ZigBee技術(shù)在用戶(hù)端配電系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

安科瑞 徐玉麗

（江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405）

摘    要：隨著無(wú)線技術(shù)的高速發(fā)展，無(wú)線智能管理系統(tǒng)也得到了迅速的應(yīng)用。本文介紹基于ZigBee無(wú)線通信模塊的設(shè)計(jì)，以及ZigBee模塊在電網(wǎng)用戶(hù)端配電系統(tǒng)中的應(yīng)用和為工礦企業(yè)節(jié)能減耗方面的作用。
關(guān)鍵詞：ZigBee；通信模塊；無(wú)線技術(shù)；配電系統(tǒng)；電能管理

0　 引言
隨著全球范圍內(nèi)智能電網(wǎng)建設(shè)逐步展開(kāi)，作為智能電網(wǎng)用戶(hù)的配電系統(tǒng)智能化管理也越來(lái)越重要。目前用戶(hù)端配電管理系統(tǒng)都會(huì)考慮采用多種通信技術(shù)混合組網(wǎng)的方式，以克服現(xiàn)有技術(shù)固有的一些不足，其中工業(yè)以太網(wǎng)、GPRS及CDMA等作為遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)；無(wú)線短距離通信、載波等作為短程通信網(wǎng)絡(luò)，即最后1公里內(nèi)的通信方式。ZigBee技術(shù)作為一種新興的短距離、低速率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一種很好的短距離通信方式。它有很多優(yōu)點(diǎn)，譬如低功耗、高可靠性，以及自組網(wǎng)功能等等，使它能在短距離通信方面有著很大的發(fā)展空間。因此，基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線自動(dòng)抄表系統(tǒng)成為了一個(gè)熱點(diǎn)。本文主要介紹一款ZigBee技術(shù)無(wú)線模塊及基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在工廠配電管理系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1　 ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)
ZigBee無(wú)線技術(shù)的特點(diǎn)是低耗電、低成本、低數(shù)據(jù)速率、短距離、通信可靠性高。它的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲饕С?種自組織無(wú)線網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型，即星型結(jié)構(gòu)(Star)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(Mesh)和樹(shù)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。這使ZigBee技術(shù)在低耗電、低成本、低數(shù)據(jù)速率、可靠性強(qiáng)的無(wú)線抄表系統(tǒng)中發(fā)揮巨大的作用。
目前，電能管理系統(tǒng)中運(yùn)用的另外一些通信方式如低壓電力線載波（PLC），RS485有線通訊都存在各種各樣的弊端。表1列出了ZigBee與其他通信技術(shù)的比較，從表1中可以看出ZigBee技術(shù)優(yōu)勢(shì)比較明顯。ZigBee技術(shù)是電能管理系統(tǒng)中一種非常理想的通信方式。它適用于一些短距離無(wú)線電能管理系統(tǒng)通信方式的實(shí)現(xiàn)手段，例如寫(xiě)字樓、辦公樓、宿舍樓、工廠等無(wú)線電能管理系統(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。

表1　ZIGBEE與其他信技術(shù)的比較

2　 ZigBee無(wú)線模塊的設(shè)計(jì)^[1]                            
ZigBee無(wú)線模塊是ZigBee無(wú)線配電管理系統(tǒng)中的主要組成部分，它在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中擔(dān)當(dāng)通信的銜接作用，它負(fù)責(zé)把網(wǎng)絡(luò)中所有電表的通信連接起來(lái)，方便各個(gè)電表把數(shù)據(jù)上傳給主站（即電能管理中心）。
本文設(shè)計(jì)的ZigBee無(wú)線模塊采用導(dǎo)軌式安裝的安裝方式，可以方便地安裝在35mm的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上，這使模塊能靈活的安裝在各類(lèi)配電箱、配電柜中。其外觀側(cè)視圖如圖1所示。

  圖1　ZigBee模塊側(cè)視圖