物联网ZigBee技术详解③ — 应用场景

2023-08-24
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多点信号上传、低功耗工作、高稳定运行是工业物联网通信中迫切需要解决的难题,而ZigBee技术为工业互联网提供了各种经典的解决方案。本文章我们一起来看看ZigBee的典型应用场景。

商场应急灯

在该场景中,应急灯安装于一栋多层的大型商场中,灯的开关控制和状态需要在中控室进行远程操作和查看。同时,应急灯需要按楼层实现分组组网、独立控制。

该场景的关键需求如下:

采用无线控制,多层应急灯统一接入网络进行维护管理;

商场内墙体较多,模块穿墙通信性能要好;

整个商场的应急灯超过千盏,对网络规模要求较高,且组网要简单易操作。

图1 商场应急灯场景图

针对以上需求,ZLG致远电子提供了ZM21模组+GZCOM-NET的ZigBee解决方案。该方案采用ZM21模组作为ZigBee网络节点(路由或终端),GZCOM-NET作为网关(协调器),通过以太网或MQTT进行统一管控。方案主要特点如下:

  • ZM21系列模组最高输出功率可达20dBm,具备良好的远距离通信和穿墙能力;
  • 采用ZLG MESH组网方式,能够实现多级路由跳转,能够很好地满足超大规模组网需求;
  • 支持自组网功能,组网操作灵活,简单易用。
  • 搭配GZCOM-NET作为网关,通过以太网或MQTT上传应急灯数据并按层进行应急灯管理。

图2 方案示意图
光伏跟踪系统

在该场景中,控制室通过无线方式远程控制光伏支架角度,实时调整太阳能面板,使系统效率最大化,同时监控光伏支架和太阳能面板的状态。

该场景的关键需求如下:

  • 一个网关控制几十个支架;
  • 无外接电源,对功耗要求较高;
  • 产品安装距离远,需要实现较远距离通信;
  • 广播包几十个字节,回复包达到256个字节,回复时间1s以内。

针对以上需求,ZLG致远电子提供了AW5161系列低功耗模组解决方案。该方案采用AW5161系列低功耗模组,通过星型结构组网类型,简单方便。客户对收发数据量要求高,选用FAST ZIGBEE模块能增加每帧的有效数据量。方案主要特点如下:

  • AW5161系列模组采用星型组网结构,适用于小规模组网场合;
  • 模组休眠电流为nA级,满足低功耗需求;
  • 最大发送功率20dBm,可选择发射功率等级,满足较远距离通信需求;
  • 模组协议简单、易开发,每包能携带更多的有效数据。


ZigBee的自组网功能

在实际应用中,若ZigBee网络结构庞大,节点网络配置与管理会非常麻烦。此时,使用ZigBee的自组网功能将大大降低组网难度。这里我们用一套ZM21系列模组评估套件示范如何进行快速自组网操作。

图4ZM21系列模组评估套件

1. 模组配置自组网功能

两个模块上电后进入Wireless无线配置软件,配置1个设备为协调器并使能自组网。配置1个设备为终端并使能自组网。

图5协调器配置(图左)终端配置(图右)

2. 协调器自组网

  • 网络建立:长按SW1,观察STATE状态灯;
  • 网络建立状态指示:指示灯由3s亮后闪烁1次变为3s亮后闪烁3次;
  • 允许节点加入:长按SW2;

等待节点加入。

3. 终端加入网络

  • 加入网络:长按SW1,观察STATE状态灯;
  • 网络加入状态指示:指示灯由3s亮后闪烁1次变为3s亮后闪烁3次;
  • 组网完成。

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