1. 背景概述

場(chǎng)地現(xiàn)場(chǎng)井口分布分散，數(shù)量眾多，出現(xiàn)異?，F(xiàn)象需及時(shí)處理。
人工巡視耗時(shí)長(zhǎng)、時(shí)效性差；有線傳輸布線繁瑣、成本高，且線路本身易出現(xiàn)故障；現(xiàn)場(chǎng)無移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，無法采用4G聯(lián)網(wǎng)上報(bào)。

需要一種支持大量接入、覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸高效，且具備數(shù)據(jù)中心匯總能力的無線傳輸技術(shù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)分散節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再通過中心處連接網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)同步至平臺(tái)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)推送與展示。

2. 方案功能介紹

本方案包含終端與網(wǎng)關(guān)兩種設(shè)備：

終端設(shè)備

• 搭載Zigbee協(xié)議模塊，支持自組網(wǎng)功能；
• 支持休眠終端、路由器、協(xié)調(diào)器三種角色；
• 支持電池供電與外部供電。

休眠終端：
設(shè)備平時(shí)處于整體休眠狀態(tài)，僅在有數(shù)據(jù)發(fā)送需求時(shí)喚醒，發(fā)送完成后恢復(fù)休眠，功耗低，適合電池供電。

路由器/協(xié)調(diào)器：
需保證網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)傳輸正常，需采用外部供電。

Zigbee設(shè)備休眠周期電流參考值

Zigbee設(shè)備功耗參考值

網(wǎng)關(guān)設(shè)備

• 搭載Zigbee協(xié)議模塊，可與終端組成網(wǎng)絡(luò)，支持路由器、協(xié)調(diào)器角色；
• 搭載4G協(xié)議模塊，可將Zigbee數(shù)據(jù)通過4G同步至互聯(lián)網(wǎng)，供平臺(tái)服務(wù)器獲取。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)說明

整個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)由休眠終端、路由器（協(xié)調(diào)器）終端、網(wǎng)關(guān)設(shè)備共同構(gòu)成：

1. 每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)安裝一臺(tái)休眠終端；
2. 每個(gè)監(jiān)控區(qū)域安裝一臺(tái)路由器終端，負(fù)責(zé)區(qū)域內(nèi)的組網(wǎng)與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；
3. 現(xiàn)場(chǎng)選擇一處供電、信號(hào)良好的場(chǎng)地安裝協(xié)調(diào)器終端，確保全網(wǎng)穩(wěn)定；
4. 在Zigbee覆蓋范圍內(nèi)尋找有4G信號(hào)的場(chǎng)地安裝網(wǎng)關(guān)；
5. 若無4G信號(hào)，可通過路由器級(jí)聯(lián)延伸網(wǎng)絡(luò)至有信號(hào)區(qū)域再安裝網(wǎng)關(guān)。

3. 方案應(yīng)用介紹

每個(gè)井口安裝一臺(tái)休眠終端，與三軸傳感器對(duì)接，作為報(bào)警節(jié)點(diǎn)。合理布置路由器（協(xié)調(diào)器）與網(wǎng)關(guān)，完成網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。

工作流程：

1. 井口傳感器檢測(cè)到異常 → 發(fā)送數(shù)據(jù)至對(duì)應(yīng)休眠終端；
2. 休眠終端喚醒 → 上報(bào)異常數(shù)據(jù)、節(jié)點(diǎn)ID、經(jīng)緯度坐標(biāo)；
3. 數(shù)據(jù)經(jīng)路由器轉(zhuǎn)發(fā)至網(wǎng)關(guān)；
4. 網(wǎng)關(guān)通過4G將數(shù)據(jù)傳至平臺(tái)服務(wù)器；
5. 平臺(tái)進(jìn)行報(bào)警推送與數(shù)據(jù)展示。

狀態(tài)監(jiān)測(cè)：

每個(gè)休眠終端周期性上報(bào)自身工作狀態(tài)與電池信息，平臺(tái)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備在線狀態(tài)與電量，及時(shí)通知維護(hù)。

4. 方案技術(shù)介紹

ZigBee（紫蜂）是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，特點(diǎn)包括：

• 低速、低耗電、低成本
• 支持大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)
• 支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/li>
• 低復(fù)雜度、快速、可靠、安全

適用于短距離、低功耗、低速率的數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)景，如周期性、間歇性數(shù)據(jù)與低響應(yīng)時(shí)間應(yīng)用。

網(wǎng)絡(luò)特性：

• 可容納多達(dá)65535個(gè)節(jié)點(diǎn)；
• 節(jié)點(diǎn)間可相互通信，距離可擴(kuò)展；
• 每個(gè)節(jié)點(diǎn)既可采集數(shù)據(jù)，也可中轉(zhuǎn)其他節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)；
• 支持終端節(jié)點(diǎn)（RFD）與全功能節(jié)點(diǎn)（FFD）組網(wǎng)。

安全機(jī)制：

1. 加密技術(shù)：128位AES算法，支持網(wǎng)絡(luò)層與設(shè)備層加密；
2. 鑒權(quán)技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)層與設(shè)備層雙重鑒權(quán)，防內(nèi)外攻擊；
3. 完整性保護(hù)：支持0/32/64/128位完整性校驗(yàn)；
4. 順序更新：通過幀編號(hào)防重放攻擊，確保數(shù)據(jù)新鮮性。

Zigbee設(shè)備1km通信測(cè)試丟包情況