用于家庭自动化和医疗保健的ZigBee技术

　　ZigBee联盟一直在努力开发为通用应用领域提供控制的标准，包括能源管理、家庭自动化、医疗保健及商业楼宇自动化等。 

　　本文中探讨的两个应用领域是家庭自动化和医疗保健。尽管人们对某些应用是否具有优势还存在争议，但石油价格的上涨以及煤气价格不断上调对家庭预算产生的连锁反应已经受到人们的广泛关注，如何对能源进行监测以及如何节能已成为人们茶余饭后谈论的热门话题。此外，老龄人口的增加使得对医疗保健服务的需求上升，这也为开发更优质的医疗健康监控设备带来了商机。我们认为不但有必要了解将这些技术市场化的ZigBee成员的近期工作，而且还应评估与这些应用领域最相关的几种传感器网络。

 

　　ZigBee Smart Energy与家庭自动化

　　一般来说，家庭中的耗能大户主要是中央空调系统(HVAC)、照明，以及诸如冰箱、洗衣机和烘干机之类的白色家电。我们中有多少人会坚持要求孩子“离开房间要熄灯”？在家中或办公室为照明系统添加简单的占位传感器、窗用日光传感器和调光功能，便可大幅降低日常能耗。将日光传感器与调光器件一同用于光源，可使光线在保持阅读及一般日常工作可接受水平的同时，降低对电网供能的需求。此外，为房屋向阳面增加遮阳挡光控制，还可减少对HVAC制冷系统的需求。

　　过去一直缺少可供多个厂商采用和共享的通用应用范例。这类范例始终都是ZigBee成员追求的目标，而且它们现正在世界各地的许多行业展会上亮相。美国家电制造商协会(AHAM)近期已将ZigBee Smart Energy纳入其核心标准；白色家电产业也将监控能耗，并将其报告给中央网关设备或者家用显示器。可用于创建家域网(HAN)的设备很多，其中某些用于家用显示器的设备就是简单的冰箱贴，可用于监视电力部门制定的电费费率；另外一些功能更加丰富的平板显示器则不但能够支持互联网接入，而且还可集成家庭安防或天气预报等其它功能。通用软件配置文件或群集可为厂商提供支持互操作的兼容产品。北美地区的电力公司及能源服务供应商已在住宅和公寓中安装了数百万套支持ZigBee Smart Energy的仪表，为能够向消费者提供能源管理服务迈出了第一步。 

　　在ZigBee Smart Energy HAN中，智能电表一般配有能源服务接口(ESI)，可用作进入家庭的主要网关。通过这一接口，公用事业部门可向家庭中的智能家电发送实时价格及负载削减事件。此外，还可通过家用显示器等人机界面获取实时的计量信息。 


　　图3显示了智能仪表可作为ESI使用的ZigBee SE网络示例。

图3　ZigBee SE HAN示例

　　此外，ZigBee SE网络还可提供一个次要ESI，它不但可与电表通信，获取用电信息，还可用作其它设备的公共集线器，以便使用宽带连接通过ESI向互联网发送数据。此类设备通常称为EMS，或能源管理系统。宽带连接可通过PDA、手机或平板电脑应用实现对家中设备的远程监控。 

　　图4所示是一个ZigBee SE网络，其中EMS可根据用户设定的系统规则实现照明控制。例如，用户设定一条规则规定整栋房子的总能耗不超过某个上限阈值，一旦家中开启的负载总和超过此阈值，系统就会自动调低灯光亮度来平衡负载。 

图4　具有能源管理系统的ZigBee SE HAN

　　此外，EMS还能以安全的方式读取智能电表用电信息，并将其上传到能源监控工具。EMS的宽带功能实现了以往无法想象的优质网络服务和应用。 

　　家庭自动化与ZigBee医疗保健 

　　ZigBee联盟与包括康体佳健康联盟在内的多家健康联盟紧密合作开发实用标准，为个人及其医疗保健服务供应商提供高价值的传感器数据。众所周知，糖尿病已成为世界上一个日益严重的健康问题，医疗保健专业人士认为只要使用称重传感器每天监控糖尿病患者的体重，便可大幅减少急诊或就医的次数。这对慢性病患者护理用葡萄糖监测仪、血压计或者心率监测器同样适用。 

　　简单按钮挂坠等家用老人护理设备与用于检测跌倒的设备内置加速度器相结合，不仅可帮助应急服务监控机构对紧急情况做出及时响应，而且还有助于老年人安坐家中舒适地接受护理，以更低的成本享受更高质量的生活。通过ZigBee网关设备将这些无线医疗保健传感器网络连接至互联网，便可实现这种护理。