工控网首页
>

应用设计

>

ZigBee(物联网)无线网络电能管理系统设计与选型方案

ZigBee(物联网)无线网络电能管理系统设计与选型方案

2010/12/10 0:00:00
一.概述
随着无线通信技术的不断发展,近年来出现了面向低成本设备无线联网要求的技术,称之为ZigBee,它是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术,主要适合于自动控制、远程控制领域及家用设备联网。
由于ZigBee的优越特性,基于ZigBee技术的无线组网是一种比较合适的下行信道的实现手段。适合应用于一些短距离的无线网络的组网,例如写字楼、办公楼、宿舍楼、工厂等无线抄表网络,适用于企业内部能耗监测及管理系统,尤其适用于一些布线困难旧楼改造的能耗管理系统中。而若将其与成熟的工业以太网和GPRS/CDMA上行信道结合,与后台管理主站组成一个完整的集抄和监控系统,则可以为远程管理提供一个有效的解决方案。ZigBee与其他最后一公里通讯技术比较见表1。
 
 
载波
RS485
ZigBee无线
建网难度
简单
困难
简单
一次性投资
一般
较大
运行维护
困难
比较困难
容易
通信速度
可靠性
一般
实时监控
不能
 
  表1  ZigBee与其他“最后一公里”技术的比较         
 
二.ZigBee技术特点
ZigBee协议基于IEEE 802.15.4标准,从2004年发布ZigBee V1.0到最新的增加了ZigBee-PRO扩展指令集的ZigBee2006版本,ZIGBEE功能不断强大。ZigBee具备强大的设备联网功能(见图1),它支持3种主要的自组织无线网络类型,即星型结构(Star)、网状结构(Mesh)和树型结构(Cluster Tree),特别是网状结构,具有很强的网络健壮性和系统可靠性。与目前普遍应用的wi-Fi、Bluetooth等短距离无线通讯技术相比较,ZigBee的特点主要有:
图1  ZigBee网络拓扑分类
 
(1)工作周期短、收发信息功耗较低,并且RFD(Reduced Function Device,简化功能器件)采用了休眠模式,不工作时都可以进入睡眠模式。
(2)低成本。通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10),降低了对通信控制器的要求,以8051的8位微控制器测算,全功能的主节点需要32KB代码,子功能节点少至4 KB代码。
(3)低速率、短延时。ZigBee的最大通信速率达到250 kb/s(工作在2.4 GHz时),满足低速率传输数据的应用需求。ZigBee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。相比较,蓝牙需3~10 S、Wi-Fi需3 S。
(4)近距离,高容量。传输范围一般介于10~100 m,在增加RF发射功率后,亦可增加到1~3 km。这指的是相邻节点间的距离,若通过路由和节点间通信的接力,扩展后达到几百米甚至几公里。ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构。由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254个子节点。
(5)高可靠性和高安全性。ZigBee的媒体接入控制层(Medium Access Control,MAC)采用CSMA/CA的碰撞避免机制,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避免了发送数据时的竞争和冲突。ZigBee还提供了3级安全模式,包括无安全设定、使用接人控制清单防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AdvancedEncryption Standard,AES)的对称密码,以灵活确定其安全属性。
(6)免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗(Industrial Scientific Medical,ISM)频段,分别为2.4 GHz(全球)、915 MHz(美国)和868 MHz(欧洲)。
 
三 ZigBee(物联网)无线网络电能管理系统表计的选型方案
应用场合
 
型号
主要功能
高压重要<
投诉建议

提交

查看更多评论
其他资讯

查看更多

基于PROFIBUS-DP的电能管理及电力监控系统

基于电力监控仪表的电力监控系统设计与选型方案

基于智能电力监控仪表的合同能源管理系统解决方案

基于智能电力仪表的电能管理系统设计与选型方案

光伏电站电力监控系统设计与选型方案