蜜臀在线,国产无码电影网站,草久香蕉,91精品无码人妻系列蜜桃

          
          

              您當(dāng)前位置:首頁 > 技術(shù)中心 > 技術(shù)中心詳情
              技術(shù)中心詳情

              ZigBee(物聯(lián)網(wǎng))無線網(wǎng)絡(luò)電能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選型方案

                ZigBee(物聯(lián)網(wǎng))無線網(wǎng)絡(luò)電能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選型方案

                1.概述

                隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展,近年來出現(xiàn)了面向低成本設(shè)備無線聯(lián)網(wǎng)要求的技術(shù),稱之為ZigBee,它是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù),主要適合于自動控制、遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域及家用設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。--ZigBee(物聯(lián)網(wǎng))無線網(wǎng)絡(luò)電能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選型方案

                由于ZigBee的優(yōu)越特性,基于ZigBee技術(shù)的無線組網(wǎng)是一種比較合適的下行信道的實(shí)現(xiàn)手段。適合應(yīng)用于一些短距離的無線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng),例如寫字樓、辦公樓、宿舍樓、工廠等無線抄表網(wǎng)絡(luò),適用于企業(yè)內(nèi)部能耗監(jiān)測及管理系統(tǒng),尤其適用于一些布線困難舊樓改造的能耗管理系統(tǒng)中。而若將其與成熟的工業(yè)以太網(wǎng)和GPRS/CDMA上行信道結(jié)合,與后臺管理主站組成一個完整的集抄和監(jiān)控系統(tǒng),則可以為遠(yuǎn)程管理提供一個的解決方案。ZigBee與其他后一公里通訊技術(shù)比較見表1。

               
              載波
              RS485
              ZigBee無線
              建網(wǎng)難度
              簡單
              困難
              簡單
              一次性投資
              一般
              較大
              運(yùn)行維護(hù)
              困難
              比較困難
              容易
              通信速度
              可靠性
              一般
              實(shí)時監(jiān)控
              不能
               
                                表1  ZigBee與其他“后一公里”技術(shù)的比較      

                2.ZigBee技術(shù)特點(diǎn)

                ZigBee協(xié)議基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn),從2004年發(fā)布ZigBee V1.0到的增加了ZigBee-PRO擴(kuò)展指令集的ZigBee2006版本,ZIGBEE功能不斷強(qiáng)大。ZigBee具備強(qiáng)大的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)功能(見圖1),它支持3種主要的自組織無線網(wǎng)絡(luò)類型,即星型結(jié)構(gòu)(Star)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(Mesh)和樹型結(jié)構(gòu)(Cluster Tree),特別是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性。與目前普遍應(yīng)用的wi-Fi、Bluetooth等短距離無線通訊技術(shù)相比較,ZigBee的特點(diǎn)主要有:

                圖1 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞诸?/p>

                (1)工作周期短、收發(fā)信息功耗較低,并且RFD(Reduced Function Device,簡化功能器件)采用了休眠模式,不工作時都可以進(jìn)入睡眠模式。

                (2)低成本。通過大幅簡化協(xié)議(不到藍(lán)牙的1/10),降低了對通信控制器的要求,以8051的8位微控制器測算,全功能的主節(jié)點(diǎn)需要32KB代碼,子功能節(jié)點(diǎn)少至4 KB代碼。

                (3)低速率、短延時。ZigBee的通信速率達(dá)到250 kb/s(工作在2.4 GHz時),滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求。ZigBee的響應(yīng)速度較快,一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms,節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30ms,進(jìn)一步節(jié)省了電能。相比較,藍(lán)牙需3~10 S、Wi-Fi需3 S。

                (4)近距離,高容量。傳輸范圍一般介于10~100 m,在增加RF發(fā)射功率后,亦可增加到1~3 km。這指的是相鄰節(jié)點(diǎn)間的距離,若通過路由和節(jié)點(diǎn)間通信的接力,擴(kuò)展后達(dá)到幾百米甚至幾公里。ZigBee可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由一個主節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn),多一個主節(jié)點(diǎn)可管理254個子節(jié)點(diǎn)。

                (5)高可靠性和高**性。ZigBee的媒體接入控制層(Medium Access Control,MAC)采用CSMA/CA的碰撞避免機(jī)制,同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時隙,避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖突。ZigBee還提供了3級**模式,包括無**設(shè)定、使用接人控制清單防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用**加密標(biāo)準(zhǔn)(AdvancedEncryption Standard,AES)的對稱密碼,以靈活確定其**屬性。

                (6)免執(zhí)照頻段。采用直接序列擴(kuò)頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療(Industrial Scientific Medical,ISM)頻段,分別為2.4 GHz(全球)、915 MHz(美國)和868 MHz(歐洲)。

                3 ZigBee(物聯(lián)網(wǎng))無線網(wǎng)絡(luò)電能管理系統(tǒng)表計(jì)的選型方案

              應(yīng)用場合
               
              型號
              主要功能
              高壓重要回路或低壓進(jìn)線柜
              ACR330ELH
              LCD顯示、全電參量測量(U、I、P、Q、PF、F、S);四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì);THDu,THDi、2-31次各次諧波分量;電壓波峰系數(shù)、電話波形因子、電流K系數(shù)、電壓與電流不平衡度計(jì)算;電網(wǎng)電壓電流正、負(fù)、零序分量(含負(fù)序電流)測量;4DI+3DO(DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報(bào)警);RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約
              低壓聯(lián)絡(luò)柜、出線柜
              ACR220EL
              LCD顯示、全電參量測量(U、I、P、Q、PF、F);四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、需量統(tǒng)計(jì);4DI+2DO;RS485通訊接口、Modbus協(xié)議
              動力柜
              ACR120EL
              LCD顯示、全電參量測量(U、I、P、Q、PF、F);四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、需量統(tǒng)計(jì);4DI+2DO;RS485通訊接口、Modbus協(xié)議
              DTSD1352
              (ADL3000)
              LCD顯示、全電參量測量(U、I、P、Q、PF、F、S);四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、需量統(tǒng)計(jì);電流規(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規(guī)約可選
              照明箱
              DTSF1352
              (ADL300)
              電流規(guī)格1.5(6)A、
              5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規(guī)約可選
              三相電能計(jì)量
              DDSF1352
              (ADL100)
              電流、電壓測量;單相電能計(jì)量
              DDSD1352
              電流規(guī)格10(60)A、可編程、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約可選
              全電參量測量
              (I、U、P、Q、S、PF、F)
              單相電能計(jì)量
              數(shù)據(jù)無線傳輸
              ANEZB-485 ZIGBEE采集器
              采集來自485總線上的數(shù)據(jù)、完成485信號轉(zhuǎn)成無線信號、導(dǎo)軌式安裝
              ANEZB-GTW ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)終端
              接收來自以太網(wǎng)上的數(shù)據(jù)、完成以太網(wǎng)信號轉(zhuǎn)成無線信號、導(dǎo)軌式安裝

                3.1 ZigBee采集器/終端主要參數(shù)見表2。                                                                    

              表2

                     型號   參 數(shù)
              ANEZB-485
              ZigBee采集器
              ANEZB-GTW
              ZigBee網(wǎng)絡(luò)終端
              無線
              頻率范圍
              2.41GHz~2.48GHz
              RF信道
              16
              接收靈敏度
              -94dbm
              發(fā)射功率
              -27dbm~25dbm
              天  線
              外置SMA天線
              網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/div>
              網(wǎng)狀
              尋址方式
              IEEE802.15.4/ZigBee標(biāo)準(zhǔn)地址
              網(wǎng)絡(luò)容量
              255個節(jié)點(diǎn)
              通信接口
              通信接口
              RS485
              工業(yè)以太網(wǎng)
              波特率
              9600bps(默認(rèn))、4800bps、2400bps、1200bps可選;
              通信協(xié)議
              MODBUS-RTU協(xié)議
              LED指示
              網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示
              綠燈
              POWER指示
              紅燈
              數(shù)據(jù)指示
              綠燈
              電源
              輔助電源
              220V AC
              功耗
              4W
              電磁兼容
              浪涌電壓4000V
              快速瞬變?nèi)好}沖4000V
              靜電8000V
              機(jī)械尺寸
              89×76×74mm
              工作溫度
              -20℃~65℃
              儲藏溫度
              -40℃~85℃
               

                3.2 ZigBee采集器 見圖3.2

                圖3.2 ANEZB-485采集器接線

                3.3 ZigBee網(wǎng)絡(luò)終端 見圖3.3

                圖3.3 ANEZG-GTW網(wǎng)絡(luò)終端接線圖

                4 ZigBee(物聯(lián)網(wǎng))無線網(wǎng)絡(luò)電能管理系統(tǒng)

                不管是有線還是無線,電能管理系統(tǒng)總會受到環(huán)境、距離和場合等因素的影響而各有其不同的解決方案?;赯igBee(物聯(lián)網(wǎng))無線網(wǎng)絡(luò)電能管理系統(tǒng)也不會脫離這個約束,它也會由環(huán)境、距離和場合等因素的影響而異,有不同的解決方案。由于ZigBee的定位是短距離的通信,應(yīng)用于寫字樓、辦公樓、宿舍樓、工廠等無線抄表網(wǎng)絡(luò)時,它所考慮的因素相對要少。

                圖4為ZigBee無線集抄系統(tǒng)單個子網(wǎng)組成示意圖,整個系統(tǒng)前面闡述的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的組成一樣,主要由上行網(wǎng)絡(luò)工業(yè)以太網(wǎng)和下行網(wǎng)絡(luò)ZigBee無線局域網(wǎng)絡(luò)組成。整個子網(wǎng)主要由電表、ZigBee采集器以及ZigBee網(wǎng)絡(luò)終端組成。電表可以采用ACREL的1352系列卡式電能表和ACR網(wǎng)絡(luò)電力儀表等,它們與ZigBee采集器之間采用RS485通訊,采用MODBUS通信協(xié)議;ZigBee采集器下面多可以連接32個表;由于MODBUS地址有限,整個ZigBee子網(wǎng)中多能連接255個表;為了保障通信連接的可靠性,有的時候要視環(huán)境和距離的情況,需要多加幾個路由功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(ZigBee采集器配置成路由功能),以保證有些孤遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)的通信正常;另外考慮到無線網(wǎng)絡(luò)的擁塞度和實(shí)時性傳輸,建議整個子網(wǎng)中的無線節(jié)點(diǎn)(即ZigBee采集器)的個數(shù)不應(yīng)大于60個,這樣能保證網(wǎng)絡(luò)中的通信質(zhì)量。每個ZigBee子網(wǎng)都有各自的ID識別和頻段的劃分,這樣可以幫助擴(kuò)充更多的表計(jì)數(shù)。

                圖4 ZigBee無線集抄系統(tǒng)單個子網(wǎng)組成示意圖

                5 應(yīng)用實(shí)例

                圖5.1為ZigBee能源管理系統(tǒng),遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)采用工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)中電表的通信協(xié)議采用MODBUS-RTU協(xié)議。整個系統(tǒng)中監(jiān)控主機(jī)通過以太網(wǎng)按照TCP/IP協(xié)議把MODBUS-RTU命令數(shù)據(jù)傳遞給ZigBee網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn),網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn)再通過單點(diǎn)對多點(diǎn)的通信模式,以廣播的方式把命令數(shù)據(jù)幀傳遞給ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)中的各個ZigBee采集器,通過ZigBee采集器傳遞給485總線上的各個表計(jì),如果表計(jì)的地址與命令幀中所涉及的地址吻合,則做出相應(yīng)的數(shù)據(jù)回復(fù),通過原路返回給監(jiān)控主機(jī)。

                整個系統(tǒng)可以監(jiān)測整個廠區(qū)或整幢樓宇等的各個分項(xiàng)的電能計(jì)量,譬如一個廠區(qū)路燈耗電量、各個辦公室的耗電量、各條生產(chǎn)線的耗電量等等,還可以以報(bào)表的形式分析該工廠在一段時時間內(nèi)的各個分項(xiàng)能耗占總能耗的百分比,以便工廠了解這段時間里的各個分項(xiàng)的能耗,以制定出往后能耗管理方案,已達(dá)到節(jié)能減耗的效果。

                目前整個系統(tǒng)在江蘇安科瑞實(shí)施運(yùn)行,按照分項(xiàng)計(jì)量的原則,把廠區(qū)內(nèi)的各路進(jìn)線和出線進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量,圖5.2就是該廠區(qū)的配電圖,整個系統(tǒng)對所有的進(jìn)線回路進(jìn)行監(jiān)控,并全部使用ZigBee采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集監(jiān)控,其中包含電流、電壓、電能等參數(shù),及一些簡單的開關(guān)量的控制。系統(tǒng)還對一些支路進(jìn)行監(jiān)視,譬如生產(chǎn)線、辦公樓、空調(diào)等等進(jìn)行全方位的監(jiān)視,這樣方便工廠了解各項(xiàng)數(shù)據(jù),以便制定更詳細(xì)的節(jié)能方案。

                圖5.2 廠區(qū)配電圖

                該項(xiàng)目整個ZigBee能源管理系統(tǒng)采用的無線模塊為21個,包括各類表記82個塊。圖5.3為ZigBee能源管理系統(tǒng)中的通信圖,它列出了整個系統(tǒng)包含的所有表計(jì)。其中配電室的14個表通過485總線連接到一個ZigBee采集模塊進(jìn)行無線通信,各個空調(diào)插座由于比較分散,各采用一個ZigBee采集模塊,等等。具體視表計(jì)的離散情況,集中在一起的用485總線連接一個模塊,分散的分別連接一個模塊。以這樣的方式比較靈活,減少布線帶來的困難。

                圖5.3 ZigBee能源管理系統(tǒng)通信圖

                整個系統(tǒng)運(yùn)行良好,已經(jīng)在現(xiàn)場運(yùn)行了一段時間。圖5.4為一段時間內(nèi)主進(jìn)線電流趨勢圖,它實(shí)時反映了工廠這段時間內(nèi)的電流情況,從而反映整個廠區(qū)的負(fù)荷情況。

                圖5.4 一段時間內(nèi)主進(jìn)線電流趨勢圖

               

                圖5.5為一段時間內(nèi)的進(jìn)線回路各項(xiàng)參數(shù)的具體數(shù)值,它詳細(xì)地記錄了進(jìn)線回路三相電壓、電流、有功電能、無功能電能、功率因素、頻率參數(shù)。整個廠區(qū)各回路電能匯總?cè)鐖D5.6所示,它記錄了一段時間內(nèi)各個回路的耗電情況,包括各回路進(jìn)行柜的總電能及分支電能。

                6 系統(tǒng)報(bào)價                                                                               單位:元(RMB)

              名稱
              型號
              單位
              面價
              備注
              監(jiān)控主機(jī)
              IPC610H/PIV2.8G/1G/120G/166x DVD/KB+MS/D-Link530+外設(shè)
              8500
              均可用戶自備,以當(dāng)時市場價格為準(zhǔn),該報(bào)價僅供參考
              顯示器
              三星19寸液晶顯示器
              3000
              三星22寸液晶顯示器
              3800
              打印機(jī)
              HP LaserJet 1020 A4
              2500
              EPSON-LQ1600KIIIH A3
              4000
              UPS電源
              山特C1KS
              5000
              山特C2KS
              6500
              通訊機(jī)柜
              1200×600×600
              3000
              2200×600×600
              5000
              通訊轉(zhuǎn)換
              擴(kuò)展卡ACRNET-PCI/4
              3000
              擴(kuò)展卡
              串口服務(wù)器ACRNET-PORT(2口)
              3000
              串口服務(wù)器
              串口服務(wù)器ACRNET-PORT(4口)
              5500
              通訊前置機(jī)ACRNET-UC02(2口)
              4000
              通訊前置機(jī)
              通訊前置機(jī)ACRNET-UC04(4口)
              6000
              通訊前置機(jī)ACRNET-UC08(8口)
              11500
              通訊管理機(jī)ACRHMI
              30000
              人機(jī)界面
              組網(wǎng)設(shè)備
              網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)EDS-208
              3000
              局域組網(wǎng)
              網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)EDS-408
              8500
              監(jiān)控軟件
              Acrel監(jiān)控組態(tài)軟件V6.0
              系統(tǒng)組態(tài)軟件
              圖形組態(tài)軟件
              電能管理軟件
              數(shù)據(jù)庫軟件
              3萬
              設(shè)備數(shù)量1~10
              4萬
              設(shè)備數(shù)量11~20
              6萬
              設(shè)備數(shù)量21~40
              8萬
              設(shè)備數(shù)量41~80
              10萬元以上
              設(shè)備數(shù)量80以上
              雙機(jī)版
               
               
              單機(jī)價格×1.5
              數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)
              每+1用戶
              3000
               
              Web發(fā)布
              每+1用戶(總用戶數(shù)≤5)
              5000
               
              ZigBee
              無線模塊
              ANEZB-485
              1200
               
              ANEZB-GTW
              1500
               
              電力儀表
              ACR330ELH
              4860
               
              ACR220ELH
              4280
               
              ACR120ELH
              3580
               
              導(dǎo)軌式安裝電表
              DTSD1352
              2050
               
              DTSF1352
              1200
               
              DDSF1352
              600
               
              DDSD1352
              2950
               
               

                注:ZigBee無線模塊、電力儀表、導(dǎo)軌式安裝電表可按上述報(bào)價的70%優(yōu)惠供應(yīng)。

                7 結(jié)束語

                ZigBee技術(shù)在2004年就被列為當(dāng)今世界發(fā)展,市場前景廣闊的十大技術(shù)中的一個,ZigBee(物聯(lián)網(wǎng))無線網(wǎng)絡(luò)省電、可靠、成本低、容量大、**,可廣泛應(yīng)用于各種自動控制領(lǐng)域。

                

              作者簡介:

              師晴晴(1985-),女,漢族,本科,工程師,主要研究方向?yàn)橹悄芙ㄖ┡潆姳O(jiān)控系統(tǒng)

              QQ:2880157874  T:0510-86189390   M:18860995120  F:0510-86179930    E-MAIL:2880157874@qq.com

              網(wǎng)址:http://www.jyacrel.cn    http://ecc.acrel.cn/