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江蘇安科瑞電器制造有限公司
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ZigBee(物聯(lián)網(wǎng))無線網(wǎng)絡(luò)電能管理系統(tǒng)

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具體成交價以合同協(xié)議為準(zhǔn)

產(chǎn)品型號ZigBee

品       牌

廠商性質(zhì)生產(chǎn)商

所  在  地無錫市

更新時間:2016-10-25 12:50:38瀏覽次數(shù):1380次

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胡燁

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由于ZIGBEE的*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,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),則可以為遠程管理提供一個的解決方案。

 

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

1.1 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、遠程控制領(lǐng)域及家用設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。
由于ZIGBEE的*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,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),則可以為遠程管理提供一個的解決方案。ZIGBEE與其他“zui后一公里”技術(shù)比較見表1。

表1 ZIGBEE與其他“zui后一公里”技術(shù)的比較

1.2 ZIGBEE技術(shù)特點
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擴展指令集的ZIGBEE2006版本,ZIGBEE功能不斷強大。ZIGBEE具備強大的設(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的特點主要有:

圖1 ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)拓撲分類

 ?。?)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,不工作時都可以進入睡眠模式。
(2)低成本。通過大幅簡化協(xié)議(不到藍牙的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)點需要32KB代碼,子功能節(jié)點少至4 KB代碼。
(3)低速率、短延時。ZIGBEE的zui大通信速率達到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)點連接進入網(wǎng)絡(luò)只需30ms,進一步節(jié)省了電能。相比較,藍牙需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)點間的距離,若通過路由和節(jié)點間通信的接力,擴展后達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)點管理若干子節(jié)點,zui多一個主節(jié)點可管理254個子節(jié)點。
(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的碰撞避免機制,同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了時隙,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)以及采用高級加密標(biāo)準(zhǔn)(AdvancedEncryption Standard,AES)的對稱密碼,以靈活確定其屬性。
(6)免照頻段。采用直接序列擴頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療(Industrial Scientific Medical,ISM)頻段,分別為2.4 GHz()、915 MHz(美國)和868 MHz(歐洲)。

1.3 ZIGBEE(物聯(lián)網(wǎng))無線網(wǎng)絡(luò)電能管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
圖2為ZIGBEE(物聯(lián)網(wǎng))無線網(wǎng)絡(luò)電能管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖,整個網(wǎng)絡(luò)主要由四部分組成:計量儀表、本地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)、遠方通信網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)交換設(shè)備。整個網(wǎng)絡(luò)由計量儀表、ZIGBEE采集器(負責(zé)與儀表之間的通信)、ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)終端(負責(zé)與上層通訊網(wǎng)絡(luò)的對接,譬如工業(yè)以太網(wǎng)等)、上層通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)交換存儲設(shè)備。ZIGBEE無線通信管理系統(tǒng)一般采用的組網(wǎng)方式是MESH的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),MESH網(wǎng)絡(luò)能更好得保證通信質(zhì)量,保證單一節(jié)點出現(xiàn)故障時不影響其他節(jié)點通信狀態(tài)。

圖2 無線網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

1.4 ZIGBEE(物聯(lián)網(wǎng))無線網(wǎng)絡(luò)電能管理系統(tǒng)解決方案
安科瑞為生產(chǎn)基地——江蘇安科瑞電器制造有限公司設(shè)計的針對生產(chǎn)用電進行管理的電能管理分析系統(tǒng),是基于ZIGBEE(物聯(lián)網(wǎng))無線網(wǎng)絡(luò)的電能管理系統(tǒng),整個系統(tǒng)的組網(wǎng)采用ZIGBEE與RS485混合組網(wǎng)模式。
整個廠區(qū)共設(shè)8個集中監(jiān)測點,分別位于配電間、層配生產(chǎn)動力柜、空調(diào)動力柜、排風(fēng)機控制箱及位于配電末端的幾個照明控制箱。每個監(jiān)測點各設(shè)置無線ZIGBEE采集器一只,通過RS485總線對位于該監(jiān)測點的電能計量儀表進行通訊組網(wǎng);監(jiān)控中心設(shè)置ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)終端一只,結(jié)合現(xiàn)場實際情況及考慮通訊的可靠性,于適當(dāng)位置設(shè)置數(shù)只ZIGBEE中繼路由器。系統(tǒng)的組網(wǎng)示意如圖3

圖3 ZIGBEE(物聯(lián)網(wǎng))無線網(wǎng)絡(luò)電能管理系統(tǒng)解決方案組網(wǎng)示意圖

  公司通過建立ZIGBEE(物聯(lián)網(wǎng))無線網(wǎng)絡(luò)電能管理系統(tǒng)解決方案的工廠試點工程,對ANEZB無線ZIGBEE通訊模塊的實際參數(shù)進行了驗證。詳細參數(shù)見表2。

表2 ANEZB系列ZIGBEE通訊模塊性能參數(shù)表

 

  注1:以上表中數(shù)據(jù)是試點工程中的實測數(shù)據(jù)。在實際情況實施時,應(yīng)視樓宇實際結(jié)構(gòu)而定。
注2:無線信號穿透能力,往往還會受到如房間堆放物品的數(shù)量,堆放物品的高度等影響。

1.5 性能參數(shù)

1.6 接線方式

1.6.1 ZIGBEE采集器

 

1.6.2 ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)終端


1.7 外形與安裝尺寸(mm)

1.7.1 ZIGBEE采集器

1.7.2 ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)終端


1.7.3 安裝方式
采用35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝
 

 

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