PAGEPAGE24編號：XX市科技項目立項可行性研究報告 項目名稱：ZigBee無線瓦斯傳感器的研制所屬領域：電子信息申報單位：協作單位：無起止時間：2008年3月至2010年1月太原市科學技術局填報時間：二00八年九月目錄一、總論 51．項目概述 52．項目的社會經濟意義、目前的進展情況。 53．項目計劃目標 7二、申報企業情況 91、企業基本情況 92、企業人員及開發能力論述 93、項目負責人情況 94、人才培養 10三．項目的技術可行性和成熟性分析 111．項目的技術創新性論述 112、項目提出背景、意義及必要性 173．項目的成熟性和可靠性論述 18四、項目主要研究方案和工藝路線 201、主要研究方案 202、主要工藝路線 20五、項目實施方案及分階段計劃進度安排 231、項目實施方案 232、計劃進度安排 24六、投資預算與資金籌措 251、投資預算與資金籌措情況 252、科技三項資金使用計劃 25附件：項目查新報告書高新技術企業認證ISO9001認證企業營業執照組織機構代碼法人證明上一年度財務報表

一、總論1．項目概述本項目旨在研制開發一套“ZigBee無線瓦斯傳感器”，為用于煤礦安全監控的，具有人員定位功能的，以固定安裝與人員攜帶移動方式相結合的無線傳感器。其中包括無線傳感器節點的硬件設計，無線傳感器網絡系統的設計、無線傳感器系統軟件及控制軟件的設計。本項目所研制的產品，將會對煤炭產業的生產安全威脅降低，對煤炭安全生產產生越來越深遠的影響。2．項目的社會經濟意義、目前的進展情況。（1）項目的社會經濟意義安全生產是社會進步和人類發展的重要保證。盡管20世紀科學技術的發展已經為未來的進步構筑了堅實的平臺,新的采礦方法和技術將不斷被采用、采礦業將向智能化和無人化的方向發展。但是,目前傳統的采礦方法依然占據著主導地位,是其他采礦方法在短時間內仍無法完全替代的,傳統的采礦方法所面臨的安全問題仍將困擾著人類。由于缺乏對入井人員的有效檢測、定位手段,難以及時掌握井下人員的動態分布及作業情況,一旦發生事故,對井下人員的搶救缺乏可靠信息,搶險救災、安全救護的成功率低,造成重大的人員傷亡。在我國煤礦安全事故中,由于礦井內溫度過高,壓力過大,通風不良等原因可能造成可燃氣體爆炸或有毒有害氣體中毒等事故,這些事故成為實現安全生產的最大障礙。因此,及時準確地檢測礦井內的溫度、壓力、可燃氣體和有毒有害氣體含量,在煤礦安全生產中具有重要意義。目前煤礦監控系統多為有線形式,實現對全礦井環境參數的無線監測還具有一定的局限性,不可避免地留下大量的安全隱患。當煤礦地面監管中心的測控主機距離礦井很遠,井上部分總線鋪設的距離會很大,硬件投入成本、運行成本和維護成本都會很高。如果井下傳感器的分布比較分散,適合多條總線從不同出口上傳到地面,再由這些位置連接到煤礦相關部門服務器上時,布線量就會成倍增加,各類成本也會成倍增加。因此，設計這種以煤礦安全檢測為中心的，有人員定位功能的以兩種方式來布置安裝的無線傳感器就成為迫切需求。傳統的有線方式的煤礦安全監測有成本高，布線難度大，耗能等缺點；相比較而言，無線傳感器的安裝就比較容易，不會受到設備結構的限制，尤其在難以接近的位置、危險區域，而且無線傳感器網絡可擴展性強，在需要添加傳感器節點時，只要布置好該節點，網絡就會自動探測并將之歸入網絡當中。無線傳感器網絡以其分布式的信息處理、更高的系統可靠性，以及無線傳輸和自組織特性，在節約成本、降低布線難度、可動態擴展等方面具有明顯優勢。（2）目前進展情況我公司現已對“ZigBee無線瓦斯傳感器的研制”進行了詳細調研和具體分析，得出該系統在煤炭行業有相當大的市場，研制可定位人員信息的，既可固定安裝，也可由人員攜帶移動的無線瓦斯傳感器系列產品在國內外并不見報道，在山西省目前還沒有此項技術，我公司根據目前市場的需要，結合公司現有的技術已經著手此技術的研究。項目完成后達國內領先水平，根據市場需要，準備在山西省范圍內首推試用，然后推向全國，必將帶來極大的經濟和社會效益。目前該項目的進展：在2008年03月—2008年06月間進行了項目調研工作，在此基礎上，項目向前推進至傳感器節點硬件設計階段。3．項目計劃目標（1）總體目標力爭在2010年1月以前實施完成該項目，并進行產業化推廣，促進煤炭行業及其相關行業的安全生產及管理的規范性和有效性，提高行業的總體水平。（2）經濟目標山西現有煤礦約為2700個，如按每個礦分布20個各種無線傳感器節點，每個傳感器節點平均為5000元計算，則能創造效益2億7千萬元，利稅4860萬元。該項目實施后，若年產量為8000套/年，則年增產值為4000萬元，年新增利潤為600萬元；年新增銷售收入為3200萬元，年新增利稅660萬元。據省級查新表示：在全國尚未出現類似系統，如果在全國范圍內的產煤大省，如陜西、河南、江西、內蒙古、甘肅等及時推廣該系統則將產生更大的經濟效益.（3）技術、質量指標技術指標：滿足煤礦井下瓦斯實時監測數據采集、處理和無線傳輸，數據采集誤差不超過1%以固定安裝與人員攜帶移動方式相結合，使安全監控范圍更廣，數據更全面通過無線傳感器網絡的自定位技術加強對人員位置信息的跟蹤；針對功能不同，研制不同種類傳感器，如協調器節點、路由器節點、FFD端設備和RFD端設備，使得組織方式更靈活自組織使得系統的安全性，穩定性更強質量指標：所有的設計文檔資料規范齊全，便于維護人員與用戶使用傳感器硬件的分析設計遵循國際標準化組織（ISO）開發的ISO9001標準規范傳感器軟件系統的設計遵循國家軟件質量標準和ISO9001標準規范傳感器的設計要有足夠的先進性，保證用戶使用的穩定性與擴展傳感器必須有安全策略，以保證產品在應用時可以識別所屬，保證數據安全保密

二、申報企業情況1、企業基本情況公司全稱：通訊地址：注冊時間：注冊資金：企業登記注冊類型：有限責任公司2、企業人員及開發能力論述擁有豐富的人才資源，目前在公司專業技術人員中，具有研究生學歷的占38%，本科學歷的占50%。公司現有員工108人，大專學歷以上人員（專職）98人。公司從事高新技術產品研究開發人員56人，公司每年軟件研發投入平均占企業年銷售收入的7.5%以上；研發隊伍全部為大學本科以上學歷，碩士以上學歷人員占到研發人員總數的70%。企業法人代表王慶生即為本項目的負責人，介紹如下。3、4、人才培養的宗旨之一是以人才為核心，人才是企業生存與發展的根本，尊重知識、尊重人才一直是我公司的基本方針。通過該項目的實施，我公司一個主要目標就是培養青年科技創新人才以及項目管理人才，對人才培養的具體實施包括：培養目標：爭取通過本項目的研發與實施，培養出兩位項目負責人，三個項目主要研發人員，使他們在今后的研發工作中能獨當一面，更好地把理論與實踐相結合，為實現產、學、研一體化培養更多人才。培養方式：根據能力及其所掌握的技術將任務分工，在完成各自任務的基礎上，繼續為其提供研發條件，在為項目提供后續改進的同時，結合項目負責人實時指導的方式，進行全面培養。步驟及措施：在項目負責人的帶領與指導下，先熟悉工作內容，在工作過程中加強培訓，如：項目管理、風險管理等知識。本項目中承擔項目科技攻關人員中大都是24-26歲之間的青年科技人員，碩士學位的占絕大多數，且都有著豐富的研發經驗。主要課題組青年科技人員年齡、學歷、承擔任務、工作時間和工作量如下表所示：姓名年齡專業學位項目中分工工作時間（%）閆偉東25計算機應用技術碩士網絡設計40楊新芳26計算機應用技術碩士軟件設計40張莎莎25計算機應用技術碩士網絡設計25周小青29計算機應用技術碩士網絡測試20劉冠舉24計算機應用技術碩士軟件測試20

三．項目的技術可行性和成熟性分析1．項目的技術創新性論述（1）本項目的基本原理、關鍵技術內容及創新點。項目原理：“ZigBee無線瓦斯傳感器”，研制應用于煤礦安全監控的，具有人員定位功能的，以固定安裝與人員攜帶移動方式相結合的無限傳感器。該項目包括無線傳感器節點的硬件設計，無線傳感器節點的網絡協議棧的設計、以及傳感器系統軟件控制軟件的設計等。其中，無線傳感器節點是由瓦斯監測傳感器、控制器單元，無線收發單元，存儲器單元以及供電單元組成。無線傳感器節點的網絡協議棧則是根據在IEEE發布的IEEE802.15.4的基礎上經ZigBee項目小組完善而成的協議族完成數據的傳輸。控制器處理程序用C程序完成后留在控制器存儲器中，一個功能是對傳感傳送的電子信號進行處理，得到煤炭瓦斯監測數據并貯存在寄存器中，另一個功能是設置傳感器的參數，如傳感器編號，用于識別礦井。傳感器節點的模型如圖3.1所示：可探知數據區域可探知數據區域傳感器單元數/模轉換電源模塊控制器單元無線收發單元圖3.1無線傳感器節點結構圖關鍵技術：1）節點的能耗問題無線傳感器節點一般采用電池供電，因此可以使用的電量是很有限的，尤其是面對煤礦安全這種實時性強且要長期監控的需求，這就需要無線傳感器節點的穩定感應傳輸時間要長達數月甚至數年。而網絡節點的功耗的主要方面就是通訊消耗。因此，我們計劃采用新型的無線通訊技術ZigBee技術，相比較，藍牙只能工作數周、WiFi只可工作數小時，ZigBee技術使用2節5號干電池可支持1個節點工作6～24個月，甚至更長。這是ZigBee的突出優勢。2）無線通信協議：物理層:研究在實際環境頻繁變化和節點密集時，低功耗通信的復雜行為特征。MAC層:避免沖突的信道分配和調度機制，節省能耗的分布式MAC協議研究.路由層:高效、魯棒的拓撲形成和控制協議，自適應網絡覆蓋算法，低功耗、實時、自組織的信息傳輸路徑的建立機制，面向數據的傳感網通信模式。根據上述各項要求，在綜合了各個無線網絡協議的基礎上，計劃采用由IEEE發布的IEEE802.15.4標準，經ZigBee項目小組完善而成的協議族完成數據的傳輸。3）數據聚合技術節點冗余造成數據冗余。傳感器節點在收集和轉發數據的過程中，可以根據數據的特點和查詢要求進行數據聚合，去除冗余信息，融合相關數據，挖掘高層知識。4）自定位技術傳感器節點所采集的數據必須和位置相關對用戶才有意義。傳感器節點對監測到的事件也應該指出它所發生的位置。這將對于煤礦產量的位置監測起到很好得效果。5）網絡的可擴展性無線傳感器節點在網絡組建過程中通過自組織的方式進行網絡的自動生成，是完全自治的。在網絡形成之后，如果在其中加入新的節點或者因為節點故障，電池能量耗盡等，這就要求傳感器網絡進行重新生成。因此節點的可擴展性體現了這個網絡的健壯性。與以太網相比較，無線網因其自身的低成本特點，故障率是大于以太網的；再加上以太網在系統崩潰之后還可以通過重啟來恢復，而無線網絡只能通過自身的網絡對系統進行修復了。針對此特點，我們計劃采用定期查詢策略，更新網絡系統路由表，另外增加系統冗余來實現。6）網絡的快速收斂性鑒于無線網絡較之以太網故障率大的特點，在設置節點網絡協議時，如何在某個節點失效之后，迅速進行調整，做出反應，使得網絡傳輸不中斷，這就必須對其進行快速收斂功能的強調。7）覆蓋控制技術對于無線傳感器網絡中存在的冗余節點，如何利用節點的冗余特性進行休眠調度，延長網絡生存時間，是一個重要研究內容。覆蓋控制技術通過節點調度等手段，在不影響網絡覆蓋性和連通性的前提下，控制網絡中活躍節點的數量，使冗余節點交替工作，從而達到延長網絡生存時間的目的。8）網絡安全技術無線傳感器網絡需要實現一些基本的安全機制：如機密性、消息認證、消息完整性鑒別、認證廣播和安全管理等。雖然在安全研究方面，無線傳感器網絡并沒有引入太多新的內容，但是無線傳感器網絡的特點決定了它的安全與傳統網絡的安全在研究方法和實現手段上存在明顯的區別。創新點：1）研制可綜合使用的固定安裝傳感器和人員攜帶移動傳感器，使得偵測范圍更廣，數據更全面；2）原有煤礦安全檢測技術沒有自定位功能，而人員定位系統也沒有加上瓦斯監控單元，使得監控與定位兩張皮，在此使用自定位技術加強對位置信息的跟蹤；3）節點按功能分別研制，包括協調器、路由器、FFD端設備和RFD端設備4種；4）在使用了無線傳感器網絡之后，由其自組織的特性使得系統安全性更強，更加穩定；5）利用了ZigBee新技術之后，使原來藍牙，WiFi等能耗過大的問題得到了解決；6）目前，使用ZigBee技術對煤礦的瓦斯監控尚處于研究階段，本公司申請產品的研制與開發。（2）項目的技術來源“ZigBee無線瓦斯傳感器的研制”屬企業自主開發項目，開發完成后具有自主知識產權。（3）本項目國內外發展現狀、存在的主要問題及近期發展趨勢。從21世紀開始，以無線方式傳輸的片上集成傳感器技術便引起了學術界、軍界和工業界的極大關注，美國和歐洲相繼啟動了許多關于無限傳感器網絡的研究計劃。特別是美國通過國家自然基金委、國防部等多種渠道投入巨資支持傳感器網絡技術的研究。美國國防部把SmartSensorWeb(SSW)定為國防部科學技術5個尖端研究領域之一。美國陸軍提出了“靈巧傳感器網絡通信”計劃。目標是建設一個通用通信基礎設施，支援前方部署，將無人值守式彈藥、傳感器和未來戰斗系統所用的機器人系統連成網絡，以便成倍地提高單一傳感器的能力，從而提高未來戰系統的生存能力。美國能源部與美國Sandia國家實驗室合作，共同研究用于地鐵、車站等場所的防范恐怖襲擊的對策系統。美國英特爾公司發布了“基于微型傳感器網絡的新型計算發展規劃”，表明它將致力于微型傳感器網絡在預防醫學、環境監測、森林滅火乃至海底板塊調查、行星探查等領域的應用。我國對新型片上集成無線傳感器的研究啟動較晚，因此在這個領域的研究相比與國外的程度較低。較早進行無線傳感器網絡相關研究的單位包括哈爾濱工業大學、清華大、湖南大學、復旦大學、南京大學、國防科技大學、東北大學、西北工業大學、北京理工大學、電子科技大學、浙江大學、中國科技大學、北京郵電大學和北京交通大學等院校，以及中科院軟件所、計算所、電子所、自動化所、合肥智能機械所、沈陽自動化所近年來，更多院校和科研機構加入到無線傳感器網絡的研究工作中來。目前，國家973計劃、國家自然科學基金和國家863高技術計劃都設立專項資助該領域的理論、方法和關鍵技術研究。總體而言，我國在無線傳感器網絡方面的研究工作還很少。由于無線傳感器網絡是一門新興技術，國內與國際水平的差距并不很大，及時開展這項對人類未來生活影響深遠的前沿科技的研究，對整個國家、社會及經濟將有重大的戰略意義。目前煤礦監控系統多為有線形式,實現對全礦井環境參數的無線監測還具有一定的局限性,不可避免地留下大量的安全隱患。當煤礦地面監管中心的測控主機距離礦井很遠,井上部分總線鋪設的距離會很大,硬件投入成本、運行成本和維護成本都會很高。如果井下傳感器的分布比較分散,適合多條總線從不同出口上傳到地面,再由這些位置連接到煤礦相關部門服務器上時,布線量就會成倍增加,各類成本也會成倍增加。有一些采取無線方式的，使用人員手持式瓦斯監控器，這種方式可以讓地下作業的人員實時地測量瓦斯濃度，井上卻無法獲取該數據，無法達到完全控制安全隱患的程度。綜合研制固定安裝傳感器和人員攜帶移動傳感器以及將無線傳感器定位技術與瓦斯監控技術相結合在國內外并不見報道，在山西省目前還沒有此項技術，我公司根據目前市場的需要，結合公司現有的技術已經著手此技術的研究。2、項目提出背景、意義及必要性（1）項目技術攻關的必要性開發一套用于煤礦安全監控的，具有人員定位功能的，以固定安裝與人員攜帶移動方式相結合的無線傳感器，是由其社會及經濟需求所決定的。安全生產是社會進步和人類發展的重要保證。盡管20世紀科學技術的發展已經為未來的進步構筑了堅實的平臺,新的采礦方法和技術將不斷被采用、采礦業將向智能化和無人化的方向發展。但是,目前傳統的采礦方法依然占據著主導地位,是其他采礦方法在短時間內仍無法完全替代的,傳統的采礦方法所面臨的安全問題仍將困擾著人類。由于缺乏對入井人員的有效檢測、定位手段,難以及時掌握井下人員的動態分布及作業情況,一旦發生事故,對井下人員的搶救缺乏可靠信息,搶險救災、安全救護的成功率低,造成重大的人員傷亡，因此，設計這種以煤礦安全檢測為中心的，有人員定位功能的以兩種方式來布置安裝的無線傳感器就成為迫切需求。（2）項目的市場需求分析在我國煤礦安全事故中,由于礦井內溫度過高,壓力過大,通風不良等原因可能造成可燃氣體爆炸或有毒有害氣體中毒等事故,這些事故成為實現安全生產的最大障礙。因此,及時準確地檢測礦井內的溫度、壓力、可燃氣體和有毒有害氣體含量,在煤礦安全生產中具有重要意義。目前煤礦監控系統多為有線形式,實現對全礦井環境參數的無線監測還具有一定的局限性,不可避免地留下大量的安全隱患。當煤礦地面監管中心的測控主機距離礦井很遠,井上部分總線鋪設的距離會很大,硬件投入成本、運行成本和維護成本都會很高。如果井下傳感器的分布比較分散,適合多條總線從不同出口上傳到地面,再由這些位置連接到煤礦相關部門服務器上時,布線量就會成倍增加,各類成本也會成倍增加。有一些采取無線方式的，使用人員手持式瓦斯監控器，這種方式可以讓地下作業的人員實時地測量瓦斯濃度，井上卻無法獲取該數據，無法達到完全控制安全隱患的程度。隨著國家對煤礦生產管理工作的日益重視，企業和國家對煤礦產量監管投入的加大，國家“十一五”期間對煤炭工業的機構調整，以及煤炭生產企業自身現代化管理的需求，為煤礦安全監控產品的研制提供了一個很好的發展機遇。煤礦安全監控平臺的搭建將為煤礦企業、各級政府監管部門提供統一、完整的監管平臺，為及時發現煤礦生產安全隱患、提高生產效率、減少安全事故發揮重要的作用。同時國家生產安全監督管理局已經建立了煤礦產量數據采集、連網、系統等標準，為煤礦安全監控產品的研制打下了較好的技術基礎。綜上所述，研制以人為本、采集各種安全生產實時數據、以危險因素分析、事故預防、搶險救災為主要目標的數字化、智能化煤礦安全監控產品是形勢所需，市場所求。3．項目的成熟性和可靠性論述目前項目已經過初期調研和可行性分析，一致認定該項目切實可行，且具有非常好的市場推廣前景，因此在前一階段調研的基礎上，下一步將進行傳感器硬件設計，網絡協議設計開發以及片上應用程序開發等關鍵技術的攻關。擁有豐富的人才資源，參與該項目的研發人員全部為大學本科以上學歷，具有很強的研發能力，為本項目的開發提供了高可靠性。

四、項目主要研究方案和工藝路線1、主要研究方案無線傳感器節點的硬件設計思路為，采集煤礦瓦斯，溫濕度等安全信息的傳感器元件；處理器單元使用AVR單片機，配合使用TinyOS操作系統；無線收發單元采用SoC芯片CC2430。該項目包括無線傳感器節點的硬件設計，無線傳感器節點的網絡協議棧的設計、以及傳感器系統軟件控制軟件的設計。其中，無線傳感器節點是由瓦斯監測傳感器、控制器單元，無線收發單元，存儲器單元以及供電單元組成。無線傳感器節點的網絡協議棧則是根據在IEEE發布的IEEE802.15.4的基礎上經ZigBee項目小組完善而成的協議族完成數據的傳輸。控制器處理程序用C程序完成后留在控制器存儲器中，一個功能是對傳感傳送的電子信號進行處理，得到煤炭瓦斯監測數據并貯存在寄存器中，另一個功能是設置傳感器的參數，如傳感器編號，用于識別礦井。2、主要工藝路線（1）硬件設計無線節點部件的設計，按功能強弱分類有4種,分別為協調器節點、路由器節點、FFD端設備和RFD端設備。節點功能越強,相應的功耗也就越大。網絡中采用不同功能的節點,合理分配,一方面，有利于兼顧網絡對低功耗和高性能的要求；另外，也為節點設計固定安裝與人員攜帶移動方式相結合提供便利。協調器節點主要負責網絡的建立、維護和監測數據的匯聚,并作為接入點與有線骨干網相連,在無線傳感器網絡中只有1個,功耗最大;路由器負責網絡擴展和數據路由,功耗次之;2種端設備負責數據的采集和發送,功耗最小。相比于RFD端設備,FFD端設備還具有簡單的路由功能,增加了數據傳輸的靈活性,功耗相對較大。該網絡中除RFD端設備外,節點間若能彼此收到對方的無線信號,就可以進行直接通信,不需其他節點的轉發，這種終端設備最適合于人員攜帶移動方式進行。數據在多個方向上以多跳的方式靈活傳輸，當節點位置變化或個別節點失效時，對信息傳遞影響很小,提高了信息傳輸的可靠性。新設備通過與網絡中的協調器或路由器連接的方式加入網絡,此時該設備成為相應協調器或路由器的子節點,而相應協調器或路由器成為其父節點,父節點和相應的子節點間可直接通信。因此,端設備只能成為子節點,協調器只能成為父節點(網絡中只有1個協調器),而路由器則可能是父節點或子節點,也可能二者兼是,由具體的路由機制確定。因此，在礦井中提前布置FFD端設備，使用協調器、路由器搭建網絡，形成固定安裝部分。就已經可以實現采集、存儲、轉發煤礦安全相關數據。而當礦井繼續深入，還有在坑道彎較多且地形復雜的情況下，使用人員攜帶方式，可以方便，靈活，全面地采集數據。對所設計的無線傳感器網絡就是要合理利用協調器、路由器、FFD端設備和RFD端設備4種節點,構建一個可靠性高、連通性好和能耗小的網絡。在瓦斯傳感器的選用上，采用KGS-20低功耗熱效式瓦斯傳感器。KGS-20以二氧化錫為基本敏感材料，專門用于可燃氣濃度檢測的一種半導體型氣體傳感器。它的基本特征是：極高靈敏度和極快的響應速度且低功耗。KGS-20型可燃氣傳感器適用于對瓦斯等可燃氣濃度的檢測，用于瓦斯報警器，可燃氣報警器，瓦斯檢測儀等。該傳感器體積小，耗電低，應用電路簡單，報警濃度為甲烷≥1％，響應時間≤20s，恢復時間≤30s，工作溫度范圍-15℃～+50℃，濕度≤存儲模塊采用1Mb串行EEPROM芯片。采用微型SO8N封裝，封裝外殼寬度僅為150mil(3.8mm)，內置I2C雙線串口，是保存參數經常被修改的海量數據的理想選擇，存儲密度從1Kb～1Mb。M24M01支持100kHz和400kHz時鐘頻率，全面兼容I2C規范，1.8～5.5V的寬工作電源電壓。128Kb×8存儲結構，支持字節和頁式寫模式，寫操作極快，256B寫操作低于5ms。數據保存能力超過40年，耐擦寫能力不低于100萬次擦寫循環，工作溫度范圍-40℃～+85℃電源模塊，依據現在無線傳感器節點供電的趨勢，采用兩節1.5v干電池供電。（2）網絡系統設計對網絡系統的設計，可在ZigBee網絡協議標準基礎上進行改進，以適應煤礦網絡實際情況。ZigBee標準定義了一種堆棧協議，這種協議可以確保無線設備在低成本、低功耗和低數據速率網絡中的互操作性。ZigBee聯盟制定了MAC層以上協議，其協議套件由高層應用規范、應用會聚層、網絡層、數據鏈路層和物理層組成。ZigBee堆棧是在IEEE802.15.4協議基礎上建立的。因此ZigBee設備應該包括IEEE802.15.4協議(該協議定義了RF射頻以及與相鄰設備之間的通信)的PHY層和MAC層，以及ZigBee堆棧層:網絡層、應用層和安全服務提供層。（3）軟件系統設計對軟件系統的設計，由UCBerkeley（加州大學伯克利分校）開發的開放源代碼操作系統TinyOS為藍本，該操作系統專為嵌入式無線傳感網絡設計，TinyOS的程序采用的是模塊化設計，所以它的程序核心往往都很小（一般來說核心代碼和數據大概在400Bytes左右