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)絡實現(xiàn)了小范圍集群組網(wǎng)，再用GPRS-ZigBee網(wǎng)關實現(xiàn)遠距離無線通信。

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

　　通用分組無線服務技術（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。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且苑獍≒acket）式來傳輸，因此使用者所負擔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

　　ZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數(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)和低反應時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽谩igbee是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡，類似于CDMA和GSM網(wǎng)絡。Zigbee數(shù)傳模塊類似于移動網(wǎng)絡基站。通訊距離從標準的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)絡平臺，在整個網(wǎng)絡范圍內(nèi)，每一個Zigbee網(wǎng)絡數(shù)傳模塊之間可以相互通信，每個網(wǎng)絡節(jié)點間的距離可以從標準的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。SNAP網(wǎng)絡協(xié)議是一款由Synapse公司開發(fā)的無線mesh網(wǎng)絡協(xié)議，SNAP為復雜的ZigBee網(wǎng)絡提供一個簡單、可靠、智能的完整組網(wǎng)方案。SNAP使用的是對等網(wǎng)絡，所有的節(jié)點都是路由節(jié)點，組網(wǎng)時，無"加入網(wǎng)絡"過程，無中心節(jié)點，無需預先構架網(wǎng)絡拓撲。所以ZICM2410功耗極低，通信冗余性能優(yōu)異。

　　3 GPRS-ZigBee網(wǎng)關

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

　　網(wǎng)關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，且能夠適應長期不間斷工作的工業(yè)級設備，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)關中，這樣網(wǎng)關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轉發(fā)給一線的終端設備，同時還會把終端設備通過ZigBee上傳的數(shù)據(jù)轉發(fā)到監(jiān)控中心。

　　ZWG-68ZB默認是透明傳輸方式，但是設備中的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；

　　（2）支持數(shù)據(jù)中心動態(tài)域名或IP地址方式訪問；

　　（3）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；

　　（7）具有連接時機可控功能，節(jié)約流量；

　　（8）支持本地和遠程圖形化界面配置與維護；

　　（9）支持永遠在線、空閑下線和空閑掉電三種工作方式；

　　（10）多重軟硬件可靠設計，復合式看門狗技術，使設備穩(wěn)定運行。

　　4 監(jiān)控中心服務器

　　監(jiān)控中心服務器的功能是通過ZWG-68ZB網(wǎng)關設備與位于一線的端機設備進行雙向通信。監(jiān)控中心服務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)關設備上電后，會以TCP客戶端的方式自動連接到監(jiān)控中心服務器。如果連接不成功會繼續(xù)重連，直到連接成功。

　　5 應用

　　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 設備安裝注意事項

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

　　（2）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備的ZigBee設備，作為中繼器使用。

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

　　GPRS-ZigBee的組網(wǎng)應用，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)測等領域。