一、引言
自从马可尼发明无线电以来，无线通信技术一直向着不断提高数据速率和传输距离的方向发展，特别是近距离无线通信技术的发展，解决了有线线缆带来的不便。
边防海警舰艇相对来说艇型比较小，空间比较窄，分设舰务、航通、机电和枪帆等不同部门，各部门设置不同战位，负责管理、维护和使用的设备和机械上百种，舰艇设备保障和检修过程中的困难可想而知。
本文通过引入一种Zigbee技术，利用Zigbee模块组网，将各部门、各战位所职掌的设备联网，动态掌握设备的运行状态和故障情况，第一时间掌握，第一时间发现，第一时间排除，希望能够对海警舰艇设备保养和检修过程中遇到的难题提供一些帮助。
二紫蜂（Zigbee）技术简介
Zigbee技术是一种新型的无线传感技术，是一种近距离、低功耗、低复杂度、低速率、低成本的双向无线通信技术。Zigbee名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，蜜蜂通过跳Zigzag形状的舞蹈来通知发现的新食物源的位置、距离和方向等信息，过去又称为“HomeRF lite”、“RF-EasyLink”或“FireFly”无线电技术，目前统一称为Zigbee技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。最早是由三菱电器、三星、摩托罗拉、飞利浦等公司发起，至今参与企业超过百家，其中不乏计算机、电子、通信领域知名大企业。
Zigbee技术建立在IEEE802.15.4标准基础上，技术协议中物理层和数据链路层采用IEEE802.15.4标准，网络层和应用层由Zigbee联盟制定。网络层提供三种网络拓朴结构，具有自组织、自维护的功能，便于多个设备加入Zigbee网络。应用层面向用户提供多个应用接口，用户可根据需要制定相关应用软件。
Zigbee与其他无线网络连接技术相比，具有以下的优点：1、低功耗：工作模式下，Zigbee技术传输速度低，传输数据量很小，因此信号的收发时间很短，其次在非工作模式时，Zigbee节点处于休眠状态，设备搜索时延一般30ms，休眠激活时延为15ms。由于工作时间较短、收发信息功耗较低且采用了休眠模式，使得Zigbee节点非常省电，据估算，Zigbee设备只需2节五号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间。2、成本低。每个Zigbee基站的成本不到1000元，每个Zigbee芯片的价格不到20元，Zigbee的协议是免费的，且协议简单，仅26条管理原语。3、网络容量大。Zigbee定义了两种器件：全功能器件（FFD）和简化功能器件（RFD）.一个Zigbee网络最多包括255个网络节点，其中包括254个从设备（Slave）和1个主设备（Master），若是通过网络协调器（Network Coordinator），整个网络最多可以支持超过64000个Zigbee网络节点，再加上各个网络协调器可互相连接，整个Zigbee网络节点的数目将十分可观。4、数据传输可靠、安全。在物理层采用DSSS（直接序列扩频），保证数据传输可靠。Zigbee提供了基于循环冗余校验的数据包完整性检查功能，支持鉴权和认证，采用了AES-128的加密算法，同时各个应用可灵活确定采用何种安全机制。5、有效范围小：有效覆盖范围10-75米之间，具体依据发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境。
三Zigbee组网技术
1、Zigbee设备。Zigbee设备可分为RFD、FFD两种，其中RFD设备称之为简化功能器，只能单向传输信息，在网络中通常作终端设备；FFD设备称之为全功能器件，具有控制器功能，不仅可以传输信号，还可以选择路由。在网络中可作网络协调器、网络路由器，有时也可作为终端设备。2、Zigbee网络。由RFD、FFD构成Zigbee网络，可组成星型网、网状网、簇型网三种形式，如图所示。3、Zigbee的自组织网。Zigbee技术所采用的自组织网特性是指随着模块的移动，彼此间的联络还会发生变化，可以通过重新寻找通信对象，确定彼此间的联络，对原有网络进行刷新。4、Zigbee协议框架。Zigbee是一组基于IEEE批准通过的802.15.4无线通信标准研制开发的组网、安全和应用软件方面的技术标准。与其他无线标准不同，Zigbee和802.15.4以250kps的最大传输速率承载有限的数据流量。
四、基于Zigbee技术的应用
随着Zigbee规范的进一步完善，许多公司均在开发基于Zigbee的产品。采用Zigbee技术的无线网络应用领域有家庭自动化、家庭安全、工业与环境控制与医疗护理、检测环境、监测、监察保鲜食品的运输过程及保质情况等等。
五、边防部队舰艇管理和维护过程中重点和难点分析
边防部队目前拥有大小舰艇100多艘，舰艇型号不同，共有达十种左右不同型号，舰艇虽然大小和排水量不同，但部门和战位设置内容却大同小异，所管理的装备虽然种类差不多，但数量不同，配发时间不同，功能和操作也不完全相同，这样舰艇装备在管理和维护过程中的重点和难点相当大。
1、边防部队舰艇基本设置和担负的基本任务结构图。
目前边防海警部队舰艇根据不同的艇型设置不同的部门，但基本设置为航通、枪帆、机电和舰（艇）务等四个部门，不同部门和不同战位所职掌的装备不同，担负的任务也不同。示意图如下：
2、舰艇各部门主要工作和重点难点。
（1）航通部门主要负责航海、雷达、报务、信号等工作，其中航海设备、通信导航设备的管理、使用和维护是重点，设备性能检测和如何发现故障、解决故障是难点。（2）枪帆部门主要负责枪械、锚机、线缆的管理和使用以及舰艇警戒等工作，其中枪械保养、锚机、锚链保养、缆绳保养、使用是重点，枪械故障发现、锚机故障排除、锚链、缆绳性能检测是难点。（3）机电部门主要负责舰艇动力、供电系统、燃油、供水等工作，其中主机、副机保养、燃油、供水、供电、润滑、吊机等是重点工作，主机、副机性能检测、工作状况检测、燃油、供水、滑油状态检测是难点。（4）舰务部门主要负责舰艇军需、卫生、炊事以及其它保障工作，其中各种物资的储备、舰艇官兵健康档案、保障措施等一系列内容是重点工作。
六、Zigbee组网技术在舰艇管理和维护过程中的应用探索
1、系统设计原理：根据实际需要，在舰艇的各个部门和战位以及所职掌的设备设置一个Zigbee子节点（RFD），每个部门或设备相对集中的部位设置一个Zigbee网络节点（FFD）。每个子节点负责将所联接的设备的有关参数通过Zigbee网络进行传输，网络节点通过网络直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点进行无线连接。
2、系统设计结构：根据海警部队舰艇部门、战位的分工及职掌设备情况，根据Zigbee技术原理，以舰艇共设舰务、机电、枪帆、航通四个部门为例，其中各部门所职掌的设备以及工作项目均没有详细列出具体内容。
3、设计工作原理：（以报务房短波电台、机舱主机为例）：报务房短波电台工作状态主要体现在工作电压、发射功率、接收灵敏度、驻波比等几个方面，我们考虑在电源模块、发射模块、接收模块等几个位置安装Zigbee传感器，将电台工作情况通过Zigbee网络传到服务器，发生故障可及时查明原因。
机舱主机工作状态主要体现在转速、温度、油压、滑油压力等几个方面。我们考虑在转速表、温度计、油路、滑油路等位置安装Zigbee传感器，设置预警限制，比如超速报警、高温报警、油压过小报警等，当转速、温度、油压达到一定预先设定的报警限制后，通过传感器将信号传递到服务器，我们通过电脑里预先存有的舰艇设计原理图纸，发生故障位置及原因就可以显示出来。
实际上，作为物联网领域的核心技术之一，Zigbee技术已经被广泛应用，而随着物联网应用领域的不断渗透，Zigbee联盟成为目前世界上唯一一个能够提供独特且全面的物联网解决方案标准的联盟。Zigbee技术是一项综合而复杂的工作，本文只是我对Zigbee技术应用的一些粗浅看法，只是一种构想，还不太成熟，还有很多技术难题去克服，比如数据如何采集、如何汇总整理以及Zigbee终端如何与雷达、主机、副机、枪械等设备进行物理连接和数据交换等方面，需要有兴趣的领导和同志们多提宝贵意见，共同探讨。
