各界對於短距離無線感測器網路的關注，已經在美國國際消費性電子展(CES)、Electronica、Sensors Expo、Embedded Systems Conference及Embedded World等各大展覽引發話題。ZigBee聯盟(ZigBee Alliance)致力於發展一般應用範圍控制的標準，包括能源管理、家庭自動化、醫療照護及商業大樓自動化等。
本文將探討家庭自動化及醫療照護這兩種應用範圍。雖然某些應用的優點仍有爭議，不過，隨著油價上漲以及其對於家用預算所造成的漣漪效應，已經讓人開始關注如何監控與節省能源。
老年人口和須要特別醫療照護服務的人數都日益增加，因此對於更好的醫療照護監控裝置所產生的需求也相對增加。有鑑於此，值得探究ZigBee成員最近將這些技術問世的成果，並了解與這些應用範圍最為相關的感測器網路。
石油枯竭價漲 智慧節能漸趨熱門
自動空調控制(HVAC)、照明及冰箱、洗衣機和烘衣機之類的家電用品總是占家庭電費的絕大部分。究竟有多少人會一直要求自己的小孩「離開房間的時候關燈」？其實，在家中或辦公室的照明系統加入簡單的人體感測器、窗戶日光感測器及調光功能，就能夠大幅減少每日耗用的能源(圖1)。
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| 圖1 家中的ZigBee應用 |
日光感測器結合照明光源的調光裝置，能夠減少輸電網路(Electric Grid)所需的能源，同時將照明維持在適合閱讀和日常起居所需的程度；在大樓的向陽面裝設遮陽或窗簾控制，也能夠減少對於HVAC冷氣系統的需求。
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| 圖2 ZigBee智慧能源與家庭自動化應用 |
許多廠商過去不曾進行可互相採用與分享的共同取樣應用，這一直是ZigBee成員的目標，如今已經在全球許多產業展現成果。美國家用電器協會(AHAM Organization)最近認證ZigBee智慧能源為其核心標準，而家電用品產業將運用中央閘道裝置或家用顯示器監控和回報耗電量(圖2)。
有許多裝置可以形成家用區域網路(HAN)，這些在家用顯示面板中的顯示裝置有些只是冰箱磁鐵，不過能夠監控冰箱的電量用度。另外，還有平板電腦尺寸的多功能顯示面板能夠提供網際網路連線，並且整合住家安全或天氣資訊等其他功能。
共同的軟體組合或叢集有助於廠商推出彼此相容的產品。北美地區的能源服務提供商率先在住家和公寓安裝數百萬組ZigBee智慧能源電表，供消費者進行能源管理。
家庭自動化應用 ZigBee擔要角
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| 圖3 ZigBee SE HAN範例 |
在ZigBee智慧能源家用區域網路中，智慧電表一般都有能源服務介面(Energy Service Interface, ESI)，並且作為家庭用電的主要閘道。透過這個介面，電力公司能夠將即時的電價與負荷縮減計畫傳送到家中的智慧家電產品，透過家用顯示面板之類的人機介面也可取得即時的計量資訊。圖3顯示在ZigBee SE網路中智慧電表也可作為能源服務介面。
ZigBee SE網路也提供輔助能源服務介面與電表進行通訊，以獲得用電量資訊，並且可作為其他裝置的共用分享器，透過能源服務介面以寬頻連線將資料傳送至網際網路。這類裝置也稱為能源管理系統(Energy Management System, EMS)。寬頻連線可供個人數位助理(PDA)、手機或平板電腦來遠端監測及控制家中的裝置。
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| 圖4 具備能源管理系統的ZigBee SE HAN |
圖4描述根據用戶所設定的系統規則，能源管理系統可在ZigBee SE網路中擔任燈光控制。例如，用戶可設定所有能源耗用不超過一定的門檻，一旦能源耗用超過所設定的門檻，系統將自動地將燈光調暗以平衡負荷，進而降低能源耗用。
能源管理系統也能夠安全地讀取智慧電表的用電量資訊，並且將資料上傳至能源監測工具。能源管理系統的寬頻功能讓網路服務與應用達到前所未有的境界。
人口日趨老化
醫療照護受關注
ZigBee聯盟與Continua Health Alliance等醫學協會密切合作，開發出實用的標準，為個人及醫療照護服務人員提供重要的感測器資料。糖尿病已成為全球重大的健康問題，醫療保健專業人員相信，只要每天以體重計監測糖尿病患者的體重，就能夠減少急救或到醫院看診的次數。對於須要長期照護的病患而言，血糖監測器、血壓裝置與心律監測器也可發揮同樣的效用。
簡單的懸吊式求助按鈕搭配內建加速度計以偵測跌倒情形的老年人住家照護裝置，能夠讓急救服務監測公司在必要時回應緊急狀況，而且能夠讓老年人在家享受低花費的舒適生活品質。ZigBee閘道裝置將這些無線醫療照護感測器網路連結到網際網路，讓如此的理想得以實現。
(本文作者任職於德州儀器)