推荐星级:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

物联网(ZigBee)技术在能源管理系统中的应用

更新时间:2019-12-08 18:34:36 大小:2M 上传用户:杨义查看TA发布的资源 浏览次数:69 下载积分:1分 出售积分赚钱 评价赚积分 ( 如何评价?) 标签:zigbee 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

文档为物联网(ZigBee)技术在能源管理系统中的应用总结文档,是一份不错的参考资料,感兴趣的可以下载看看,,,,,,,,,,,,

部分文件列表

文件名 大小
物联网(ZigBee)技术在能源管理系统中的应用.pdf 2M

部分页面预览

(完整内容请下载后查看)
物联网(ZigBee)技术在能源管理系统中的应用  
刘细凤  
上海安科瑞电气股份有限公司  
嘉定  
201801  
要:阐述了物联网的概念,分析了物联网的组成,提出了基于ZigBee技术的能源管理系统设  
计方案,给出了物联网能源管理系统的组成、特点及性能参数,描述了ZigBee数据通讯、互联网  
技术实现远程能源管理。系统运行结果表明运用物联网技术的能源管理系统稳定可靠,从而达到  
了节能减耗的效果,最后展望了物联网的应用价值和技术的发展前景,并指出物联网发展面临的  
困难。  
关键词:物联网 ZigBee 无线 能源管理 网络电力仪表  
0
引言  
无所不在的物联网通信时代即将来临,物联网被专家及多个国家认为是继互联网浪潮之后的  
又一次科技革命。不管是IBM提出的智慧地球,还是温家宝总理在无锡提出的感知中国,都意味着  
物联网将是当下最热门最具竞争性的产业。传统的能源管理系统一般需要布设现场总线,然后将  
现场设备连接到一台电脑进行数据处理并向用户显示界面,当数据量较大时可能需要单独的数据  
处理服务器,而如果需要实现跨地区的远程管理,更是需要在互联网上架设一台专门的服务器,  
这样,不仅需要投入服务器等网络设备以及开发相应的服务软件,系统的维护除现场级设备和总  
线链路外还需要IT部门的管理员协助维护服务器设备,避免服务器故障而造成损失。因此,将物  
联网技术引入到远程能源管理系统中来,底层运用无线传感网络连接现场传感器及设备,上层使  
用互联网技术服务,消除现场级布线的烦恼,可以消除网络硬件的投入及日常的IT维护,同时可  
以轻松实现基于WEB服务的远程管理。由于本文所述的能源管理系统采用安科瑞(Acrel)公司提  
供的平台及解决方案,因此,在系统具体实现的设计均按照Acrel平台的要求,但这并不影响借鉴  
和参考此平台和解决方案来讨论物联网的构架、问题,及前景。  
1
什么是物联网  
1.1 物联网的定义  
目前国内对物联网也还没有一个统一的标准定义,只是在大体的技术框架上做了一个概念性  
的表述:通过射频识别(RFID)、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定  
的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、  
监控和管理的一种网络。物联网就字面意义上理解就是“物物相连的互联网”。这有两层意思:  
第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用  
户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通讯。从物联网本质上看,物联网是  
现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升,将各种感知技术、现代网络  
技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用,使人与物智慧对话,创造一个智慧的世界。因为  
物联网技术的发展几乎涉及到了信息技术的方方面面,是一种聚合性、系统性的创新应用与发展,  
也因此才被称为是信息技术的第三次革命性创新。物联网的本质概括起来主要体现在三个方面:  
一是互联网特征,即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络;二是识别与通信特征,  
即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信的功能;三是智能化特征,即网络系统应  
具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。  
1.2 物联网的组成  
物联网的结构主要由三大块组成:  
一、包括各类传感器、控制器等数据采集控制设备,及构成这些设备互联的底层传感网络组  
成的设备感知层。感知层中的智能终端、智能传感器、射频识别,以及传感网络,组成了物联网  
的底层基础。  
底层传感器数据传输到互联网上的网络层络层运用各种接入技术以太网GPRS、  
3G、Wi-Fi,甚至卫星通讯等,最终接入互联网。云技术强大的存储、查询、计算能力,也都归属  
在这一层。  
三、根据客户自身需求,利用感知数据或状态为用户提供有效的特定服务的应用层。应用层  
是对感知数据的一种特定形式的呈现。  
1.3 ZigBee技术的特点  
ZigBee 协议基于 IEEE 802.15.4 标准2004 年发布 ZigBee V10 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星型结构(Star)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 等短距离无线通信技术相比较,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 2.4GHz 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 3~10S、Wi-Fi 需 3S。  
(4)近距离容量输范围一般介于 10~100 m增加 RF 发射功率后可增加到 1~3km。  
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 的碰撞避免机制时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙免了发送数据时的  
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(Advanced Encryption 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 2.4GHz(全球)、915MHz(美国)和 868MHz(欧洲)。  
1.4 ZigBee 的性能参数  
以Acrel公司ANEZB-485 ZigBee采集器和ANEZB-GTW ZigBee网络终端为例,其主要参数见表1.  
表1  
型 号  
ANEZB-485  
ANEZB-GTW  
参 数  
无线  
ZigBee 采集器  
ZigBee 网络终端  
频率范围  
RF 信道  
2.41GHz~2.48GHz  
16  
接收灵敏度  
发射功率  
-94dbm  
-27dbm~25dbm  
外置 SMA 天线  
网状  
线
网络拓扑  
寻址方式  
网络容量  
通信接口  
IEEE802.15.4/ZigBee 标准地址  
最大 255 个节点  

推荐下载

全部评论(0)

暂无评论