用户名密码 [免费注册] [找回密码] 推广技巧 发布求购 建商铺  发产品  会员体制比较  
 

ZigBee无线模块在电能管理系统中的应用

来源:中国一卡通网  作者:不详  发布时间:2014-04-04 11:34:35  字体:[ ]

关键字:ZigBee  抄表系统  GPRS  

摘   要:随着一种新兴的短距离、低速率无线网络技术ZigBee技术的兴起,基于ZigBee技术的本地无线自动抄表系统成为了一个热点。本文主要介绍了一款基于ZigBee技术无线模块的设计及其在ZigBee无线自动抄表系统中的应用。

  1  引言

  随着全球范围内智能电网建设正逐步展开,用户端是智能电网重要组成部分,用户端的核心内容包括智能配电与能量管理、智能电器、用电安全、电力计量等多个方面。目前能量管理系统都会考虑采用多种通信技术混合组网的方式,以克服现有技术固有的一些不足,从而达到满足系统性能和投资回报的要求。目前工业以太网、电力线载波及无线短距离通信被认为是AMR自动抄表系统可用的解决方案。其中无线短距离通信是一个很好的本地通信网络的解决方案,工业以太网、GPRS及CDMA等远距离通信可以作为远程通信网络,以这样方式的混合组网被公认为一种很好的解决方案。随着一种新兴的短距离、低速率无线网络技术ZigBee技术的兴起,基于ZigBee技术的本地无线自动抄表系统成为了一个热点。本文主要介绍了一款基于ZigBee技术无线模块的设计及其在ZigBee无线自动抄表系统中的应用。

  2  ZigBee技术的特点

  ZigBee无线技术的特点是低耗电、低成本、低数据速率、短距离、通信可靠性高。它的网络拓扑主要支持3种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。这使ZigBee技术在低耗电、低成本、低数据速率、可靠性强的无线抄表系统中发挥巨大的作用。

  3  ZigBee无线模块的设计

  本文设计的ZigBee无线模块采用导轨式安装的安装方式,可以方便地安装在35mm的标准导轨上,这使模块能灵活的安装在各类配电箱、配电柜中。其外观侧视图如图1所示。ZigBee无线模块的技术指标如表1所示。

表1 ZigBee无线模块的技术指标

ZigBee无线模块在电能管理系统中的应用——中国一卡通网

  ZigBee无线模块分为两类,其中ZigBee信号转RS485信号的模块称为ZigBee采集模块;而ZigBee信号转以太网信号的模块称为ZigBee网络终端,它是整个ZigBee网络的组网发起者,即ZigBee网络中的中心节点。

ZigBee无线模块在电能管理系统中的应用——中国一卡通网

图1 ZigBee模块侧视图

  3.1 硬件设计

  ZigBee无线通信模块主要由开关电源部分、ZigBee无线传输部分及接口转换部分组成,其原理框图如图2所示。

ZigBee无线模块在电能管理系统中的应用——中国一卡通网

图2 ZigBee通信模块

  开关电源电路部分主要采用美国PI公司TOP221Y(TOPSwitch),使用反激式功率变换电路,把交流电源转换成我们需要的直流电源;无线传输部分主要采用MC13213芯片,它是freescale第二代ZigBee芯片,内部带有MCU芯片和无线收发器,它的原理图如图3所示;功率放大器采用SKY65336,它最大可以支持20dbm的功率放大功能,其原理图如图4所示;信号转换电路分RS485转换电路和以太网转换电路,其中以太网部分采用周立功的IPORT以太网模块。

ZigBee无线模块在电能管理系统中的应用——中国一卡通网

图3 MC13213原理图

ZigBee无线模块在电能管理系统中的应用——中国一卡通网

图4 SKY65336原理图

  3.2 软件设计

  如图5所示为ZigBee模块网络建立的流程图,整个ZigBee网络是由中心节点(即ZigBee网络终端模块)发起组建的,当网络建立成功后,此时在同一个网络频段上,并且拥有和ZigBee相同网络ID的ZigBee采集模块可以自动加入此ZigBee网络,并且每个ZigBee采集模块获得各自独立的网络地址。此时,整个ZigBee网络建立成功,可以准备数据的收发,ZigBee网络终端通过广播的方式传输数据。

ZigBee无线模块在电能管理系统中的应用——中国一卡通网

图5 ZigBee模块网络建立流程图

  如图6所示为ZigBee采集模块数据传输的流程图。首先ZigBee采集模块接收来自ZigBee网络终端模块的数据。然后判断是不是传递给自己的数据,如果是自己的数据则上传相关的回复数据,如果不是则按照自己发现的路由表中的地址以广播的方式转发来自ZigBee网络终端模块的数据。最后完成所有工作后进入休眠模式,等待下次的访问。

ZigBee无线模块在电能管理系统中的应用——中国一卡通网

图6 ZigBee采集模块数据传输流程图

  ZigBee采集模块及ZigBee网络终端都是采用透明传输,即直接把以太网的数据转换成ZigBee信号,其中不会增加多余数据,只把数据部分转发,自动去掉帧头、帧尾;RS485信号转换ZigBee信号也是一样的原理。

更多

新闻投稿合作邮箱:yktchina-admin@163.com    字体[ ] [收藏] [进入论坛]

推荐文章

论坛热帖