ZIGBEE无线通信抄表系统———ZIGBEE无线通信抄表系统

［编辑简介］：本文以上海安科瑞ANEZB（ZIGBEE）无线通信抄表系统为例介绍无线网络的电表集抄系统的功能和应用。给出系统结构示意图，重点说明了系统的选型问题。［摘要］：随着无线通信技术的不断发展，近年来出现了面向低成本设备无线联网要求的技术，称之为ZIGBEE，它是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适合于自动控制、远程控制领域及家用设备联网。［关键词］：ZIGBEE 无线通信 抄表系统随着无线通信技术的不断发展，近年来出现了面向低成本设备无线联网要求的技术，称之为ZIGBEE，它是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适合于自动控制、远程控制领域及家用设备联网。由于ZIGBEE的优越特性，基于ZIGBEE技术的无线组网是一种比较合适的下行信道的实现手段。适合应用于一些短距离的无线网络的组网，例如写字楼、办公楼、宿舍楼、工厂等无线抄表网络，适用于企业内部能耗监测及管理系统，尤其适用于一些布线困难旧楼改造的能耗管理系统中。下面以上海安科瑞ANEZB（ZIGBEE）无线通信抄表系统为例介绍无线网络的电表集抄系统的功能和应用。上海安科瑞ANEZB（ZIGBEE）无线通信抄表系统单个子网，主要由上行网络工业以太网和下行网络ZIGBEE无线局域网络组成。整个子网主要由电表、ZIGBEE采集器以及ZIGBEE网络终端组成，示意图如下。 上海安科瑞ZIGBEE无线集抄系统单个子网组成示意图适用环境u    工作温度：     -20℃~65℃u    储藏温度：     -40℃~85℃电磁兼容 u    浪涌电压：4000V；u    快速瞬变群脉冲：4000Vu    静电：8000V 上海安科瑞ANEZB（ZIGBEE）无线通信抄表系统主要特点   u    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。u    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。u    低速率、短延时。ZIGBEE的最大通信速率达到250 kb／s(工作在2．4 GHz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3～10 S、Wi-Fi需3 S。u    近距离，高容量。传输范围一般介于10～100 m，在增加RF发射功率后，亦可增加到1~3 km。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。u    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，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避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(AdvancedEncryption Standard，AES)的对称密码，以灵活确定其安全属性。u    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2．4 GHz(全球)、915 MHz(美国)和868 MHz(欧洲)。 性能参数u    工作电源工作范围 AC220V 频率范围 2.41GHz~2.48GHz功耗   4Wu    网络状态指示      绿灯u    POWER指示    红灯u    数据指示       绿灯u    RF信道    16u    接收灵敏度          -94dbmu    发射功率 -27dbm~25dbmu    天 线            外置SMA天线u    网络拓扑 网状u    寻址方式 IEEE802.15.4/ZIGBEE标准地址u    网络容量 最大255个节点u    通信接口 RS485接口MODBUS-RTU协议                         u       波特率9600bps（默认）、4800bps、2400bps、1200bps可     选u    机械尺寸 89mm*76mm*74mmu    安装方式      采用35mm标准导轨安装 电能管理仪表选型高压重要回路或低压进线柜，可选用ACR330ELH：ACR330ELH具有LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限电能计量、复费率电能统计；THDu，THDi、2-31次各次谐波分量；电压波峰系数、电话波形因子、电流K系数、电压与电流不平衡度计算；电网电压电流正、负、零序分量（含负序电流）测量；4DI+3DO（DO3做过压、欠压、过流、不平衡报警）；RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T645规约等功能。低压联络柜、出线柜中，可选用ACR220EL：ACR220EL具有LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限电能计量、复费率电能统计、最大需量统计；4DI+2DO；RS485通讯接口、Modbus协议等功能。动力柜中，可选用ACR120EL、 DTSD1352(ADL3000)：ACR120EL具有LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限电能计量、复费率电能统计、最大需量统计；2DI+2DO；RS485通讯接口、Modbus协议等功能。DTSD1352(ADL3000) 具有LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限电能计量、复费率电能统计、最大需量统计；电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选等功能，主要应用于动力柜中。照明箱，可选用DDS1352(ADL10) DDSF1352(ADL100) DTSF1352(ADL300)：DDS1352(ADL10) 具有单相电能计量，电流规格5(30)A、电能脉冲输出、LED同步指示等功能。DDSF1352(ADL100) 具有单相电能计量，电流、电压测量，电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、复费率电能统计、电能脉冲输出、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选等功能。DTSF1352(ADL300) 三相电能计量，电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、复费率电能统计、电能脉冲输出、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选等功能。