2.7 ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用案例

隨著市場競爭的加劇，不少酒店、飯店開始利用高新科技來改變餐飲服務(wù)模式和經(jīng)營模式，在此基礎(chǔ)上，無線點(diǎn)餐系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，這種改變對餐飲經(jīng)營決策者提出了更高的要求。無線點(diǎn)餐系統(tǒng)正是致力于在軟實(shí)力上幫助餐飲企業(yè)提高服務(wù)水平和工作效率，實(shí)現(xiàn)企業(yè)價(jià)值最大化的，同時(shí)又使成本最低化。

目前，應(yīng)用于餐飲行業(yè)的無線通信技術(shù)主要包括紅外技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)和ZigBee技術(shù)等。紅外技術(shù)屬于短距離、點(diǎn)對點(diǎn)的半雙工通信方式，使用不便且誤碼率高，不適用于網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)；藍(lán)牙技術(shù)則因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)容量有限，成本較高，不適合較多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。本節(jié)采用低速率、低成本、低功耗的ZigBee無線通信技術(shù)，設(shè)計(jì)無線點(diǎn)餐系統(tǒng)。

2.7.1 ZigBee無線點(diǎn)餐系統(tǒng)方案

整個(gè)系統(tǒng)采用“無線PDA+無線接入點(diǎn)+服務(wù)器”的餐飲管理系統(tǒng)模式，由服務(wù)員手持的帶有ZigBee無線數(shù)據(jù)通信功能的無線點(diǎn)餐手持機(jī)或安裝在餐桌上的具有ZigBee無線數(shù)據(jù)通信功能的點(diǎn)餐機(jī)、無線通信路由節(jié)點(diǎn)及安裝了無線中心節(jié)點(diǎn)的PC控制機(jī)組成。一臺ZigBee無線通信中心節(jié)點(diǎn)能夠以輪詢的方式與多臺無線點(diǎn)餐機(jī)通信。在室內(nèi)環(huán)境中，受建筑物阻擋等因素的影響，當(dāng)一臺PC端的無線數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的通信距離不能覆蓋整個(gè)應(yīng)用場所時(shí)，在適當(dāng)位置增設(shè)多個(gè)無線通信路由節(jié)點(diǎn)，可以組成相當(dāng)可靠的蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)，從而保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。無線點(diǎn)餐系統(tǒng)的配置為網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（見圖2-8），其系統(tǒng)框圖如圖2-9所示。

2.7.2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)和地址分配

在基于ZigBee技術(shù)的點(diǎn)餐系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備可分為配置較高的FFD和配置較低的RFD。其中，安裝了無線中心節(jié)點(diǎn)的PC控制機(jī)是FFD，作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，主要負(fù)責(zé)發(fā)起建立新網(wǎng)絡(luò)、設(shè)定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、管理網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，并負(fù)責(zé)匯集所有手持點(diǎn)餐終端輸入的信息，對各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送相應(yīng)的控制指令；無線通信節(jié)點(diǎn)也是FFD，作為ZigBee的路由節(jié)點(diǎn)，主要參與路由發(fā)現(xiàn)、消息轉(zhuǎn)發(fā)、允許其他節(jié)點(diǎn)通過它關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等；手持終端設(shè)備為RFD，只能作為終端節(jié)點(diǎn)，通過ZigBee協(xié)調(diào)點(diǎn)或ZigBee路由節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)到網(wǎng)絡(luò)，不允許其他任何節(jié)點(diǎn)通過它加入網(wǎng)絡(luò)，其功能是負(fù)責(zé)周期性采集顧客菜單數(shù)據(jù)和部分節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。手持終端節(jié)點(diǎn)之間、手持終端節(jié)點(diǎn)與無線通信路由節(jié)點(diǎn)以及無線通信路由節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)之間都是通過ZigBee協(xié)議進(jìn)行通信。

只有那些具有ZigBee協(xié)調(diào)器能力，但又不是當(dāng)前加入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備才能嘗試建立一個(gè)新的ZigBee網(wǎng)絡(luò)，其建立策略是：一個(gè)FFD設(shè)備在第一次被激活后，通過廣播查詢網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器請求，如果在主動(dòng)掃描時(shí)沒有收到任何信標(biāo)幀或收到的信標(biāo)幀參數(shù)與自身節(jié)點(diǎn)能力不匹配，就可知該FFD能成為具有組建網(wǎng)絡(luò)功能的PAN協(xié)調(diào)器；如果收到網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)存在網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，則通過一系列認(rèn)證過程，該設(shè)備就成為這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的RFD或具有路由功能的FFD。一旦FFD設(shè)備成為PAN協(xié)調(diào)器，PAN協(xié)調(diào)器將為網(wǎng)絡(luò)分配一個(gè)唯一的PAN標(biāo)識（ID），有了PAN標(biāo)識，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就可以使用短地址通信，不同PAN之間也可以互相通信。在ZigBee協(xié)調(diào)器設(shè)備建立網(wǎng)絡(luò)后，路由器或終端設(shè)備可以作為子節(jié)點(diǎn)加入由協(xié)調(diào)器建立的網(wǎng)絡(luò)，子節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)的方式有兩種：通過MAC層關(guān)聯(lián)方式加入網(wǎng)絡(luò)；通過之前指定的父節(jié)點(diǎn)直接方式加入網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)新建網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備允許一個(gè)設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，這兩個(gè)設(shè)備就構(gòu)成了父子關(guān)系，新加入的設(shè)備是子設(shè)備，而第一個(gè)設(shè)備是父設(shè)備。在允許子設(shè)備加入新建網(wǎng)絡(luò)后，父設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理實(shí)體將搜索它的鄰居表來判斷是否能找到一個(gè)匹配64bit的擴(kuò)展地址。如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)匹配地址，網(wǎng)絡(luò)管理實(shí)體就將獲得相關(guān)的64bit網(wǎng)絡(luò)地址，并發(fā)出一個(gè)連接響應(yīng)到MAC層；如果沒有找到一個(gè)匹配地址，在可能的情況下，網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)體將分配一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中唯一的16bit網(wǎng)絡(luò)地址給子設(shè)備。

2.7.3 無線點(diǎn)餐系統(tǒng)流程圖

系統(tǒng)流程圖如圖2-10所示。

2.7.4 可行性分析

該方案一旦投入運(yùn)行，便能成為酒店的特色服務(wù)之一，因?yàn)樗惭b調(diào)試相當(dāng)簡單，不涉及綜合布線，建設(shè)周期短，在施工過程中不會影響酒店的正常營業(yè)，而且還美化了環(huán)境，給人一種賞心悅目的感覺。這套靈活便捷的無線點(diǎn)餐系統(tǒng)不僅明顯地改善了酒店的服務(wù)流程，提升了工作效率和服務(wù)質(zhì)量，而且也使酒店在業(yè)務(wù)管理、財(cái)務(wù)規(guī)范和個(gè)性化方面也收益頗多。ZigBee模塊耗電非常低，僅需更換電池就可完成電能供應(yīng)，一般一年左右才更換一次電池；此外，ZigBee無線組網(wǎng)方案具有出色的性價(jià)比。假設(shè)該酒店之前需要50個(gè)服務(wù)員，每個(gè)服務(wù)員的工資最少要1500元/月，50個(gè)人就要50×1500=75000元/月，雖然本系統(tǒng)增加了一些比較昂貴的設(shè)備，如PDA，但是現(xiàn)在酒店服務(wù)員只需10個(gè)人，工資為10×1500=15000元，減少了80%的財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)。如果每個(gè)月都這樣，則半年之內(nèi)可收回設(shè)備投資。