0 　引言
  
 　 無所不在的物聯網通信時代即將來臨，物聯網被專家及多個國家認為是繼互聯網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錫提出的感知中國，都意味著物聯網將是當下最熱門最具競爭性的產業。傳統的能源管理系統一般需要布設現場總線，然后將現場設備連接到一臺電腦進行數據處理并向用戶顯示界面，當數據量較大時可能需要單獨的數據處理服務器，而如果需要實現跨地區的遠程管理，更是需要在互聯網上架設一臺專門的服務器，這樣，不僅需要投入服務器等網絡設備以及開發相應的服務軟件，系統的維護除現場級設備和總線鏈路外還需要IT部門的管理員協助維護服務器設備，避免服務器故障而造成損失。因此，將物聯網技術引入到遠程能源管理系統中來，底層運用無線傳感網絡連接現場傳感器及設備，上層使用互聯網技術服務，消除現場級布線的煩惱，可以消除網絡硬件的投入及日常的IT維護，同時可以輕松實現基于WEB服務的遠程管理。由于本文所述的能源管理系統采用安科瑞（Acrel）公司提供的平臺及解決方案，因此，在系統具體實現的設計均按照Acrel平臺的要求，但這并不影響借鑒和參考此平臺和解決方案來討論物聯網的構架、問題，及前景。

1 什么是物聯網
  
　　1.1 物聯網的定義
  
  　目前國內對物聯網也還沒有一個統一的標準定義，只是在大體的技術框架上做了一個概念性的表述：通過射頻識別（RFID）、傳感器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網就字面意義上理解就是“物物相連的互聯網”。這有兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通訊。從物聯網本質上看，物聯網是現代信息技術發展到一定階段后出現的一種聚合性應用與技術提升，將各種感知技術、現代網絡技術和人工智能與自動化技術聚合與集成應用，使人與物智慧對話，創造一個智慧的世界。因為物聯網技術的發展幾乎涉及到了信息技術的方方面面，是一種聚合性、系統性的創新應用與發展，也因此才被稱為是信息技術的第三次革命性創新。物聯網的本質概括起來主要體現在三個方面：一是互聯網特征，即對需要聯網的物一定要能夠實現互聯互通的互聯網絡；二是識別與通信特征，即納入物聯網的“物”一定要具備自動識別與物物通信的功能；三是智能化特征，即網絡系統應具有自動化、自我反饋與智能控制的特點。

　　1.2 物聯網的組成
  
  　物聯網的結構主要由三大塊組成：
  
 　 一、包括各類傳感器、控制器等數據采集控制設備，及構成這些設備互聯的底層傳感網絡組成的設備感知層。感知層中的智能終端、智能傳感器、射頻識別，以及傳感網絡，組成了物聯網的底層基礎。
  
 　 二、將底層傳感器數據傳輸到互聯網上的網絡層。網絡層運用各種接入技術：如以太網、GPRS、3G、Wi-Fi，甚至衛星通訊等，最終接入互聯網。云技術強大的存儲、查詢、計算能力，也都歸屬在這一層。

　　三、根據客戶自身需求，利用感知數據或狀態為用戶提供有效的特定服務的應用層。應用層是對感知數據的一種特定形式的呈現。

   
  　1.3 ZigBee技術的特點
   
　　ZigBee協議基于IEEE 802.15.4標準，從2004年發布ZigBee V1．0到最新的增加了ZigBee-PRO擴展指令集的ZigBee2006版本，ZigBee功能不斷強大。ZigBee具備強大的設備聯網功能(見圖1)，它支持3種主要的自組織無線網絡類型，即星型結構(Star)、網狀結構(Mesh)和樹型結構(Cluster Tree)，特別是網狀結構，具有很強的網絡健壯性和系統可靠性。與目前普遍應用的wi-Fi、Bluetooth等短距離無線通信技術相比較，ZigBee的特點主要有。

  
　　(1)工作周期短、收發信息功耗較低，并且RFD(Reduced Function Device，簡化功能器件)采用了休眠模式，不工作時都可以進入睡眠模式。
   
　　(2)低成本。通過大幅簡化協議(不到藍牙的1/10)，降低了對通信控制器的要求，以8051的8位微控制器測算，全功能的主節點需要32KB代碼，子功能節點少至4KB代碼。
   
　　(3)低速率、短延時。ZigBee的最大通信速率達到250kb／s(工作在2.4GHz時)，滿足低速率傳輸數據的應用需求。ZigBee的響應速度較快，一般從睡眠轉入工作狀態只需15ms，節點連接進入網絡只需30ms，進一步節省了電能。相比較，藍牙需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發射功率后，亦可增加到1~3km。這指的是相鄰節點間的距離，若通過路由和節點間通信的接力，擴展后達到幾百米甚至幾公里。ZigBee可采用星狀、片狀和網狀網絡結構。由一個主節點管理若干子節點，最多一個主節點可管理254個子節點。
   
　　(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的碰撞避免機制，同時為需要固定帶寬的通信業務預留了專用時隙，避免了發送數據時的競爭和沖突。ZigBee還提供了3級安全模式，包括無安全設定、使用接人控制清單防止非法獲取數據以及采用高級加密標準(Advanced Encryption Standard，AES)的對稱密碼，以靈活確定其安全屬性。
   
　　(6)免執照頻段。采用直接序列擴頻在工業科學醫療(Industrial Scientific Medical，ISM)頻段，分別為2.4GHz(全球)、915MHz(美國)和868MHz(歐洲)。

 　1.4 ZigBee的性能參數
  
  　以Acrel公司ANEZB-485 ZigBee采集器和ANEZB-GTW ZigBee網絡終端為例，其主要參數見表1.