ZigBee 无线组网控制系统

1 产品概述

1.1 概述

蜜蜂在发现花丛后会通过一种特殊的肢体语言来告知同伴新发现的食物源位置等信息，这种肢体语言就是ZigZag行舞蹈，是蜜蜂之间一种简单传达信息的方式。借此意义Zigbee作为新一代无线通讯技术的命名。在此之前ZigBee也被称为“HomeRF Lite”、“RF- EasyLink”或“fireFly”无线电技术，统称为ZigBee。ZigBee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个ZigBee数传模块之间可以相互通信，自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个ZigBee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。每个网络节点间的距离可以无限扩展。

1.2 产品特点

1. 采用高性能工业级ZigBee芯片。

2. 低功耗设计，支持多级休眠和唤醒模式，最大限度降低功耗。

3. 电源输入（DC 2.6～3.6V）。

4. 提供TTL接口可直接连相同电压的TTL串口设备。

5. 智能型数据模块，上电即可进入数据传输状态。

6. 方便的系统配置和维护接口。

7. 支持串口软件升级和远程维护。

8. 具备中继路由和终端设备功能。

9. 支持点对点、点对多点、和Mesh网络。

10.网络容量大：65000个节点。

11.节点类型灵活：中心节点、路由节点、终端节点可任意设置。

12.发送模式灵活：广播发送或目标地址发送模式可选。

13.内部MCU扩充15个        IO口，可用于外部设备的控制。

14.时延短: 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延30ms,休眠激活        的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。

15．可靠: 采取了碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式， 每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发

16. 安全：基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证， 采用了加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。

1.3 应用范围

ZigBee已广泛应用于物联网，如工业自动化、智能家居、酒店、电网、交通、金融、移动POS终端、供应链自动化、智能建筑、消防、公共安全、环境保护、气象、数字化医疗、遥感勘测、农业、林业、水务、煤矿、石化等领域。

符合如下条件之一的无线通信可以考虑应用ZigBee：　　

    （1）需要数据采集或监控的网点多；

    （2）要求传输的数据量不大，而要求设备成本低；

    （3）要求数据传输可靠性高，安全性高；

    （4）要求设备体积很小，不便放置较大的充电电池或者电源模块；

    （5）可以用电池供电；

    （6）地形复杂，监测点多，需要较大的网络覆盖；

    （7）对于那些现有的移动网络的盲区进行覆盖；

（8）已经使用了现存移动网络进行低数据量传输的遥测遥控系统。

二 Zigbee组网原理

2.1 通信及路由方式

Zigbee整个网络平台如（图一），是由一个Coordinator（中心协调器），和多个Router（路由器），多个End Device（终端节点）组成。Coordinator（中心协调器）：用来管理整个Zigbee网络，同一个网络只有一个Coordinator，相同的网络Coordinator，Router，End Device选用相同的频道和同组标志。Router（路由器）：自动中转别的网络节点传过来的数据资料，每个Zigbee网络可由多个Router组成。每个Router可以收发数据也可以转发数据，当一个网络由Coordinator（1个）和全部Router（多个）构成时，这个网络才是真正的MESH网络（网状网），每个节点发送的数据全部是自动路由到达目标节点。

网状网通信实际上就是多通道通信，在实际工业现场，由于各种原因，往往并不能保证每一个无线通道都能够始终畅通，就像城市的街道一样，可能因为车祸，道路维修等，使得某条道路的交通出现暂时中断，此时由于我们有多个通道，车辆（相当于我们的控制数据）仍然可以通过其他道路到达目的地。而这一点对工业现场控制而言则非常重要。

路由方式所谓动态路由是指网络中数据传输的路径并不是预先设定的，而是传输数据前，通过对网络当时可利用的所有路径进行搜索，分析它们的位置关系以及远近，然后选择其中的一条路径进行数据传输。在我们的网络管理软件中，路径的选择使用的是“梯度法”，即先选择路径最近的一条通道进行传输，如传不通，再使用另外一条稍远一点的通路进行传输，以此类推，直到数据送达目的地为止。在实际工业现场，预先确定的传输路径随时都可能发生变化，或者因各种原因路径被中断了，或者过于繁忙不能进行及时传送。动态路由结合网状拓扑结构，就可以很好解决这个问题，从而保证数据的可靠传输。

ZigBee技术所采用的自组织网是只要ZigBee模块他们彼此间在网络的通信范围内，通过彼此自动寻找，很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。而且，由于ZigBee模块位置移动，彼此间的联络还会发生变化。因而，模块还可以通过重新寻找通信对象，通过电磁波信号的强度确定彼此间的联络，对原有网络进行刷新。这就是自组织网。

四 电气参数

4.1电气参数