基于Zigbee的低功耗数据采集系统设计

密级一般
分类号TP393硕士学位论文
作者：杨朋伟
指导教师：侯宏录教授
申请学位学科：
2009年4月20日
XI’ANTECHNOLOGICAL UNIVERSITY
基于Zigbee的低功耗数据采集系统设计
测试计量技术及仪器
题目:
基于Zigbee的低功耗数据采集系统设计
学科：测试计量技术及仪器
研究生签字：
指导教师签字：
摘要
Zigbee无线传感器网络技术是一种全新的短距离无线通信技术，广泛应用于智能控制、无线监控及环境监测等领域。

目前，对于Zigbee无线传感器网络技术的应用还存在诸多问题，本文重点对无线传感器网络时间同步算法、低功耗系统设计开展深入研究。

1.对Zigbee无线传感器网络时间同步算法进行了全面分析研究,从降低同步开销和关键路径长度的角度出发，提出了两种应用于不同环境下的时间同步算法。

1）当网络规模较小时，采用二层拓扑结构的Zigbee时间同步算法，该算法通过构造二层拓扑结构和时延估计的方法实现了ms级的时间同步精度.降低了时间同步开销；2）当网络规模较大时，采用多跳传感器网络时间同步算法，该算法通过构造较优拓扑结构和累计时延估计的办法降低了时间同步开销及关键路径长度。

2.通过对Zigbee协议栈的研究及分析，从低功耗设计的角度出发，完成了Zigbee低功耗无线数据采集及传输系统设计。

主要内容包括如下几个方面：
1）完成了Zigbee无线网络节点的电路设计及相关应用电路设计，在此基础上，应用IAR7.20H开发平台完成了Zigbee无线网络节点的功能软件设计。

2）使用TI公司的CC2430芯片完成了Zigbee节点点对点无线通信的设计及Zigbee 简单网络节点通信设计。

3）完成了多路传感器数据采集接口的设计及Zigbee无线网络监控管理软件设计。

4）研究了无线网络节点功能软件的低功耗设计方法。

5）搭建了Zigbee低功耗无线数据采集及传输系统，对其进行了调试和实验，结果表明该系统在70m范围内工作稳定，误码率较低，时间同步精度较高，能够满足工业环境下的参数远程监控。

关键词：数据采集及传输；低功耗；无线传感器网络；时间同步算法；Zigbee
Design of Low-power Data Acquisition System
Based on Zigbee
Discipline:Measuring and Testing Technologies and Instruments
Student Signature:
Supervisor:
Ab Abstra stra stract
ct Zigbee wireless sensor network technology is a new short-range wireless communication`s technology,which is used widely in intelligent control,wireless control,environmental monitoring and other fields.At present,there are still some problems for Zigbee wireless sensor network technology.This paper focuses on wireless sensor network time synchronization algorithm and low-power system design.
1.Wireless sensor network time synchronization algorithm is analyzed and studied deeply,then two time synchronization algorithms used in different environments are proposed from the reduced synchronization overhead and critical path length point of view.1)The Zigbee time synchronization algorithm with two-story topology which realize the ms-level time synchronization accuracy and reduces the time synchronization overhead through the methods of constructing two-story topology structure and estimating the time-delay can be used when the network size is small;2)The multi-hop sensor network time synchronization algorithm which realize the better time synchronization accuracy ,reduces the time synchronization overhead and critical path length through the methods of constructing better topology structure and estimating the cumulative time-delay can be used when the network size is larger.
2.Through research and analysis for Zigbee protocol stack,the low-power wireless data acquisition and transmission system based on Zigbee is designed from low-power design point of view.The main work include the following aspects:
1)The circuit design of a Zigbee wireless network node and system application are completed.on this basis,the software design with the Zigbee wireless network node are completed in development platform IAR 7.20H.
2)The design of peer-to-peer wireless communications and Sample network node communication of those Zigbee nodes is completed by using TI's CC2430chip.
3)The multi-channel sensor data acquisition interface and Zigbee wireless network
monitoring and management software is designed.
4)the low-power design methodology for a wireless network node software is studied.
5)The low-power wireless data acquisition and transmission system based on Zigbee is builded and debugged.The results show that the system have some belifet with lower data error rate and high precision of time synchronization.It is able to meet the needs of remote monitoring of the parameters on industrial environment.
Key Words:data acquisition and transmission;low-power;wireless sensor networks;time synchronization algorithm;Zigbee
目录
1绪论 (1)
1.1Zigbee无线数据采集及传输网络描述 (1)
1.2研究Zigbee低功耗数据采集及传输系统的必要性 (1)
1.3本文的主要内容和结构 (2)
2无线传感器网络及IEEE802.15.4/Zigbee技术 (3)
2.1无线传感器网络技术 (3)
2.1.1无线传感器网络发展概况 (3)
2.1.2无线传感器网络的特点 (4)
2.1.3无线传感器网络的体系结构 (4)
2.2IEEE802.15.4/Zigbee技术 (5)
2.2.1IEEE802.15.4/Zigbee协议 (5)
2.2.2Zigbee无线传感器网络关键技术 (6)
2.2.3Zigbee技术优势 (7)
2.2.4Zigbee应用前景 (7)
3无线传感器网络时间同步算法的研究 (8)
3.1二层拓扑结构的Zigbee时间同步算法 (8)
3.1.1求区域簇首节点集 (9)
3.1.2求支配节点集 (9)
3.1.3二层拓扑结构的构造 (10)
3.1.4时间同步的实现 (10)
3.1.5算法性能分析 (11)
3.2无线传感器网络多跳时间同步算法 (11)
3.2.1最优拓扑结构的构造 (11)
3.2.2时间同步的实现 (12)
3.2.3应用举例 (12)
3.2.4算法性能实验分析 (13)
4Zigbee无线传感器网络的设计和实现 (14)
4.1Zigbee无线传感器网络的总体方案设计 (14)
4.2Zigbee节点硬件电路设计及测试 (15)
4.2.1硬件模块划分 (15)
4.2.2Zigbee无线通信模块设计 (15)
4.2.3系统应用电路设计 (21)
4.2.4电路板PCB图及其布线规则 (25)
4.2.5节点硬件实现 (26)
4.3Zigbee节点软件设计及关键方法实现 (26)
4.3.1液晶显示程序设计 (26)
4.3.2按键ADC采样方法及多级菜单显示的实现 (29)
4.3.3数据接收端程序 (29)
4.3.4终端节点主程序 (35)
4.3.5Zigbee网络节点发送及接收数据 (37)
5Zigbee低功耗数据采集系统的设计和实现 (42)
5.1A/D转换模块及数据采集程序设计 (42)
5.1.1ADC参考电压 (42)
5.1.2ADC初始化 (42)
5.1.3单次数据采集程序设计 (43)
5.1.4连续数据采集程序设计 (43)
5.2节点低功耗设计 (45)
5.2.1节点的休眠机制及节点休眠方法 (45)
5.2.2节点的低功耗设计 (45)
5.3Zigbee网络监控软件的设计 (46)
5.3.1Zigbee网络监控软件的总体设计 (46)
5.3.2网络监控软件关键方法及设计 (46)
5.3.3实验结果 (49)
6系统测试及结果 (50)
6.1点对点数据传输测试 (50)
6.2简单路由网络数据传输测试 (50)
6.3系统的功耗测试 (51)
6.4结果分析 (51)
7结论 (52)
参考文献 (53)
攻读硕士学位期间发表的论文 (56)
致谢 (57)
学位论文知识产权声明 (58)
学位论文独创性声明 (59)
1绪论
1绪论
1.1Zigbee无线数据采集及传输网络描述
Zigbee是一种短距离、低速率的无线传感器网络新技术，在非常短的时间内，Zigbee 技术得到了广泛的应用，它主要适合于自动控制和远程控制等领域。

简单的说，Zigbee是一种高可靠性的无线数据传输网络，类似于CDMA和GSM网络。

Zigbee数传模块类似于移动网络基站。

通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。

Zigbee是一个由可多到65000个Zigbee无线传输模块组成的一个无线数据传输网络平台，在整个网络范围内，每一个Zigbee无线传输模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。

与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，Zigbee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。

而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个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作为监控对象，例如，其所连接的传感器直接进行数据采集和监控；另外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。

1.2研究Zigbee低功耗数据采集及传输系统的必要性
在有线的数据采集及传输系统中，存在着布线麻烦、功耗大、代价高的特点；即便是采用传统的无线数据采集及传输方式，也存在着协议复杂、系统代价昂贵及功耗大的缺点。

ZigBee协议是专用于无线传感器网络的通信协议，能最大可能的节省网络中的能量，可随时接入大量节点，具有高容错性，强鲁棒性，逐渐成为了无线传感器网络的首选网络协议。

Zigbee可以嵌入各种设备中，由传感器和ZigBee装置构成的ZigBee无线传感器监控网络，可自动采集、分析和处理各个节点的数据，同时，基于ZigBee技术的网络扩展能力很强，理论上，一个ZigBee网络可容纳65536个节点，适合于各种需要数据自动采集并要求网络传输的领域。

因此，考虑将Zigbee技术应用于数据采集及传输系统，从而实现对工业现场的智能控制，通过研究降低Zigbee节点功耗的方法来实现低功耗数据采集及传输，将具有重要的意义。

本设计通过在大连化物所能源工程楼太阳能光伏发电系统项目中使用Zigbee技术，
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从而实现风能和太阳能发电系统中数据的传输,从而达到应用Zigbee技术实现低功耗数据采集及传输的目的。

1.3本文的主要内容和结构
本课题旨在建立一个基于Zigbee技术的低功耗数据采集及传输系统，应用这样的系统，用户能够通过计算机监控软件获取传感器采集的数据信息。

本文全面深入地对无线传感器网络以及IEEE802.15.4/ZigBee技术做了研究分析，从减小时间同步开销和时间累计误差的角度出发，研究了Zigbee无线传感器网络时间同步算法，提出了二层拓扑结构的Zigbee时间同步算法和多跳传感器网络时间同步算法。

以IEEE802.15.4/ZigBee协议为基础，研究了Zigbee无线传感器网络节点的硬件原理及软件设计方法，应用ZigBee CC2430芯片实现了Zigbee网络节点的硬件及软件设计，在此基础上搭建了基于Zigbee的低功耗数据采集及传输系统。

本文对数据采集及传输系统进行了试验测试，给出了Zigbee节点通信的结论。

最后，在服务端实现了传感器采集数据的监控系统。

论文的结构如下：
第1章绪论。

简要介绍了本文的课题背景以及课题研究的必要性，概述了研究的主要内容，并介绍了本文的整体结构。

第2章无线传感器网络及IEEE802.1.5.4/ZigBee技术介绍。

介绍了无线传感器网络的特点、应用、国内外研究态势，无线传感器网络的关键技术等概念。

概述了ZigBee 技术发展、技术特点，并与其他技术进行了比较，描述了ZigBee技术的协议架构以及网络的体系结构。

第3章无线传感器网络时间同步算法的研究。

针对传感器网络中同步误差累积和同步开销大的问题，提出了新的时间同步算法，通过构造拓扑结构和在网络节点之间传递时间同步报文来减小时间同步开销，通过时延估计技术来进行时间偏差补偿，进而减少时间累计误差。

第4章Zigbee无线传感器网络的设计和实现。

对Zigbee节点的硬件及软件进行了设计和实现，搭建了Zigbee无线传感器网络系统。

第5章Zigbee低功耗数据采集系统的设计和实现。

对Zigbee节点数据采集进行了设计及实现，分析了Zigbee节点的低功耗设计。

第6章系统测试及结果。

对系统进行了试验测试，分别对星型网络及简单路由网络进行了测试，验证了试验结果。

第7章结论。

对本文工作进行总结，并对后续工作进行了展望。

2无线传感器网络及IEEE802.15.4/Zigbee技术
2无线传感器网络及IEEE802.15.4/Zigbee技术
2.1无线传感器网络技术
2.1.1无线传感器网络发展概况
无线传感器网络（Wireless Sensor Network）是由大规模部署的成百上千的节点构成。

这些微传感器节点具有感知能力、无线通信能力以及计算能力。

无线传感器网络的发展得益于微机电系统以及处理器、存储技术的发展，这些发展使得制造低功率、微体积、低成本的微传感器节点逐步成为现实。

无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，各个节点能够协同地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并将处理后的信息传送到需要这些信息的用户(观察者)[1]。

由于无线传感器网络具有可快速部署、可自组织和高容错性的特点，因此非常适合在军事上应用。

比如通过飞机将传感器节点撒播在战场上，可以组成网络对战场中化学武器的使用、敌方车辆和士兵的运动进行及时的监测和报告。

同时，无线传感器网络对于比较恶劣的环境和人不宜到达的场所也非常适用，比如荒岛上的环境和生态监控，原始森林的防火和动物活动情况监测，污染区域以及地震和火灾等突发灾难现场的监控。

另外，它还可用于城市的交通监测，医疗机构的病员及环境监测，大型车间原材料和仓库货物进出情况的监测，以及机场、大型工业园区的安全监测。

无线传感器网络可以使人们在任何时间、地点和任何环境条件下获取大量信息。

因此，这种网络系统可以被广泛地应用于国防军事、国家安全、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、反恐抗灾等领域。

美国商业周刊和技术评论在预测未来技术发展的报告中，分别将无线传感器网络列为21世纪最有影响的21项技术和改变世界的10大技术之一[2][3]。

传感器网络研究已经有很多的实例：ALERT[4]系统中采用数种传感器来监测降雨量、河水水位和土壤水分,并依此预测爆发山洪的可能性[5]，SSIM(Smart Sensors and Integrated Microsystems)[6]项目中，100个微型传感器被植入病人眼中，从而帮助盲人获得了一定程度的视觉。

目前，无线技术的研究和应用受到了广泛关注，已有的因特网和Ad Hoc无线网络的通信协议并不适合传感器网络[7][8][9]，大规模的传感器网络将产生海量的、各具特征的传感数据。

通常传感数据经单跳或多跳路由的方式，被发送到数据基站节点(Base Station Node)或数据接收发器，进而传送到观察者(任务管理节点)。

除了感知物理现象之外，传感器节点通常还需承担路由器节点的功能，为别的传感器收集到的传感数据提供转发功能。

由于被感知的物理现象的周围可能存在多个传感器节点，因此传感器感知到的数据通常是非常冗余的，在适当的时机完成冗余数据的网内聚合(in-Network Data
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Aggregation)，对于减少通信量、节省能源是非常重要的，而减少通信量、节省能源则是无线传感器网络长期依赖的重要发展方向。

另外，近些年对无线传感器网络的研究和实践表明，无线传感器网络还在向多应用和异构化方向发展。

2.1.2无线传感器网络的特点
无线传感器网络是由数据获取网络、数据分布网络和控制管理中心三部分组成的。

其主要组成部分是集成有传感器、数据处理单元和通信模块的节点，各节点通过协议自组成一个分布式网络，再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心。

因为节点的数量巨大，而且还处在随时变化的环境中，这就使它有着不同于普通传感器网络的独特个性。

首先是无中心和自组网特性。

在无线传感器网络中，所有节点的地位都是平等的，没有预先指定的中心，各节点通过分布式算法来相互协调，在无人值守的情况下，节点就能自动组织起一个测量网络。

而正因为没有中心，网络便不会因为单个节点的脱离而受到损害。

其次是网络拓扑的动态变化性。

网络中的节点是处于不断变化的环境中，它的状态也在相应地发生变化，加之无线通信信道的不稳定性，网络拓扑因此也在不断地调整变化，而这种变化方式是无人能准确预测出来的。

第三是传输能力的有限性。

无线传感器网络通过无线电波进行数据传输，虽然省去了布线的烦恼，但是相对于有线网络，低带宽则成为它的天生缺陷。

同时，信号之间还存在相互干扰，信号自身也在不断地衰减，诸如此类。

不过因为单个节点传输的数据量并不算大，这个缺点还是能忍受的。

第四是能量的限制。

为了测量真实世界的具体值，各个节点会密集地分布于待测区域内，人工补充能量的方法已经不再适用。

每个节点都要储备可供长期使用的能量，或者自己从外汲取能量（太阳能）。

第五是安全性的问题。

无线信道、有限的能量，分布式控制都使得无线传感器网络更容易受到攻击。

被动窃听、主动入侵、拒绝服务则是这些攻击的常见方式。

因此，安全性在网络的设计中至关重要。

2.1.3无线传感器网络的体系结构
一个典型的无线传感器网络的体系结构包括分布式传感器节点、接收和发送器、互联网以及用户接口界面等[10]，其中传感器节点是基本和核心单元，它由传感单元、处理单元、通信单元和电源等组成。

无线传感器网络一般采用分层体系结构。

分层协议由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成，其中物理层可以采用先进的无线射频传输技术，如正交频分复用(OFDM)、超宽带(UWB)、多输入多输出(MIMO)，甚至码分多址(CDMA)技术等，也可以采用传统的红外线传输技术；数据链路层主要任务是保
2无线传感器网络及IEEE802.15.4/Zigbee技术
证物理层传输的数据尽量正确，同时提高系统频谱效率；网络层的功能包括分组路由、拥塞控制等；传输层主要用于提供可靠的额外开销合理的数据传输服务；应用层提供各种具体的增值业务应用，同时也提供时间同步和节点定位功能。

无线传感器网络体系结构如图2.1所示：
图2.1无线传感器网络的体系结构
2.2IEEE802.15.4/Zigbee技术
Zigbee是IEEE802.15.4[11-12]协议的代名词。

根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。

这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位的信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。

Zigbee特点是近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本。

简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术，研究Zigbee 及其组网技术[13]对于组建Zigbee无线数据传输网络系统将具有重大的实际意义。

2.2.1IEEE802.15.4/Zigbee协议
在标准规范制订方面，主要是IEEE802.15.4小组与ZigBee Alliance两个组织，两者分别制订硬体与软体标准。

在标准化方面，IEEE802.15.4工作组主要负责制定物理（PHY）层和媒体控制（MAC）层的协议[14]，2000年12月IEEE成立了802.15.4小组，负责制订媒体存取控制层(MAC)与物理层(PHY)规范，2003年5月通过802.15.4标准；其余协议主要参照和采用现有的标准，高层应用、测试和市场推广等方面的工作将由ZigBee联盟(Zigbee Allicance)负责[15]，ZigBee联盟是在2002年10月由Honeywell、Mitsubishi、Motorola、
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Philips与Invensys共同成立，ZigBee联盟负责制订网路层、安全管理、应用界面规范，其次也肩负互通测试。

ZigBee协议依据802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。

这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。

IEEE802.15.4规范是一种经济、高效、低数据速率(<250kbps)、工作在2.4GHz和868/915MHz的无线技术，它是ZigBee应用层和网络层协议的基础。

相对于现有的各种无线通信技术，ZigBee技术是低功耗和低成本的技术，同时由于ZigBee技术的低数据速率和通信范围较小的特点，也决定了ZigBee技术适合于承载数据流量较小的业务。

所以ZigBee联盟预测的主要应用领域包括工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、农业自动化和医用设备控制等。

ZigBee是一种简单的低功耗短距离无线数据分组协议，它具备较短的系统响应时间、省电、可靠、低成本、安全等优点，目前很多研究中都将无线传感网络锁定于ZigBee[16]。

2.2.2Zigbee无线传感器网络关键技术
1)可移动功能
ZigBee网络在某种意义上来看有点类似移动通信中的蜂窝网的情况，蜂窝网中有很多的基站，每个基站的覆盖范围有限，在基站覆盖到的地方，都可以实现终端的无线接入。

ZigBee网络也是如此，Coordinator和Router起的就是基站的功能，提供接入信道。

蜂窝网中，当终端从一个基站的覆盖区域移动到另一个基站的覆盖区域时，通过越区切换可以实现通信不中断。

因此我们考虑在应用中实现类似的功能。

最简单的一种应用情况就是一个遥控装置，可以在网络中的任何位置对其它设备进行控制。

2)能量与效率问题及解决技术
能量与效率问题及解决技术[17]对无线传感器网络有重要的影响。

无线传感器网络对传感器节点特有的功耗要求是由以下因素决定的，如可靠性、通信距离、在单一网络中所需支持的最大节点数以及自动网络组织需求等。

在采用钮扣电池或太阳能电池及振动发电采集器等环境能源的场合，无线传感器网络应用于特殊场合时，电源不可更换，因此功耗问题至关重要。

通过对无线传感器网络的物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层能量消耗特性进行分析，以提出网络各层设计中应该注意的节能问题[18]。

3)Zigbee传感器网络时间同步技术
时间同步技术是无线传感器网络应用中的一项关键技术，传感器所获得的数据必须具有准确的时间和位置信息，否则采集的信息就是不完整的。

无线传感器网络中很多应用，如：标记数据采集时间、时分多址接入、协同休眠、定位、数据融合等都需要网络中节点的时钟保持同步，因此时间同步是无线传感器网络的一项关键支撑技术。

2无线传感器网络及IEEE802.15.4/Zigbee技术
2.2.3Zigbee技术优势
①低功耗。

在低耗电待机模式下，2节5号干电池可支持1个节点工作6～24个月，甚至更长。

这是Zigbee的突出优势。

相比较，蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。

②低成本。

通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10)，降低了对通信控制器的要求，按预测分析，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32KB代码，子功能节点少至4KB代码，而且Zigbee免协议专利费。

③低速率。

Zigbee工作在20～250kbps的较低速率，分别提供250kbps(2.4GHz)、40kbps(915MHz)和20kbps(868MHz)的原始数据吞吐率，满足低速率传输数据的应用需求。

④近距离。

传输范围一般介于10～100m之间，在增加RF发射功率后，亦可增加到1～3km。

这指的是相邻节点间的距离。

如果通过路由和节点间通信的接力，传输距离将可以更远。

⑤短时延。

Zigbee的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms，进一步节省了电能。

相比较，蓝牙需要3～10s、WiFi需要3s。

⑥高容量。

Zigbee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000个节点的大网。

⑦高安全。

Zigbee提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES128)的对称密码，以灵活确定其安全属性。

⑧免执照频段。

采用直接序列扩频在工业科学医疗(ISM)频段,2.4GHz(全球)、915MHz(美国)和868MHz(欧洲)。

2.2.4Zigbee应用前景
Zigbee技术有着广阔的应用前景。

其应用领域主要包括：
①家庭和楼宇网络。

空调系统的温度控制、照明的自动控制、窗帘的自动控制、煤气计量控制、家用电器的远程控制等。

②工业控制。

各种监控器、传感器的自动化控制。

③商业。

智慧型标签等。

④公共场所。

烟雾探测器等。

⑤农业控制。

收集各种土壤信息和气候信息。

⑥医疗。

老人与行动不便者的紧急呼叫器和医疗传感器等。