​《ZigBee技术应用》教案

《ZigBee技术应用》教案【引语】小编为您整理收集的“《ZigBee技术应用》教案”精编优质文档，供您参考学习，希望对您有用哦！喜欢就下载吧。授课时间第一周星期一-4节授课班级普专2018物联网应用技术P02班上课地点北区508机房学习内容Zigbee网络基本知识、协议介绍、网络拓扑Zigbee网络发展历程以及分类，应用领域等课时4目标专业能力1.理解Zigbee网络基本知识2.理解Zigbee网络协议3.了解网络拓扑4.Zigbee网络发展历程5.Zigbee网络应用领域方法能力决定能力；计划能力；学习技术的掌握记忆力培训；传达能力；沟通能力系统思考；对工作目标的了解。社会能力ZigBee技术应用能力教学重点Zigbee网络基本知识教学难点协议介绍目标群体本课程授课对象为学院三年级普专学生，学生记忆力好、想象力丰富、学习目的性较差。学生平时接触本专业的机会很少，对基础知识不了解。应加强基础性的教学。教学环境多媒体教室，机房教学方法结合任务驱动法、自主探究学习模式，引导学生完成相应的任务时间安排教学过程设计20分钟一、展示范例，导入新课Zigbee学习领域目标描述Zigbee：全新无线网络数据通信技术Zigbee技术是随着工业自动化对于无线通信和数据传输的需求而产生的，Zigbee网络省电、可靠、成本低、容量大、安全，可广泛应用于各种自动控制领域。教师活动出示教学范例。设计意图联系生活实际，说明在实际生活中Zigbee的应用，让学生对Zigbee的使用功能有一初步的认识。利用Zigbee在实际中的重要性，激发学生的学习欲望。二、分析范例，操作示范教师活动以实际生活中Zigbee的应用为例，让学生初步了解Zigbee的应用。学生活动观察教师的示范操作，初步了解Zigbee的应用。设计意图通过简单的示范，让学生了解Zigbee的应用。时间安排教学过程设计2学时2课时布置任务，学生学习任务1Zigbee基础知识短距离无线通信技术特点发射功率：几微瓦~100微瓦通信距离：几厘米~几百米主要在房间内使用全向天线和线路板天线不需要申请无线频道高频操作引入Zigbee的由来：在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。对工业，家庭自动化控制和遥测遥控领域而言，蓝牙技术显得太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等，......而工业自动化对无线通信的需求越来越强烈。正因此，经过人们长期努力，Zigbee协议在2003年中通过后，于2004正式问世了。Zigbee是什么：Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网，每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信；每个网络节点间的距离可以从标准的75米，到扩展后的几百米，甚至几公里；另外整个Zigbee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。例如，你可以通过互联网在北京监控云南某地的一个Zigbee控制网络。不同的是，Zigbee网络主要是为自动化控制数据传输而建立，而移动通信网主要是为语音通信而建立；每个移动基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个Zigbee基站却不到1000元人民币;每个Zigbee网络节点不仅本身可以与监控对对象，例如传感器连接直接进行数据采集和监控，它还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料;除此之外，每一个Zigbee网络节点（FFD）还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点（RFD）无线连接。每个Zigbee网络节点（FFD和RFD）可以可支持多到31个的传感器和受控设备，每一个传感器和受控设备终可以有8种不同的接口方式。可以采集和传输数字量和模拟量。Zigbee技术的应用领域：Zigbee技术的目标就是针对工业，家庭自动化，遥测遥控，汽车自动化、农业自动化和医疗护理等，例如灯光自动化控制，传感器的无线数据采集和监控，油田，电力，矿山和物流管理等应用领域。另外它还可以对局部区域内移动目标例如城市中的车辆进行定位。（成都西谷曙光数字技术公司的专利技术）。通常，符合如下条件之一的应用，就可以考虑采用Zigbee技术做无线传输：1．需要数据采集或监控的网点多；2．要求传输的数据量不大，而要求设备成本低；3．要求数据传输可性高，安全性高；4．设备体积很小，不便放置较大的充电电池或者电源模块；5．电池供电；6．地形复杂，监测点多，需要较大的网络覆盖；7．现有移动网络的覆盖盲区；8．使用现存移动网络进行低数据量传输的遥测遥控系统。9．使用GPS效果差，或成本太高的局部区域移动目标的定位应用。Zigbee技术的特点：1.省电：两节五号电池支持长达6个月到2年左右的使用时间可靠：采用了碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突；节点模块之间具有自动动态组网的功能，信息在整个Zigbee网络中通过自动路由的方式进行传输，从而保证了信息传输的可靠性、时延短：针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。网络容量大：可支持达65000个节点。2.安全：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用通用的AES-128。3.高保密性：64位出厂编号和支持AES-128加密Zigbee的发展前景：Zigbee技术和RFID技术在2004年就被列为当今世界发展最快，市场前景最广阔的十大最新技术中的两个。关于这方面的报道，你只需在百度，或GOOGLE搜索栏中键入Zigbee，你就会看到大量的有关报道。总之，今后若干年，都将是Zigbee技术飞速发展的时期。四、自由练习，促进迁移根据要求完成实训。收集Zigbee的网上资料。写篇Zigbee的发展现状通过实训让学生了解Zigbee的发展五、归纳，促进收获我们今天学习了Zigbee，通过这次学习大家可以了解Zigbee。教学评价：注重学生对所学知识的意义建构，重视学习过程和学习体验的评价。教学反思：二Zigbee的应用领域数字油田应用基于Zigbee技术的油井监测系统，采用大量传感器无线组网。油井工作状态传感器主要有温度传感器，电压传感器，电机电流传感器，被监控开关断/合传感器，载荷传感器、角位移传感器（或脉冲发生器）、监控器、电参量传感器等，它们将油井的工作状态变换成对应的电压或电流值通过ZigBee通信模块送至采油场监控中心。完全摒弃了传统的单一使用有线、数字电台监控油井的方法,使设备费用投入大、运营成本高，维护难度大的问题得到彻底的解决，实现油井井场内无线化，大大提高了系统的稳定性。能耗监测应用基于Zigbee技术能耗监测系统实现对能耗使用的全参数、全过程的管理和控制功能，是能耗监测、温度集中控制和节能运行管理的综合解决方案。在各种无线传感网技术中，ZigBee的自组网能力特性使其非常适合建筑能耗系统的应用，在节点分散、数量众多、低速率传输的能耗监测采集端建设中，有明显的优势，是当前最适合建筑能耗监测系统数据传输技术。除了组网方便、安全、可靠，Zigbee还有低功耗、低成本等特点，非常适合有大量终端设备的网络，如能耗监测、楼宇自动化等场合。智能家居中应用基于ZigBee技术的智能家居应用，把zigbee模块可嵌入到智能家居环境监测系统的各传感器设备中，实现近距离无线组网与数据传输。通过用户PC或手机、网关、光线传感器、温湿度传感器，二氧化碳传感器、甲醛传感器、灰尘传感器等设备组成完整系统，实现智慧门禁、智慧家电、智慧安防、智慧浇灌等，可以提供一个完整且实时的环境检测报告与治理，给人们带来更健康、更愉悦的生活。路灯监控应用ZigBee路灯远程监控，ZigBee模块嵌入在路灯监控终端内的控制器中，获取的数据直接通过2.4G频率的ZigBee网络发送到ZigBee网关。ZigBee网关在通过3G/4G网络把数据传送到远程管理中心进行存储、统计、分析，帮助管理决策。ZigBee技术是一种新兴的短距离、低功耗无线网络传输技术，基于Zigbee技术的路灯远程监控系统已经得到了广泛的应用，也获得了很好的效果，不仅对路灯控制进行了优化，而且实现了节电节能，给智慧城市添了一把力医疗监测应用生命体征监测设备是由加速度计、陀螺仪、磁性传感器、皮电、温度、血压等各种传感器组成。实时监测采集心率、呼吸、血压、心电、核心体温、身体姿势、位移等多种身体特征参数。生命体征监测设备内置ZigBee模块，病人数据可实时记录，最终通过无线传输到终端或者工作站实现远程监控。救护车在去往医院的途中，可以通过无线通信技术提供实时的病人信息，同时还可以实现远程诊断与初级的看护，从而大幅缩减救援的响应时间，为病人的进一步抢救赢得宝贵的时间。农业大棚智能控制应用ZigBee农业大棚智能控制，采用ZigBee无线技术，通过在农业大棚内布置已嵌入ZigBee模块来的温度、湿度、光照等传感器，对棚内的温湿度，光照等进行监测自动化控制。由于ZigBee强大的组网能力，可以实现大面积的区域监控，极大地降低了智能温室大棚的建设成本和运行成本。监控系统与我们建立的基于作物生长周期的墒情专家系统有机集成，实现作物生长的精细和动态监控，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平。光伏阵列监测应用基于ZigBee技术的光伏阵列监测系统，采用Zigbee传输设备组网，利用无线传感器网络对光伏阵列进行监测具有无可比拟的优越性。无线传感器网络向控制中心传送数据，中间无需道题介质，节省人力和维护成本。网络自组网何自动修复能力强，扩展性高。塔吊起重机无线监控应用塔式起重机远程监视管理系统是基于传感器技术、数据采集技术、数据处理技术、ZigBee网络技术与远程通信技术相融合的系统平台，通过前端监控装置和平台无缝融合，实现了开放式的实时塔吊作业监控，在对塔吊实现现场安全监控的同时，通过Zigbee自组网络无线数据传输，将塔吊运行工况安全数据和报警信息ZigBee通信模块实时发送到远程监控平台，从而实现远程监测的功能。四、自由练习，促进迁移根据要求完成实训。收集Zigbee的网上资料。写篇Zigbee的发展现状通过实训让学生了解Zigbee的发展五、归纳总结，促进收获我们今天学习了Zigbee，通过这次学习大家可以了解Zigbee。教学评价：注重学生对所学知识的意义建构，重视学习过程和学习体验的评价。教学反思：作业收集Zigbee技术资料教学反馈