1. 背景概述

場地現場井口分布分散，數量眾多，出現異常現象需及時處理。
人工巡視耗時長、時效性差；有線傳輸布線繁瑣、成本高，且線路本身易出現故障；現場無移動網絡覆蓋，無法采用4G聯網上報。

需要一種支持大量接入、覆蓋范圍廣、數據傳輸高效，且具備數據中心匯總能力的無線傳輸技術，對現場分散節點進行數據采集，再通過中心處連接網絡將數據同步至平臺服務器，實現數據推送與展示。

2. 方案功能介紹

本方案包含終端與網關兩種設備：

終端設備

• 搭載Zigbee協議模塊，支持自組網功能；
• 支持休眠終端、路由器、協調器三種角色；
• 支持電池供電與外部供電。

休眠終端：
設備平時處于整體休眠狀態，僅在有數據發送需求時喚醒，發送完成后恢復休眠，功耗低，適合電池供電。

路由器/協調器：
需保證網絡與數據傳輸正常，需采用外部供電。

Zigbee設備休眠周期電流參考值

Zigbee設備功耗參考值

網關設備

• 搭載Zigbee協議模塊，可與終端組成網絡，支持路由器、協調器角色；
• 搭載4G協議模塊，可將Zigbee數據通過4G同步至互聯網，供平臺服務器獲取。

網絡結構說明

整個數據網絡由休眠終端、路由器（協調器）終端、網關設備共同構成：

1. 每個監控點安裝一臺休眠終端；
2. 每個監控區域安裝一臺路由器終端，負責區域內的組網與數據轉發；
3. 現場選擇一處供電、信號良好的場地安裝協調器終端，確保全網穩定；
4. 在Zigbee覆蓋范圍內尋找有4G信號的場地安裝網關；
5. 若無4G信號，可通過路由器級聯延伸網絡至有信號區域再安裝網關。

3. 方案應用介紹

每個井口安裝一臺休眠終端，與三軸傳感器對接，作為報警節點。合理布置路由器（協調器）與網關，完成網絡構建。

工作流程：

1. 井口傳感器檢測到異常 → 發送數據至對應休眠終端；
2. 休眠終端喚醒 → 上報異常數據、節點ID、經緯度坐標；
3. 數據經路由器轉發至網關；
4. 網關通過4G將數據傳至平臺服務器；
5. 平臺進行報警推送與數據展示。

狀態監測：

每個休眠終端周期性上報自身工作狀態與電池信息，平臺可實時監測設備在線狀態與電量，及時通知維護。

4. 方案技術介紹

ZigBee（紫蜂）是一種低速短距離傳輸的無線網絡協議，基于IEEE 802.15.4標準，特點包括：

• 低速、低耗電、低成本
• 支持大量網絡節點
• 支持多種網絡拓撲
• 低復雜度、快速、可靠、安全

適用于短距離、低功耗、低速率的數據傳輸場景，如周期性、間歇性數據與低響應時間應用。

網絡特性：

• 可容納多達65535個節點；
• 節點間可相互通信，距離可擴展；
• 每個節點既可采集數據，也可中轉其他節點數據；
• 支持終端節點（RFD）與全功能節點（FFD）組網。

安全機制：

1. 加密技術：128位AES算法，支持網絡層與設備層加密；
2. 鑒權技術：網絡層與設備層雙重鑒權，防內外攻擊；
3. 完整性保護：支持0/32/64/128位完整性校驗；
4. 順序更新：通過幀編號防重放攻擊，確保數據新鮮性。

Zigbee設備1km通信測試丟包情況