多點信號上傳、低功耗工作、高穩(wěn)定運行是工業(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的典型應用場景。

一、商場應急燈

在該場景中，應急燈安裝于一棟多層的大型商場中，燈的開關控制和狀態(tài)需要在中控室進行遠程操作和查看。同時，應急燈需要按樓層實現(xiàn)分組組網(wǎng)、獨立控制。

該場景的關鍵需求如下：

• 采用無線控制，多層應急燈統(tǒng)一接入網(wǎng)絡進行維護管理；

• 商場內墻體較多，模塊穿墻通信性能要好；

• 整個商場的應急燈超過千盞，對網(wǎng)絡規(guī)模要求較高，且組網(wǎng)要簡單易操作。

圖1 商場應急燈場景圖

針對以上需求，ZLG致遠電子提供了ZM21模組+GZCOM-NET的ZigBee解決方案。該方案采用ZM21模組作為ZigBee網(wǎng)絡節(jié)點(路由或終端)，GZCOM-NET作為網(wǎng)關(協(xié)調器)，通過以太網(wǎng)或MQTT進行統(tǒng)一管控。

方案主要特點如下：

• ZM21系列模組最高輸出功率可達20dBm，具備良好的遠距離通信和穿墻能力；
• 采用ZLG MESH組網(wǎng)方式，能夠實現(xiàn)多級路由跳轉，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，通過以太網(wǎng)或MQTT上傳應急燈數(shù)據(jù)并按層進行應急燈管理。

二、光伏跟蹤系統(tǒng)

在該場景中，控制室通過無線方式遠程控制光伏支架角度，實時調整太陽能面板，使系統(tǒng)效率最大化，同時監(jiān)控光伏支架和太陽能面板的狀態(tài)。

該場景的關鍵需求如下：

• 一個網(wǎng)關控制幾十個支架；
• 無外接電源，對功耗要求較高；
• 產(chǎn)品安裝距離遠，需要實現(xiàn)較遠距離通信；
• 廣播包幾十個字節(jié)，回復包達到256個字節(jié)，回復時間1s以內。

圖3 ZigBee-光伏跟蹤系統(tǒng)實施圖

針對以上需求，ZLG致遠電子提供了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，通過星型結構組網(wǎng)類型，簡單方便?？蛻魧κ瞻l(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。

方案主要特點如下：

• AW5161系列模組采用星型組網(wǎng)結構，適用于小規(guī)模組網(wǎng)場合；
• 模組休眠電流為nA級，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，滿足較遠距離通信需求；
• 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)。

三、ZigBee的自組網(wǎng)功能

在實際應用中，若ZigBee網(wǎng)絡結構龐大，節(jié)點網(wǎng)絡配置與管理會非常麻煩。此時，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系列模組評估套件示范如何進行快速自組網(wǎng)操作。

圖4 ZM21系列模組評估套件

1. 模組配置自組網(wǎng)功能

兩個模塊上電后進入Wireless無線配置軟件，配置1個設備為協(xié)調器并使能自組網(wǎng)。配置1個設備為終端并使能自組網(wǎng)。

圖5 協(xié)調器配置（圖左）終端配置（圖右）

2. 協(xié)調器自組網(wǎng)

• 網(wǎng)絡建立：長按SW1，觀察STATE狀態(tài)燈；
• 網(wǎng)絡建立狀態(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)點加入：長按SW2；

• 等待節(jié)點加入。

3. 終端加入網(wǎng)絡

• 加入網(wǎng)絡：長按SW1，觀察STATE狀態(tài)燈；
• 網(wǎng)絡加入狀態(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。