物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)詳解③ — 應(yīng)用場景

多點(diǎn)信號(hào)上傳、低功耗工作、高穩(wěn)定運(yùn)行是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信中迫切需要解決的難題，而ZigBee技術(shù)為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供了各種經(jīng)典的解決方案。本文章我們一起來看看ZigBee的典型應(yīng)用場景。

?商場應(yīng)急燈

在該場景中，應(yīng)急燈安裝于一棟多層的大型商場中，燈的開關(guān)控制和狀態(tài)需要在中控室進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和查看。同時(shí)，應(yīng)急燈需要按樓層實(shí)現(xiàn)分組組網(wǎng)、獨(dú)立控制。

該場景的關(guān)鍵需求如下：

采用無線控制，多層應(yīng)急燈統(tǒng)一接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維護(hù)管理；

商場內(nèi)墻體較多，模塊穿墻通信性能要好；

整個(gè)商場的應(yīng)急燈超過千盞，對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模要求較高，且組網(wǎng)要簡單易操作。

圖1 商場應(yīng)急燈場景圖

針對(duì)以上需求，ZLG致遠(yuǎn)電子提供了ZM21模組+GZCOM-NET的ZigBee解決方案。該方案采用ZM21模組作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(路由或終端)，GZCOM-NET作為網(wǎng)關(guān)(協(xié)調(diào)器)，通過以太網(wǎng)或MQTT進(jìn)行統(tǒng)一管控。方案主要特點(diǎn)如下：

• ZM21系列模組最高輸出功率可達(dá)20dBm，具備良好的遠(yuǎn)距離通信和穿墻能力；
• 采用ZLG MESH組網(wǎng)方式，能夠?qū)崿F(xiàn)多級(jí)路由跳轉(zhuǎn)，能夠很好地滿足超大規(guī)模組網(wǎng)需求；
• 支持自組網(wǎng)功能，組網(wǎng)操作靈活，簡單易用。
• 搭配GZCOM-NET作為網(wǎng)關(guān)，通過以太網(wǎng)或MQTT上傳應(yīng)急燈數(shù)據(jù)并按層進(jìn)行應(yīng)急燈管理。

圖2 方案示意圖
?光伏跟蹤系統(tǒng)

在該場景中，控制室通過無線方式遠(yuǎn)程控制光伏支架角度，實(shí)時(shí)調(diào)整太陽能面板，使系統(tǒng)效率最大化，同時(shí)監(jiān)控光伏支架和太陽能面板的狀態(tài)。

該場景的關(guān)鍵需求如下：

• 一個(gè)網(wǎng)關(guān)控制幾十個(gè)支架；
• 無外接電源，對(duì)功耗要求較高；
• 產(chǎn)品安裝距離遠(yuǎn)，需要實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離通信；
• 廣播包幾十個(gè)字節(jié)，回復(fù)包達(dá)到256個(gè)字節(jié)，回復(fù)時(shí)間1s以內(nèi)。

針對(duì)以上需求，ZLG致遠(yuǎn)電子提供了AW5161系列低功耗模組解決方案。該方案采用AW5161系列低功耗模組，通過星型結(jié)構(gòu)組網(wǎng)類型，簡單方便。客戶對(duì)收發(fā)數(shù)據(jù)量要求高，選用FAST ZIGBEE模塊能增加每幀的有效數(shù)據(jù)量。方案主要特點(diǎn)如下：

• AW5161系列模組采用星型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，適用于小規(guī)模組網(wǎng)場合；
• 模組休眠電流為nA級(jí)，滿足低功耗需求；
• 最大發(fā)送功率20dBm，可選擇發(fā)射功率等級(jí)，滿足較遠(yuǎn)距離通信需求；
• 模組協(xié)議簡單、易開發(fā)，每包能攜帶更多的有效數(shù)據(jù)。

?ZigBee的自組網(wǎng)功能

在實(shí)際應(yīng)用中，若ZigBee網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)龐大，節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)配置與管理會(huì)非常麻煩。此時(shí)，使用ZigBee的自組網(wǎng)功能將大大降低組網(wǎng)難度。這里我們用一套ZM21系列模組評(píng)估套件示范如何進(jìn)行快速自組網(wǎng)操作。

圖4ZM21系列模組評(píng)估套件

1. 模組配置自組網(wǎng)功能

兩個(gè)模塊上電后進(jìn)入Wireless無線配置軟件，配置1個(gè)設(shè)備為協(xié)調(diào)器并使能自組網(wǎng)。配置1個(gè)設(shè)備為終端并使能自組網(wǎng)。

圖5協(xié)調(diào)器配置（圖左）終端配置（圖右）

2. 協(xié)調(diào)器自組網(wǎng)

• 網(wǎng)絡(luò)建立：長按SW1，觀察STATE狀態(tài)燈；
• 網(wǎng)絡(luò)建立狀態(tài)指示：指示燈由3s亮后閃爍1次變?yōu)?s亮后閃爍3次；
• 允許節(jié)點(diǎn)加入：長按SW2；

等待節(jié)點(diǎn)加入。

3. 終端加入網(wǎng)絡(luò)

• 加入網(wǎng)絡(luò)：長按SW1，觀察STATE狀態(tài)燈；
• 網(wǎng)絡(luò)加入狀態(tài)指示：指示燈由3s亮后閃爍1次變?yōu)?s亮后閃爍3次；
• 組網(wǎng)完成。