zigbee 模块和GPRS 模块差异在哪？zigbee 模块比较合适什么项目应用呢？

zigbee只能在200-300米之间距离应用,GPRS只要有中国移动和中国联通手机信号的地方都可以用传统的zigbee的工业设计距离比较短,属于自组网设备,GPRS DTU是采用2G3G公众网传输的,后期需要给运营商交缴流量费,为那通信生产的WBEE产品是基于zigbee通信技术基础上研发的最新产品,采用433M频段组网,其优点就是传输距远(4公里),组网灵活,受环境干扰因素低,主要适用于工厂,农业大棚,水产养殖,楼宇,水温,水利等特定区域数据传输项目

摘要：智能插座一般由物理按键模块、wifi/Zigbee/Lora模块和继电器模块三部分组成，由于内置有智能IC芯片，实现了串口数据到无线数据的转换，因此可以通过智能手机远程发出指令，串口WiFi/Zigbee/Lora模块根据接收到的控制指令控制继电器的通断，从而实现插座的智能化操作。智能插座具有响应快速、操作简单、使用安全、智能程度高等特点，使用越来越广泛。下面一起来了解一下智能插座原理是什么吧。一、智能插座基本结构介绍

智能插座是可远程操作的智能化家居产品，它一般有wifi版和蓝牙版两种，不管是WiFi版本，还是蓝牙版本，还是zigbee版本的智能插座，其中的原理和结构都是大同小异的，只是通信芯片不同。以wifi版智能操作为例，它的结构是：

1、物理按键模块：负责物理上直接控制插座开关、重新配网等功能。

2、wifi/Zigbee/Lora模块，内部会有单片机芯片和存储器芯片，负责连接路由器，连接远程的服务器，让手机能控制插座。

3、继电器模块，负责控制220V高压通断部分，在智能插座上看到的最大电流10A、16A，这个参数一般就是指继电器模块允许通过的最大电流。

二、智能插座原理是什么

作为新型的插座，智能插座相较于传统插座，主要是在其中加入了智能IC芯片，可以实现远程控制、实时联动的功能，那么智能插座的工作原理是什么呢？

智能插座由电源模块、主控制器模块、电能信号采集电路、无线通信模块组成，由于将普通的插座嵌入串口wifi/Zigbee/Lora模块，实现串口数据到无线数据的转换，因此在使用时可以通过手机app进行远程控制，串口WiFi/Zigbee/Lora模块根据接收到的控制指令控制继电器的通断，从而实现插座的智能化操作。

三、智能电源插座特性有哪些

1、可以减去重新布线的麻烦，快速简单安全。

2、由于智能化技术和常无电形式的应用，使安全性得到根本保障，真正实现了产品以人为本的人性化，使我们的生活和工作更舒适、更便捷，更好地提高了生活质量。

3、由于是智能化插座，可以消除电器的待机能耗，节约电能，减少不必要的开支和碳排放，实现绿色环保。

4、智能插座会自动识别插座是否有负载接入，自动识别负载是否工作状态。就是插头插入电源插座自动供电，拔出插头自动断电；负载工作持续供电，负载不工作自动断电。彻底解决了安全问题和彻底消除了待机能耗问题，真正实现了安全和节能的效果。

5、安全性强，智能插座处在常无电状态，插座在插头插拔过程中不产生电弧，大大减少了火灾发生的隐患，由于是常无电形式即使人们无意中触碰到插座电极，也不会发生触电危险，确保人身安全。

随着智慧城市建设加快，以及国家对教育的重视，智慧校园、智慧教室的打造即将在各城市相继落地，重点解决传统校园、教室管理中出现的各类实际问题。

校园、教室管理常见状况及问题

在以往的校园管理及教室设备使用当中，往往存在以下几个问题：

（1）设备繁多，难以统一实现智能感知、控制管理；

（2）手动按键下拉投影幕布、开关灯、空调温度调节、排风扇开关等操作太过繁琐，既浪费实际授课时间，教室上课体验大打折扣；

（3）各类设备使用情况及能耗没有清晰的数据可查及分析，不利于节能改进。

顺舟智能根据教室场景实际需求，推出智慧教室物联网方案，致力于实现教室场景的智慧化升级。

智慧教室物联网方案

顺舟智能基于Zigbee技术优势，Zigbee30网关及内嵌Zigbee模块，可实现对教室场景下的灯光、风扇、空调、窗帘、电教设备、智能门锁等电器设备实现智能化管控，节省人员管理成本，提高设备管理效率，同时为师生打造智慧化的教学/学习体验。

1、情景模式

情景策略为一组动作的集合，操作简单、高效。如早上开始一天的学习时段，空调、排风扇到点自动提前开启，改善教室内空气环境；学生进入教室时，门禁打开，音乐播放；老师上课时，投影打开，投影幕布下放，讲台灯光关闭或调暗等。通过场景开关和系统配置，一键进入预设的场景模式。如“上课场景”、“下课场景”、“多媒体场景”、“电教场景”等，可个性化定制。

2、智能门禁系统

智能门禁支持管理员便捷录入人员进出记录，实时掌握门禁状态及告警信息。此外，智能门禁系统结合人脸识别功能，有效保障学校教室安防、安全。

3、教室设备管理系统

设备实时状态显示：设备工作状态（如灯光开还是关）、设备故障显示（开关是否故障）可实时在线显示。 设备单独控制功能：各设备可以通过设备管理系统进行控制和管理，受控设备包括：空调，投影控制器，电脑，日光灯，窗帘、能源、环境设备、专业设备、门禁门锁等。

4、智慧环境监测系统

教室环境监测及调节。通过温湿度传感器、空气质量传感器等实现教室温湿度、空气质量等实时监测，环境数据实时回传至服务器、云平台，通过策略部署、设备联动，开启新风、加湿器、风扇等设备，调节教室环境。实现教室环境智能化管控，确保教学环境处于舒适状态。

5、智慧节能系统

通过物联网平台可远程调控、开关教室设备，设定情景模式、自定义时段进行设备开启关闭操作，避免非教学时段设备长期开启、空转。同时，平台可进行能耗数据展示分析，清楚了解各区域、各类型设备用电情况，实现节能减排。

6、智慧用电安全系统

教室内部智能开关、智能插座、温控面板等均嵌入Zigbee模块，可以远程查询空气开关线路电压、漏电电流、线路功率、线路电流、开关状态等用电数据，同时设置漏电保护功能自动检测，以及区域内所有用电线路开关远程集控管理，自由分组设置定时开关等。

智慧教室物联网方案优势

1、设备覆盖面广、部署方便

支持教室内绝大部分可管理设备，包含了多媒体、空调、开关、能效插座、灯光、窗帘、环境监控、安防、电力等数十种物联网传感器和控制器。方案采用ZigBee无线协议，避免了传统的布线难题，通过简单的升级改造即可快速完成物联网硬件环境的部署，降低了硬件部署成本和施工难度，极大加快了部署速度。

2、智能化、便捷化使用

可灵活定制物联网场景和定时策略，实现设备的批量、定时自动控制。可根据温湿度、光感强度实现智能自动调节。

3、电能节能减排

实时探测关键能耗设备的电能消耗，实现能耗信息透明化，实现能耗的科学管理。

       传统的安全管理系统，一般都是有线的，现在的智能管理系统多采用zigbee和射频技术，简单进，就是可以做到即插即用，弥补了传统智能管理系统工艺复杂，使用不便，智能化不彻底的缺陷，具有实时状态反馈，实时远程控制或交互式智能控制等特点。

       以某区域智能安全管理系统为例：系统通常包括：监控中心和分别安装于区域各处的若干监控节点，所述监控节点包括控制模块、图像监控模块、环境信息采集模块和红外线采集模块；环境信息采集模块、图像监控模块、红外线采集模块与控制模块连接，各个监控节点的控制模块与监控中心连接。

        监控人员可通过监控中心实时获取监控节点安装位置的环境信息、图像信息和红外线信息，同时，系统的监控节点的数量可以自由设置，其覆盖面大，即使在区域面积较大时，也能实现对整个区域的监控。

       现代智能管理系统多采用zigbee和射频技术，简单进，就是可以做到即插即用，弥补了传统智能管理系统工艺复杂，使用不便，智能化不彻底的缺陷，具有实时状态反馈，实时远程控制或交互式智能控制等特点。

       有的家居安全智能管理纤维还具备自动维护功能：通过服务器直接从制造商的服务网站上自动下载、更新驱动程序和诊断程序，实现智能化的故障自诊断、新功能自动扩展。

　无线传感器网络是由大量的传感器节点采用无线自组织方式构成的网络 其应用前景广阔[ ][ ] Zigbee技术是一种具有统一技术标准的短距离无线通信技术 其PHY层和MAC层协议基于IEEE ． ． 协议标准 该标准把低能耗 低成本作为重要目标 主要应用于低速传输 可以作为无线传感器网络的通信协议

　随着社会老龄化的加剧 解决长期慢性病的监护成为重要的社会问题 一些突发性疾病和家庭保健 如心血管疾病 老人的日常护理 孕妇 胎儿 婴儿 幼儿的保健也需要长期的家庭监护 由于我国医疗资源紧缺 研究基于公用网络的家庭医疗监护 建立小区医疗网络 可以提高医疗服务水平 减轻病人负担 以往的解决方案是采用有线方式或简单的无线数据发射接收方式 被监护者身上安装的传感设备难以自由灵活地移动和接入 系统没有扩展性 成本高 Zigbee 技术的出现为传感器信号的无线传输提供了新的解决方案 Zigbee节点有几十米的覆盖范围 且可以增加路由节点 扩展覆盖范围 因此适用于家庭住宅 同时由于生理监护信号的数据传输流量不大 传输速率为 kbps的Zigbee能够满足生理数据传输要求 Zigbee传感节点可自由灵活地加入和离开网络 具有低功耗和低成本的特点

　Zigbee无线传感器网络的上述特点使其在个人生理信号监测和远程家庭监护方面将有很好的应用前景 本文在分析Zigbee无线传感器网络技术的基础上 对其在移动监护的应用进行了研究

　 基于Zigbee的无线网络家庭监护系统架构

　 ． 远程家庭监护系统对网络的要求

　家庭监护网络需要考虑能耗 覆盖面 传输速率和互联网进行通信等因素 本研究采用基于Zigbee技术的无线网络实现在室内对生理信号的采集 通过互联网将生理数据传输到远程监护服务器 人体携带可移动生理信号传感器终端 在网络的可覆盖范围内活动 通过网络内的路由节点接入互联网 Zigbee网络具有自组织 动态路由 网络节点少等特点 同时Zigbee网络考虑了节点的能量节约 减少节点处理器的计算负担等问题 医院或社区的医生可以随时通过互联网查看患者的生理信息 可以对生理传感器的采集方式进行控制 同时也可以获得无线网络中其他监护设备的信息

　 ． 网络拓扑结构

　IEEE ． ． 协议的网络拓扑结构有三种类型 星形结构 网格状结构和族状结构．如图 所示 其中网格状结构和族状结构属于点对点的结构 在 ． ． 网络中 根据设备所具有的通信能力可以分为全功能设备(FFD)和精简功能设备(fIFD) FFD设备之间以及FFB设备与RFD设备之间可以直接通信 RFD之间不能直接通信 在IEEE ． + 网络中 有一个称为PAN网络协调器的FFD设备 是传感器网络中的主控制器 每个网络仅有一个主控制器 网络协调器除了直接参与应用以外 还要完成成员的身份管理 链路状态信息管理以及分组转发等功能[ ][ ]

　

　星形网络中所有节点都与中心协调器通信 节点间不能直接通信 中心节点的能量消耗大 适合于网络节点较少 网络结构简单 小范围的网络应用 而点对点网络中只要通信双方都在其辐射范围之内 任何两个设备之间都可以通信 点对点网络中的协调器主要负责实现管理链路状态信息 认证设备身份等功能 点对点网络支持Ad Hoc网络 且可以构造更复杂的网络结构

　在家庭监护系统中 被监护对象可能在多个房间内活动 为了能随时扩大覆盖范围 且方便以后功能扩展 选用族状网络拓扑结构 在与互联网的连接方面 建立zi卤ee无线网络与以太网的网桥 将监护信息传送到监控服务器 实现监护信息的共享

　 家庭监护网络体系结构

　基于上述分析 本文设计的远程家庭监护网络体系结构如图 所示 Zigbee无线系统主要由Zigbee无线传感器节点(脉搏传感器节点) 若干个具有路由功能的无线节点和zigbee中心网络协调器(连接家庭无线网桥)组成 无线网桥连接zigbee无线网络与以太网 是家庭无线网络的核心部分 负责无线传感器网络节点和设备节点的管理 图中A B C D为具有路由功能的FFD节点 传感器节点与路由节点自主形成一个多跳的网络

　

　脉搏传感器节点可以通过A B C D节点向网关发送数据 由于被监护者在家庭内自由活动 所以其携带的传感器节点的路由可能是动态变化的 所设计的 Zigbee无线节点的室内通信距离为 ～ m A B C D节点可根据房间的分布进行布置 以能够最大程度地覆盖活动区域 脉搏生理数据经过家庭网关传输到远程监护服务器 远程监护服务器负责脉搏生理数据的实时采集 显示和保存 其他的监护信息如监护图像 安全设备状态等也可以传输到服务器 医院监护中心和医生可以登录监护服务器查看被监护者的生理信息．也可以远程控制家庭Zigbee无线网络中的传感器和设备 从而在被监护病人出现异常时 能及时检测到并采取抢救措施 被监护者的亲属等也可以登录监护服务器随时了解被监护者的健康状况

　 Zigbee家庭无线网络监护系统硬件结构

　对于传感器节点 需要具有小尺寸 低功耗 适应性强的特点 根据 Zigbee协议标准 Zigbee设备发射输出为 ~ ． dbm 通信距离为 ~ m 能够检测能量和链路质量 根据这些检测结果 可自动调整设备的发射功率 在保证通信链路质量的条件下 最小地消耗设备能量 目前市场上的无线发射 接收芯片典型的有Chipcon公司和Freeseale公司的产品 本文选用Freescale的 作为系统的射频芯片 此芯片可以结合Freescale公司的控制器GT 一起组成低功耗的无线模块 无线传感器节点的结构框图如图 所示

　

　  　　由于无线传感器具有随身携带要求 因此采用纽扣电池 脉搏传感器采用PVDF压电薄膜 其输出阻抗很大 由调理电路实现信号放大和滤波 设计时考虑到高频电路对传感器信号的干扰 传感器调理电路与高频发射接收部分分开设计 天线设计是无线模块设计的关键 直接影响到传感器节点的通信质量和通信距离 可以参照常用的 ． GHz天线的设计方法 本设计采用偶极子微带PCB板天线 所有铜箔的走线均采用微带传输线的原理 以减少反射引起的传输损耗 获得较大的输出功率和较高的接收灵敏度

　家庭网关负责家庭无线传感器网络的控制和管理 实现信息的融合处理 并将信息传输到互联网 家庭网关的数据传输和运算量较大 并且可以采用外部电力作为电源供应 因此采用具有较强的信息处理能力和网络功能的arm 系列作为控制器 本文采用三星的S C 作为控制器 无线发射芯片采用 Freeseale的MCl 无线控制器芯片采用GT 两者通过SPI口通信 无线网关的硬件结构如图 所示

　 Zigbee无线网络软件系统

　Zigbee协议栈由一系列分层结构组成 每一层为上一层提供服务 数据实体提供数据传输服务 管理实体提供其他功能服务 每种服务实体通过服务接入点CsAP)为上层提供接口 基于Zigtme网络软件分层结构如图 所示

　

　PHY层和MAC层由IEEE ． ． 标准组制定 物理层定义了物理无线信道和MAC子层之间的接口 提供物理层数据服务和物理层管理服务 物理层数据服务从无线信道上收发数据 物理管理层维护一个由物理层相关数据组成的数据库

　Zigbee联盟基于 ． ． 标准提供了网络层和应用支持层及应用层框架 Zigbee网络层提供加入和离开网络机制 对数据进行加密以及帧路由等功能 路由协议负责将数据分组从源节点通过网络转发到目的节点 主要完成两个功能 ( )寻找源节点和目的节点间的优化路径 ( )将数据分组沿着优化路径转发 为了能够高效利用能量 减少通信量 Zigbee网络允许树形路由选择 即树形结构选址 有了树形路由选择 设备不必保存占有庞大内存的路由表或者进行额外的空中下载操作来发现路径 从而减小了网络流量 为避免错误信息超过一定长度的过渡路由而产生额外的流量 Zigbee路由允许路由器去发现捷径

　路由算法采用AODV(Ad hoc On Demand Distance Vetor)算法 每个路由器维护一张路由表 并定期与其邻居路由器交换路由信息 根据最小路由矢量更新自己的路由表 应用层框架定义监护网络节点协议

　无线网关连接内部无线网络与外部有线以太网 网关设计模型如图 所示 网关采用arm 系列实现 运行Linux操作系统 在Zigbee协议帧的基础上 建立无线阿关的通信协议 包括设备编号 数据流方向 数据信息等 开机上电后．系统自检 硬件初始化 与远程监护服务器连接后进入数据流中继服务 实现数据协议的转换等功能 远程服务器接受连接后 随时接收传输的数据．并根据需要分类保存到数据库服务器

　

　 实验结果分析

　根据设计的zigbee无线监护网络平台 对人体随身携带的脉搏压力信号进行连续采集 并在监护服务器上实时显示 采用 位A/D转换器 数据采样频率 Hz 有线网络环境为校园局域网 采集数据的波形如图 所示 图 为投有使用网络传输 直接经过计算机采集的脉搏信号的波形曲线 采样频率为 Hz

　通过对比图 和图 可以看出 经过家庭监护网络采集到的脉搏数据信号波形基本没有变形 只是网络的延时使信号产生了微小的抖动 当系统接入互联网 延时会加大 抖动更加明显 通过增加缓冲区等方法可以减小影响网络延时对实时信号采集 另一方面 由于人体的活动也会给信号带来很大的干扰．可进一步采取滤波等措施减小干扰

lishixinzhi/Article/program/qrs/201311/11071

Zigbee的发射距离和RF 发射功率,路由与节点间通信有关系。

Zigbee是一种短距离、低功耗的无线通信技术名称。这一名称来源与蜜蜂的八字舞。其特点是近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。

Zigbee自身的技术优势：

①低功耗。在低耗电待机模式下,2

节5

号干电池可支持1个节点工作6～24个月,甚至更长。这是Zigbee的突出优势。相比较,蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。

②低成本。通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10)

,降低了对通信控制器的要求,按预测分析,以8051的8位微控制器测算,全功能的主节点需要32KB代码,子功能节点少至4KB代码,而且Zigbee免协议专利费。每块芯片的价格大约为2

美元。

③ 低速率。Zigbee工作在20～250 kbps的较低速率,分别提供250 kbps(24GHz)、40kbps (915

MHz)和20kbps(868 MHz) 的原始数据吞吐率,满足低速率传输数据的应用需求。

④近距离。传输范围一般介于10～100 m 之间,在增加RF

发射功率后,亦可增加到1～3 km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远。

⑤短时延。Zigbee

的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15 ms ,节点连接进入网络只需30 ms ,进一步节省了电能。相比较,蓝牙需要3～10 s、WiFi 需要3

s。

⑥高容量。Zigbee 可采用星状、片状和网状网络结构,由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254

个子节点;同时主节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成65000 个节点的大网。

⑦高安全。Zigbee

提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL) 防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES 128)

的对称密码,以灵活确定其安全属性。

⑧免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗( ISM)