無線傳感ZigBee技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

于瑩瑩

摘 要：隨著我國互聯(lián)網(wǎng)無線技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)時期來臨，而物聯(lián)網(wǎng)的廣泛使用推動了無線傳感ZigBee技術(shù)的全面發(fā)展，傳統(tǒng)模式下無線傳感技術(shù)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)的實際要求，應(yīng)該針對物聯(lián)網(wǎng)平臺的特殊性，積極引進ZigBee技術(shù)，以此實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)信息的信息通信。文章分別介紹了物聯(lián)網(wǎng)以及ZigBee技術(shù)，以此作為基礎(chǔ)，總結(jié)出ZigBee技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無線傳感;ZigBee技術(shù);物聯(lián)網(wǎng);網(wǎng)絡(luò)波動

0 引言

隨著我國科學(xué)技術(shù)整體水平的不斷發(fā)展和提升，現(xiàn)階段5G信息通信模式的出現(xiàn)，為物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展提供了有力的基礎(chǔ)理論支持。計算機系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)平臺以及信息通信技術(shù)的發(fā)展，為世界范圍內(nèi)的工業(yè)發(fā)展帶來了全新提升。而物聯(lián)網(wǎng)平臺在未來還將實現(xiàn)原創(chuàng)類型的技術(shù)突破，推出智能家電、智能電力網(wǎng)絡(luò)以及智能化汽車等技術(shù)創(chuàng)新成果，最終構(gòu)成全面互聯(lián)網(wǎng)的整體系統(tǒng)局面。

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)運行從本質(zhì)上看屬于一種網(wǎng)絡(luò)連接理念，其主要運行目的是將信息流通以及設(shè)備感應(yīng)與互聯(lián)網(wǎng)相互連接，進而有效完成物體與物體、人與物體的直接連接，最終在此基礎(chǔ)上，構(gòu)成相互連接的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系。在實際操作和運轉(zhuǎn)過程中，物聯(lián)網(wǎng)模式的主要優(yōu)勢是針對物品對象進行全面管理，故物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建需要在移動信息通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，開展系統(tǒng)優(yōu)化和完善，其中RFID電子技術(shù)起到了重要作用，具有現(xiàn)實意義。換句話說，物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系需要在RFID電子技術(shù)的基礎(chǔ)上開展，并且通過先進技術(shù)手段，有效與互聯(lián)網(wǎng)平臺、信息數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及連接技術(shù)等有機結(jié)合，以此形成大型應(yīng)用的終端模式，并且以大量移動模式標(biāo)簽所連接的網(wǎng)絡(luò)作為運作核心。物聯(lián)網(wǎng)模式由于自身的優(yōu)勢和運作特點，在未來系統(tǒng)操作中會進一步超越互聯(lián)網(wǎng)模式，最終實現(xiàn)全球化的物聯(lián)網(wǎng)模式覆蓋，最大限度提升社會發(fā)展以及人們生活水平[1]。

2?ZigBee技術(shù)概述

ZigBee技術(shù)是一種雙向無線數(shù)傳技術(shù)和系統(tǒng)，具有成本低廉、方面快捷、使用簡便、能耗低等優(yōu)勢，受到了世界各個國家的積極研究和探索。采用ZigBee技術(shù)的無線傳送感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在實際系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中，主要的作用是將物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)平臺內(nèi)部目標(biāo)區(qū)域里具有一定特殊功能的微型傳出節(jié)點，通過無線信息通信的模式進行相互連接，一旦節(jié)點接收到網(wǎng)絡(luò)管理層的指令，其系統(tǒng)內(nèi)部運行軟件程序會通過網(wǎng)絡(luò)線路的選擇、信息接收模塊等相關(guān)功能實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)信息的流通。

ZigBee技術(shù)具有數(shù)據(jù)傳輸速度快、信息通信范圍較小等特點。

2.1 ZigBee技術(shù)網(wǎng)絡(luò)總體容量較大

可以有效應(yīng)用于在不同類型和使用方向的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如星狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、片狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等。

2.2 ZigBee技術(shù)運作穩(wěn)定性較高

可以最大限度地降低網(wǎng)絡(luò)波動系數(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，可用于用防止碰撞設(shè)備。

2.3 ZigBee技術(shù)安全系數(shù)較高

一旦網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生外部入侵行為，ZigBee技術(shù)可以依靠物聯(lián)網(wǎng)進行監(jiān)控和評定，具有較高的預(yù)警能力。

2.4 ZigBee技術(shù)的整體功能消耗較低

在實際運作時可以為設(shè)備運轉(zhuǎn)提供至少兩種運作模式和工作狀態(tài)，其一是設(shè)備激活模式，其二是設(shè)備的休眠狀態(tài)，可以有效滿足設(shè)備的實際要求。

2.5 ZigBee技術(shù)延時較低

尤其是對于從休眠狀態(tài)下轉(zhuǎn)化為激活狀態(tài)的設(shè)備，技術(shù)狀態(tài)切換時間較短，同樣可以保證較低的延時。

2.6? ZigBee技術(shù)適用范圍相對較小

為了保證設(shè)備的運作效率和速度，在實際使用過程中其范圍數(shù)據(jù)應(yīng)該保證在10～75米之間。

3 ZigBee技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

3.1? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)硬件應(yīng)用

應(yīng)用ZigBee技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)主要由互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、節(jié)點結(jié)構(gòu)系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議等三個方面共同組成，其中ZigBee技術(shù)的應(yīng)用在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)硬件設(shè)備、設(shè)備功能以及結(jié)構(gòu)層面等方面，需要根據(jù)不同類型的網(wǎng)絡(luò)方向進行詳細(xì)區(qū)分，ZigBee技術(shù)的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)組成包含傳感設(shè)備節(jié)點設(shè)置、管理區(qū)域節(jié)點設(shè)置、信息通信衛(wèi)星節(jié)點設(shè)置以及用戶使用界面節(jié)點設(shè)置等。由于信息通信區(qū)域的主要結(jié)構(gòu)組成是負(fù)責(zé)接受或者發(fā)送物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)男畔ⅲ琙igBee技術(shù)無線傳感節(jié)點組合網(wǎng)絡(luò)成功的關(guān)鍵因素是信息通信區(qū)域的選擇[3]。

3.2? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)軟件應(yīng)用

在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，傳送感應(yīng)節(jié)點通常會選擇體積較小的嵌入式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其中ZigBee技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點中的軟件平臺設(shè)計，需要依靠集成環(huán)境下的系統(tǒng)和軟件作為基礎(chǔ)開發(fā)背景。ZigBee技術(shù)的無線區(qū)域的軟件系統(tǒng)設(shè)計主要運轉(zhuǎn)方向，需要依靠系統(tǒng)結(jié)構(gòu)操作有效實現(xiàn)，并且其系統(tǒng)的運作模式通常使用時間輪回詢問模式。當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在各個階層進入初始化狀態(tài)時，整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)將全面進入低能耗模式，以此保證系統(tǒng)可以入場運轉(zhuǎn)。一旦系統(tǒng)被激活后，將會進入喚醒狀態(tài)，進而開展事件的處理。事件處理結(jié)束后，系統(tǒng)會再次休眠，進入低能耗運作模式。

3.3? 系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用平臺也被稱為系統(tǒng)的應(yīng)答設(shè)備，在運作時可以隨時切換模式，并且利用EPC功能可以隨時讓物聯(lián)網(wǎng)平臺進入能耗較低的休眠模式，防止網(wǎng)路平臺出現(xiàn)不必要的能量損耗。比如：信息收集和閱讀設(shè)備在日常操作時，一旦接受電子標(biāo)簽或者儀器的數(shù)據(jù)，所經(jīng)過的天線就發(fā)射出具有一定波長頻率的信號，此為無線電能頻率產(chǎn)生的能量，可將物聯(lián)網(wǎng)工作狀態(tài)激活，并向閱讀設(shè)備發(fā)送屬于物聯(lián)網(wǎng)獨有的信息代碼，從而實現(xiàn)設(shè)備穩(wěn)定運行。如果使用EPC電子模式數(shù)據(jù)標(biāo)簽，則可以幫助閱讀設(shè)備的提高運作效率和速度。在物聯(lián)網(wǎng)操作流程中，閱讀設(shè)備是信息和數(shù)據(jù)的承載體，通常是信息流通渠道，主要操作用是為了收集相關(guān)信息，并且將有效信息發(fā)送至數(shù)據(jù)處理和交換系統(tǒng)進行后續(xù)技術(shù)處理。

3.4? 系統(tǒng)電力應(yīng)用

ZigBee是物聯(lián)網(wǎng)電力系統(tǒng)的重要組成部分，作用是幫助電力系統(tǒng)節(jié)省基礎(chǔ)能量消耗，從而節(jié)約電力能源，降低經(jīng)濟成本支出。而在物聯(lián)網(wǎng)使用過程中的能源節(jié)省，需要針對用電設(shè)備進行詳細(xì)的監(jiān)控和管理，詳細(xì)收集設(shè)備用電的信息以及數(shù)據(jù)，以此為基礎(chǔ)針對信息和設(shè)備數(shù)據(jù)進行科學(xué)合理的數(shù)據(jù)計算分析，進而針對物聯(lián)網(wǎng)的電力使用情況實施技術(shù)引導(dǎo)。而在電力企業(yè)設(shè)備節(jié)能方面進行綜合分析，應(yīng)充分了解和分析電力供應(yīng)區(qū)域的用電現(xiàn)狀，有效調(diào)整電力使用峰值負(fù)荷總量，在滿足用戶電力使用實際要求的同時，盡可能減小電力成本。

4?結(jié)語

將ZigBee技術(shù)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)平臺，執(zhí)行相關(guān)數(shù)據(jù)信息標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議，可以為物聯(lián)網(wǎng)平臺提供結(jié)構(gòu)支持，有效解決無線傳感在實際運作過程中可能產(chǎn)生的問題和不足。

[參考文獻]

[1]林劍.無線傳感ZigBee技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用[J].通訊世界，2018（4）：77-78.

[2]徐志敏.物聯(lián)網(wǎng)中無線通信技術(shù)應(yīng)用分析[J].科學(xué)與信息化，2020（28）：40.

[3]靳祺楨.淺析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與相關(guān)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2016（7）：105-106.

（編輯 王永超）