0 　引言
  
 　 無(wú)所不在的物聯(lián)網(wǎng)通信時(shí)代即將來臨，物聯(lián)網(wǎng)被專家及多個(gè)國(guó)家認(rèn)為是繼互聯(lián)網(wǎng)浪潮之后的又一次科技革命。不管是IBM提出的智慧地球，還是溫家寶總理在無(wú)錫提出的感知中國(guó)，都意味著物聯(lián)網(wǎng)將是當(dāng)下最熱門最具競(jìng)爭(zhēng)性的產(chǎn)業(yè)。傳統(tǒng)的能源管理系統(tǒng)一般需要布設(shè)現(xiàn)場(chǎng)總線，然后將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接到一臺(tái)電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并向用戶顯示界面，當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時(shí)可能需要單獨(dú)的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，而如果需要實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)的遠(yuǎn)程管理，更是需要在互聯(lián)網(wǎng)上架設(shè)一臺(tái)專門的服務(wù)器，這樣，不僅需要投入服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及開發(fā)相應(yīng)的服務(wù)軟件，系統(tǒng)的維護(hù)除現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備和總線鏈路外還需要IT部門的管理員協(xié)助維護(hù)服務(wù)器設(shè)備，避免服務(wù)器故障而造成損失。因此，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到遠(yuǎn)程能源管理系統(tǒng)中來，底層運(yùn)用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)連接現(xiàn)場(chǎng)傳感器及設(shè)備，上層使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)，消除現(xiàn)場(chǎng)級(jí)布線的煩惱，可以消除網(wǎng)絡(luò)硬件的投入及日常的IT維護(hù)，同時(shí)可以輕松實(shí)現(xiàn)基于WEB服務(wù)的遠(yuǎn)程管理。由于本文所述的能源管理系統(tǒng)采用安科瑞（Acrel）公司提供的平臺(tái)及解決方案，因此，在系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)均按照Acrel平臺(tái)的要求，但這并不影響借鑒和參考此平臺(tái)和解決方案來討論物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)架、問題，及前景。

1 什么是物聯(lián)網(wǎng)
  
　　1.1 物聯(lián)網(wǎng)的定義
  
  　目前國(guó)內(nèi)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)也還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)定義，只是在大體的技術(shù)框架上做了一個(gè)概念性的表述：通過射頻識(shí)別（RFID）、傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)就字面意義上理解就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通訊。從物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上看，物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展到一定階段后出現(xiàn)的一種聚合性應(yīng)用與技術(shù)提升，將各種感知技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能與自動(dòng)化技術(shù)聚合與集成應(yīng)用，使人與物智慧對(duì)話，創(chuàng)造一個(gè)智慧的世界。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展幾乎涉及到了信息技術(shù)的方方面面，是一種聚合性、系統(tǒng)性的創(chuàng)新應(yīng)用與發(fā)展，也因此才被稱為是信息技術(shù)的第三次革命性創(chuàng)新。物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)概括起來主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是互聯(lián)網(wǎng)特征，即對(duì)需要聯(lián)網(wǎng)的物一定要能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；二是識(shí)別與通信特征，即納入物聯(lián)網(wǎng)的“物”一定要具備自動(dòng)識(shí)別與物物通信的功能；三是智能化特征，即網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)具有自動(dòng)化、自我反饋與智能控制的特點(diǎn)。

　　1.2 物聯(lián)網(wǎng)的組成
  
  　物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)主要由三大塊組成：
  
 　 一、包括各類傳感器、控制器等數(shù)據(jù)采集控制設(shè)備，及構(gòu)成這些設(shè)備互聯(lián)的底層傳感網(wǎng)絡(luò)組成的設(shè)備感知層。感知層中的智能終端、智能傳感器、射頻識(shí)別，以及傳感網(wǎng)絡(luò)，組成了物聯(lián)網(wǎng)的底層基礎(chǔ)。
  
 　 二、將底層傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)用各種接入技術(shù)：如以太網(wǎng)、GPRS、3G、Wi-Fi，甚至衛(wèi)星通訊等，最終接入互聯(lián)網(wǎng)。云技術(shù)強(qiáng)大的存儲(chǔ)、查詢、計(jì)算能力，也都?xì)w屬在這一層。

　　三、根據(jù)客戶自身需求，利用感知數(shù)據(jù)或狀態(tài)為用戶提供有效的特定服務(wù)的應(yīng)用層。應(yīng)用層是對(duì)感知數(shù)據(jù)的一種特定形式的呈現(xiàn)。

   
  　1.3 ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)
   
　　ZigBee協(xié)議基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，從2004年發(fā)布ZigBee V1．0到最新的增加了ZigBee-PRO擴(kuò)展指令集的ZigBee2006版本，ZigBee功能不斷強(qiáng)大。ZigBee具備強(qiáng)大的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)功能(見圖1)，它支持3種主要的自組織無(wú)線網(wǎng)絡(luò)類型，即星型結(jié)構(gòu)(Star)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(Mesh)和樹型結(jié)構(gòu)(Cluster Tree)，特別是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性。與目前普遍應(yīng)用的wi-Fi、Bluetooth等短距離無(wú)線通信技術(shù)相比較，ZigBee的特點(diǎn)主要有。

  
　　(1)工作周期短、收發(fā)信息功耗較低，并且RFD(Reduced Function Device，簡(jiǎn)化功能器件)采用了休眠模式，不工作時(shí)都可以進(jìn)入睡眠模式。
   
　　(2)低成本。通過大幅簡(jiǎn)化協(xié)議(不到藍(lán)牙的1/10)，降低了對(duì)通信控制器的要求，以8051的8位微控制器測(cè)算，全功能的主節(jié)點(diǎn)需要32KB代碼，子功能節(jié)點(diǎn)少至4KB代碼。
   
　　(3)低速率、短延時(shí)。ZigBee的最大通信速率達(dá)到250kb／s(工作在2.4GHz時(shí))，滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求。ZigBee的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30ms，進(jìn)一步節(jié)省了電能。相比較，藍(lán)牙需3～10S、Wi-Fi需3S。
   
　　(4)近距離，高容量。傳輸范圍一般介于10～100 m，在增加RF發(fā)射功率后，亦可增加到1~3km。這指的是相鄰節(jié)點(diǎn)間的距離，若通過路由和節(jié)點(diǎn)間通信的接力，擴(kuò)展后達(dá)到幾百米甚至幾公里。ZigBee可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn)，最多一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可管理254個(gè)子節(jié)點(diǎn)。
   
　　(5)高可靠性和高安全性。ZigBee的媒體接入控制層(Medium Access Control，MAC)采用CSMA/CA的碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突。ZigBee還提供了3級(jí)安全模式，包括無(wú)安全設(shè)定、使用接人控制清單防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(Advanced Encryption Standard，AES)的對(duì)稱密碼，以靈活確定其安全屬性。
   
　　(6)免執(zhí)照頻段。采用直接序列擴(kuò)頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療(Industrial Scientific Medical，ISM)頻段，分別為2.4GHz(全球)、915MHz(美國(guó))和868MHz(歐洲)。

 　1.4 ZigBee的性能參數(shù)
  
  　以Acrel公司ANEZB-485 ZigBee采集器和ANEZB-GTW ZigBee網(wǎng)絡(luò)終端為例，其主要參數(shù)見表1.