。目前大部分的小區都要寬帶網，因此集中網絡管理采用比較流行的而且易于實現的以太網連接具有良好的性價比。

在本課題中，家庭網絡部分采用無線傳感網絡來監控，無線采集協調器再將采集的數據發送到數據處理模塊，最后經過處理后的數據將通過以太網傳輸到上位機上。從而組成小區的監控系統，如下圖3所示。

圖3 小區監控系統