随着工业测控系统规模的不断扩大以及数据采集的多样性，有线网络由于安装盒成本高昂以及使用不便等缺点受到很大的限制，而无线传感器网络凭借投资成本低、结构灵活、易于改造、无需布线等优势，在数据采集领域得到了比较广泛的应用。ZigBee无线传输协议是一种新兴的短距离、低功耗、低复杂度、低数据传输速率且低成本的双向无线网络通信技术，主要应用于工业控制、传感数据采集和系统监控等领域。工业中各种机构的振动对机械产品的工作性能有较大影响，机构疲劳损坏容易导致生产过程中事故的发生。因此，采用传感器来采集振动信号用于分析产品性能和预防事故的发生具有重大意义。
1 ZigBee技术协议简介
2002年8月ZigBee联盟成立，由英国Invenys公司、日本三菱电气公司、美国Motorola公司以及荷兰Philips公司组成。IEEE 802.15.4的ZigBee协议标准于2003年5月获得批准。ZigBee技术的物理层和数据链路层(包括逻辑链路控制子层LLC和介质访问控制子层MAC)协议主要采用IEEE 802.15.4标准，而ZigBee联盟主要负责网络层和应用汇聚层的开发，以及制定其安全协议和市场推广等。ZigBee协议体系架构如图1所示。
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ZigBee的名字来源于蜂群赖以生存和发展的通信方式，故又称为“紫蜂”技术。该协议的拓扑结构包括星形、树状和网状拓扑结构，开发者可以根据不同的应用需求来选择相应的网络拓扑结构，从而有效地降低成本，提高系统运行效率。相对于其他无线通信网络技术，ZigBee具有如下特点：
①功耗低。在低功耗待机模式下，2节五号电池可支持长达6个月到2年左右的使用时间。
②数据传输速率低，只有10～250 kbps。
③成本低，工作频段灵活。由于数据传输速率低、协议简单，使用的频段分布在24 GHz、868 MHz(欧洲)和915 MHz(美国)，均为免执照频段，大大降低了使用成本。
④时间延迟短。正常通信情况下，时间延迟为15～30 ms。
⑤安全性高。提供了数据完整性检查和鉴权功能，采用高级加密标准(AES-128)的算法，安全性很高。 |
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