致遠電子推出了GPRS-ZigBee無線組網(wǎng)方案，如圖 2所示。該方案采用ZigBee網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了小范圍集群組網(wǎng)，再用GPRS-ZigBee網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)遠距離無線通信。

　　整個網(wǎng)絡(luò)分為三層：層為監(jiān)控中心，由可以上網(wǎng)的計算機構(gòu)建，該計算機通過互聯(lián)網(wǎng)與GPRS-ZigBee網(wǎng)關(guān)通信；中間層為GPRS-ZigBee網(wǎng)關(guān)，其作為中間橋梁，起著聯(lián)通底層ZigBee網(wǎng)絡(luò)和上層監(jiān)控中心的作用；層為ZigBee網(wǎng)絡(luò)，每個終端設(shè)備都是一個ZigBee節(jié)點，其接收GPRS-ZigBee網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，也可以通過網(wǎng)關(guān)向監(jiān)控中心發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　通用分組無線服務(wù)技術(shù)（General Packet Radio Service）的簡稱，它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS可說是GSM的延續(xù)。GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌?，是以封包（Packet）式來傳輸，因此使用者所負(fù)擔(dān)的費用是以其傳輸資料單位計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提升至56甚至114Kbps

　　2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)

　　ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù)。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。Zigbee是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，類似于CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)。Zigbee數(shù)傳模塊類似于移動網(wǎng)絡(luò)基站。通訊距離從標(biāo)準(zhǔn)的75m到幾百米、幾公里，并且支持無限擴展。Zigbee是一個由可多到65000個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺，在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，每一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊之間可以相互通信，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75m無限擴展。

　　本文采用的ZigBee模塊是美國CEL公司的ZICM2410模塊（如圖3所示）。該模塊內(nèi)置集成51核的單片機，具有豐富的硬件接口（GPIO、UART、定時器和音頻接口等），采用簡單易學(xué)的Python語言開發(fā)，支持用戶二次開發(fā)。用戶可以在該模塊上實現(xiàn)簡單的傳輸協(xié)議，以兼容用戶端機的接口協(xié)議。

　　ZICM2410的特點在于其支持SNAP網(wǎng)絡(luò)。SNAP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是一款由Synapse公司開發(fā)的無線mesh網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，SNAP為復(fù)雜的ZigBee網(wǎng)絡(luò)提供一個簡單、可靠、智能的完整組網(wǎng)方案。SNAP使用的是對等網(wǎng)絡(luò)，所有的節(jié)點都是路由節(jié)點，組網(wǎng)時，無"加入網(wǎng)絡(luò)"過程，無中心節(jié)點，無需預(yù)先構(gòu)架網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。所以ZICM2410功耗極低，通信冗余性能優(yōu)異。

　　3 GPRS-ZigBee網(wǎng)關(guān)

　　網(wǎng)關(guān)（Gateway）又稱網(wǎng)間連接器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器。網(wǎng)關(guān)在傳輸層上以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，是復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，僅用于兩個高層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)互連。網(wǎng)關(guān)既可以用于廣域網(wǎng)互連，也可以用于局域網(wǎng)互連。 網(wǎng)關(guān)是一種充當(dāng)轉(zhuǎn)換重任的計算機系統(tǒng)或設(shè)備。在使用不同的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式或語言，甚至體系結(jié)構(gòu)完全不同的兩種系統(tǒng)之間，網(wǎng)關(guān)是一個翻譯器。與網(wǎng)橋只是簡單地傳達信息不同，網(wǎng)關(guān)對收到的信息要重新打包，以適應(yīng)目的系統(tǒng)的需求。同時，網(wǎng)關(guān)也可以提供過濾和安全功能。大多數(shù)網(wǎng)關(guān)運行在OSI 7層協(xié)議的頂層--應(yīng)用層。

　　網(wǎng)關(guān)采用廣州致遠電子有限公司推出的ZWG-68ZB,它是一款非常易于使用、穩(wěn)定可靠，且能夠適應(yīng)長期不間斷工作的工業(yè)級設(shè)備，產(chǎn)品外形如圖 4所示。

　　在投入使用之前要先把監(jiān)控中心的公網(wǎng)IP地址和端口號配置到網(wǎng)關(guān)中，這樣網(wǎng)關(guān)在上電后就會主動連接上監(jiān)控中心，并把監(jiān)控中心下發(fā)的數(shù)據(jù)通過ZigBee轉(zhuǎn)發(fā)給一線的終端設(shè)備，同時還會把終端設(shè)備通過ZigBee上傳的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心。

　　ZWG-68ZB默認(rèn)是透明傳輸方式，但是設(shè)備中的ZigBee模塊同樣支持用戶二次開發(fā)，用戶可以將通信協(xié)議自行集成在設(shè)備中。

　　ZWG-68ZB采用西門子工業(yè)級的GPRS模塊，具有以下特點：

　　（1）6 V~25 V寬壓供電；

　?。?）支持?jǐn)?shù)據(jù)中心動態(tài)域名或IP地址方式訪問；

　?。?）支持備用數(shù)據(jù)中心；

　　（4）斷線自動重連；

　　（5）支持短信配置與維護；

　　（6）支持本地和遠程固件升級；

　?。?）具有連接時機可控功能，節(jié)約流量；

　?。?）支持本地和遠程圖形化界面配置與維護；

　?。?）支持永遠在線、空閑下線和空閑掉電三種工作方式；

　　（10）多重軟硬件可靠設(shè)計，復(fù)合式看門狗技術(shù)，使設(shè)備穩(wěn)定運行。

　　4 監(jiān)控中心服務(wù)器

　　監(jiān)控中心服務(wù)器的功能是通過ZWG-68ZB網(wǎng)關(guān)設(shè)備與位于一線的端機設(shè)備進行雙向通信。監(jiān)控中心服務(wù)器必須是能夠連接到互聯(lián)網(wǎng)的計算機，可為其申請固定IP或者動態(tài)域名。

　　ZWG-68ZB網(wǎng)關(guān)設(shè)備上電后，會以TCP客戶端的方式自動連接到監(jiān)控中心服務(wù)器。如果連接不成功會繼續(xù)重連，直到連接成功。

　　5 應(yīng)用

　　住宅小區(qū)的暖氣表通常在建筑物內(nèi)每戶一表，垂直安裝，所以特別適合SNAP網(wǎng)絡(luò)的自組網(wǎng)方式。而一個小區(qū)的樓宇之間相隔也不遠，所以可以采用小區(qū)內(nèi)部ZigBee組網(wǎng)，集中通過一臺或多臺（視小區(qū)規(guī)模而定）GPRS-ZigBee網(wǎng)關(guān)與熱力公司的監(jiān)控中心通信，從而實現(xiàn)遠程抄表、網(wǎng)上繳費、遠程監(jiān)控的全自動化暖氣表管理系統(tǒng)。整個系統(tǒng)如圖5所示。

　　6 設(shè)備安裝注意事項

　?。?）設(shè)備使用GPRS無線方式通信，因此應(yīng)選擇在不屏蔽手機信號的地點安裝。

　?。?）ZigBee信號功率較小，對建筑物的穿透能力有限，所以端機安裝時要考慮ZigBee信號覆蓋的情況，如果無法覆蓋可以安裝無用戶設(shè)備的ZigBee設(shè)備，作為中繼器使用。

　?。?）不要在禁止使用射頻設(shè)備的場合使用該設(shè)備，例如加油站和醫(yī)院內(nèi)部。

　　GPRS-ZigBee的組網(wǎng)應(yīng)用，充分發(fā)揮了GPRS無通信距離限制和ZigBee成本低、無運營費用的優(yōu)點。降低了系統(tǒng)建設(shè)成本、節(jié)省了通信費用、降低了端機功耗，所以GPRS-ZigBee作為新一代無線組網(wǎng)方案，適合于水電氣表的遠程抄表系統(tǒng)、城市環(huán)境監(jiān)測、燈光遠程監(jiān)控、智能家居、礦山監(jiān)測等領(lǐng)域。