原创 zigbee在无线远程工控（数据采集、测量、开关量控制、计量、移动定位、自控）中应用

 2007-11-11 04:23  1801 3 3 分类: 通信

一、前言

　　长期以来，市场上对低价格、低传输率、短距离、低功耗的无线通信产品都有很大的需求。自从Bluetooth 出现以后，曾让工业控制、家用自动控制、玩具制造商等业者雀跃

　　不已，但是Bluetooth 一直居高不下的价格，严重影响了这些厂商的使用意愿。如今，这些厂商都参加了IEEE 802.15.4 小组，负责制定ZigBee 的物理层和媒体介入控制层。IEEE 802.15.4 规范是一种经济、高效、低数据速率（小于250Kbps）、工作在2.4 GHz 和868/928 MHz 的无线技术，用于个人区域网和对等网状网络。它是ZigBee 应用层和网络层协议的基础。ZigBee 是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案，主要用于近距离无线连接。ZigBee 依据IEEE 802.15.4 标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信，这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。

　　Zigbee技术的应用领域

　　Zigbee技术的目标就是针对工业，家庭自动化，遥测遥控，汽车自动化、农业自动化和医疗护理等,例如灯光自动化控制，传感器的无线数据采集和监控，油田，电力，矿山和物流管理等应用领域。另外它还可以对局部区域内移动目标例如城市中的车辆进行定位。

　　二、组网方案：

　　1、星型组网

　　星型组网方式适合组网范围较小，设备相对集中，各终端与中心点间无明显阻挡的现场环境。

　　

　　A. 控制计算机端与SC8836A/b/B（根据通讯距离配置）无线收发模块，配置RS232接口与计算机COM口互联。模块最好放置在室外高处。

　　B. 现场端采用SC8836A/b无线收发模块，TTL接口（或RS232/RS485）与受控设备对接。采用PCB天线或5厘米长鞭状天线。

　　C. 网络中任意一点都可作为与控制计算机互联的模块，控制点无需在中心点。

　　2、自组网

　　自组网方式适合远距离通讯，设备分散的现场环境。

　　

　　A. 控制计算机端采用SC8836B中心无线收发模块，配置RS232接口与计算机COM口互联。采用2dB增益全向10厘米小天线天线，天线高度3米（越高接收范围越大），如需更远距离的通讯可配置高增益天线，通讯距离可达8000米。

　　B. 在远端中继点配置SC8836B中心无线收发模块，采用2dB增益全向10厘米小天线天线，天线高度3米（越高接收范围越大）。作为中继点对远端设备进行中继转发。模块本身也可以与受控设备对接。如范围更大可根据实际情况增加中继点。

　　3、混合组网

　　混合组网方式适合大型远距离通讯，设备分散，通讯环境复杂（阻挡物多），的现场环境。

　　

　　4、人员考勤定位

　　

　　A. 身份卡与考勤定位模块通讯距离为0.5~250米可调

　　B. 采用直序扩频技术（DSSS）在高密度考勤定位时无漏读问题

　　C. 采用单机多机信号判断精确定位机制

　　D. 采用独特节能工作模式，身份卡电池可用2~6年

　　E. 适合大密度人员考勤；井下煤矿人员考勤定位；监狱身份识别防脱逃系统；企业综合全天考勤定位系统；

三、设备介绍

　　1、主要产品介绍　　

　　上海数传信息科技有限公司的所有模块使用的都是2.4Ghz频段，直序扩频（DSSS）的通信方式；所有模块本身都具有不可更改的独一无二的，64位的身份编号。它们组成满足不同实际需要的无线数传网络平台。它们的特点是：

　　1．集成度高，因而可靠性高而且体积小；2．功耗低，电池寿命长，特别是利用产品独创的专利电源管理技术；3．由于使用了抗干扰DSSS通信技术，具有用户一致公认的工作稳定性和可靠性；4．传输距离远，使用0.1瓦的发射功率，双向通信距离可达8公里，可自动中继，比传统数传电台，具有更高的工作稳定性和可靠性，大大节约了成本，并可与其它有线或无线公网对接；5．使用十分方便，用户可以通过有线或无线（远距离修改）的方式，自己更改数传模块的ID号，发射功率，频道,PN码和波特率等。产品同时提供多种接口（多路TTL电平，RS232, RS485）,供用户选择；6．具有多点组网功能，大大增加了无线传输的覆盖范围，不需要向运营商支付网络使用费；7．可低成本的实现点对多点（无数量限制）的数据采集和控制，并通过远距离无线传输模块，以及自组网络，传往控制中心；8．利用我们的专利技术，在许多场合下可替代GPS，低成本的实现对移动目标的定位跟踪；9．采用批量化生产和销售的方式，大大降低了产品成本，给系统集成商预留了充足的利润空间；10．产品经过国家权威机构的测试，以及众多用户通过长期使用测试和比较后得到最后的认可。

　　2、数传Zigbee产品收发距离对照表

　　

　　3、设备主要参数说明：

　　终端模块SC8836A型照片：40 mm x 19 mm ----注意：安装时模块PCB ”S”天线下面不应有金属

　　

　　终端模块SC8836b型照片：尺寸：42 mm x 25 mm-----注意：安装时,模块PCB “F”天线下面不应有金属

　　

　　防水外壳照片：尺寸：34 x 58 x 84 mm

　　

　　中心数据采集控制模块SC8836b照片：尺寸：如下图中所示

　　

　　模块参数指标：

　　终端模块a 型（SC8836A）：

　　尺寸大小：40 x 19 x 3 mm

　　

　　A. 可实现双向收发通信（可以使用多频道工作）；

　　B. 使用抗干扰DSSS技术，2.4G免费频段，3822个信道；

　　C. 波特率：250kbps,125kbps,……19.2kbps,…..1.2 kbps(可调)

　　D. 每个信道带宽1 Mhz

　　E. 使用PCB天线，对应中心数据采集模块的可视双向通信距离：250米（发射）/1500m米（接收）；

　　F. 最大发射功率3毫瓦（4dBm）;最大发射电流35mA;最大接收电流25mA;

　　G. 供电电压：3 – 3.6V

　　H. 睡眠电流：

　　I. 接收灵敏度 -97 dBm - 13 dBm （信噪比增益） = -110 dBm

　　J. 控制单片机：Atmega88;

　　用户可根据自己需要对使用频率，波特率，发射功率，苏醒周期等进行选择调整,；

　　终端模块 b 型（远距离）：（SC8836b）：

　　尺寸大小：42 x 25 x 3 mm

　　

　　A. 可实现双向收发通信；

　　B. 使用抗干扰DSSS技术，2.4G免费频段，3822个信道；

　　C. 波特率：250kbps,125kbps,……19.2kbps,…..1.2 kbps(可调)

　　D. 每个信道带宽1 Mhz

　　E. 使用PCB天线，对应网络数据采集模块的可视通信距离：2000（发射）/1500米（接收）；

　　F. 最大发射功率100毫瓦（18dBm）; 使用超级电容时的最大发射电流为35mA; 不使用超级电容式为200 mA; 最大接收电流25mA;

　　G. 供电电压：3- 3.6 V

　　H. 接收灵敏度 -97 dBm - 13 dBm 信噪比增益 = -110 dBm

　　I. 控制单片机：Atmega88

　　用户可根据自己需要对使用频率，波特率，发射功率等进行调整。

　　网络数据采集模块（SC88436B 可与移动网络或计算机连接）：

　　

　　A. 使用抗干扰DSSS技术，2.4G免费频段，3822个信道；

　　B. 每个信道带宽1 Mhz

　　C. 波特率：250kbps,125kbps,……19.2kbps,…..1.2 kbps(可调)

　　D. 原机配有10厘米长鞭状防水天线，可选用50厘米或120厘米长全向高增益天线，或120 x 240 x 40 mm 的板状天线，对应相同SC8836B模块双向实测可视通信距离：3000-- 8000米，视使用天线，及天线架设高度，以及环境而定；与SC8836a 实测可视通信距离250米（接受）/1500米（发射），天线离地高度3米；与SC8836b 实测可视通信距离1500米（发射）/2000米（接收）.

　　E. 最大发射功率100毫瓦（20dBm）;最大发射电流350mA;最大接收电流26mA; 最大功耗（使用5 V电源时）

　　F. 供电电压：2.7 – 5V 或220 AC市电

　　G. 接收灵敏度 -105 dBm - 13 dBm 信噪比增益 = -118dBm

　　H. 控制单片机：Atmega88或Atmega 128L

　　用户可根据自己需要对使用频率，波特率，发射功率等进行选择调整；