2.7 ZigBee无线传感器网络的应用案例
随着市场竞争的加剧，不少酒店、饭店开始利用高新科技来改变餐饮服务模式和经营模式，在此基础上，无线点餐系统应运而生，这种改变对餐饮经营决策者提出了更高的要求。无线点餐系统正是致力于在软实力上帮助餐饮企业提高服务水平和工作效率，实现企业价值最大化的，同时又使成本最低化。
目前，应用于餐饮行业的无线通信技术主要包括红外技术、蓝牙技术和ZigBee技术等。红外技术属于短距离、点对点的半双工通信方式，使用不便且误码率高，不适用于网络的组网；蓝牙技术则因为网络容量有限，成本较高，不适合较多节点网络。本节采用低速率、低成本、低功耗的ZigBee无线通信技术，设计无线点餐系统。
2.7.1 ZigBee无线点餐系统方案
整个系统采用“无线PDA+无线接入点+服务器”的餐饮管理系统模式，由服务员手持的带有ZigBee无线数据通信功能的无线点餐手持机或安装在餐桌上的具有ZigBee无线数据通信功能的点餐机、无线通信路由节点及安装了无线中心节点的PC控制机组成。一台ZigBee无线通信中心节点能够以轮询的方式与多台无线点餐机通信。在室内环境中，受建筑物阻挡等因素的影响，当一台PC端的无线数据节点的通信距离不能覆盖整个应用场所时，在适当位置增设多个无线通信路由节点，可以组成相当可靠的蜂窝状网络，从而保证数据的可靠传输。无线点餐系统的配置为网状拓扑结构（见图2-8），其系统框图如图2-9所示。
图2-9 无线点餐系统框图
2.7.2 ZigBee网络组网和地址分配
在基于ZigBee技术的点餐系统通信网络中，网络节点设备可分为配置较高的FFD和配置较低的RFD。其中，安装了无线中心节点的PC控制机是FFD，作为网络协调节点控制整个网络，主要负责发起建立新网络、设定网络参数、管理网络中的节点，并负责汇集所有手持点餐终端输入的信息，对各个节点发送相应的控制指令；无线通信节点也是FFD，作为ZigBee的路由节点，主要参与路由发现、消息转发、允许其他节点通过它关联网络等；手持终端设备为RFD，只能作为终端节点，通过ZigBee协调点或ZigBee路由节点关联到网络，不允许其他任何节点通过它加入网络，其功能是负责周期性采集顾客菜单数据和部分节点数据的转发。手持终端节点之间、手持终端节点与无线通信路由节点以及无线通信路由节点与协调器节点之间都是通过ZigBee协议进行通信。
只有那些具有ZigBee协调器能力，但又不是当前加入网络的设备才能尝试建立一个新的ZigBee网络，其建立策略是：一个FFD设备在第一次被激活后，通过广播查询网络协调器请求，如果在主动扫描时没有收到任何信标帧或收到的信标帧参数与自身节点能力不匹配，就可知该FFD能成为具有组建网络功能的PAN协调器；如果收到网络中已经存在网络协调器，则通过一系列认证过程，该设备就成为这个网络中的RFD或具有路由功能的FFD。一旦FFD设备成为PAN协调器，PAN协调器将为网络分配一个唯一的PAN标识（ID），有了PAN标识，网络设备就可以使用短地址通信，不同PAN之间也可以互相通信。在ZigBee协调器设备建立网络后，路由器或终端设备可以作为子节点加入由协调器建立的网络，子节点加入网络的方式有两种：通过MAC层关联方式加入网络；通过之前指定的父节点直接方式加入网络。
当新建网络中的设备允许一个设备加入网络时，这两个设备就构成了父子关系，新加入的设备是子设备，而第一个设备是父设备。在允许子设备加入新建网络后，父设备的网络管理实体将搜索它的邻居表来判断是否能找到一个匹配64bit的扩展地址。如果发现一个匹配地址，网络管理实体就将获得相关的64bit网络地址，并发出一个连接响应到MAC层；如果没有找到一个匹配地址，在可能的情况下，网络层管理实体将分配一个网络中唯一的16bit网络地址给子设备。
2.7.3 无线点餐系统流程图
系统流程图如图2-10所示。
图2-10 无线点餐系统流程图
2.7.4 可行性分析
该方案一旦投入运行，便能成为酒店的特色服务之一，因为它安装调试相当简单，不涉及综合布线，建设周期短，在施工过程中不会影响酒店的正常营业，而且还美化了环境，给人一种赏心悦目的感觉。这套灵活便捷的无线点餐系统不仅明显地改善了酒店的服务流程，提升了工作效率和服务质量，而且也使酒店在业务管理、财务规范和个性化方面也收益颇多。ZigBee模块耗电非常低，仅需更换电池就可完成电能供应，一般一年左右才更换一次电池；此外，ZigBee无线组网方案具有出色的性价比。假设该酒店之前需要50个服务员，每个服务员的工资最少要1500元/月，50个人就要50×1500=75000元/月，虽然本系统增加了一些比较昂贵的设备，如PDA，但是现在酒店服务员只需10个人，工资为10×1500=15000元，减少了80%的财务负担。如果每个月都这样，则半年之内可收回设备投资。