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ZigBee無(wú)線模塊在電能管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2016-12-19 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
1 引言

隨著全球范圍內(nèi)智能電網(wǎng)建設(shè)正逐步展開(kāi),用戶端是智能電網(wǎng)重要組成部分,用戶端的核心內(nèi)容包括智能配電與能量管理、智能電器、用電安全、電力計(jì)量等多個(gè)方面。目前能量管理系統(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,從而達(dá)到滿足系統(tǒng)性能和投資回報(bào)的要求。目前工業(yè)以太網(wǎng)、電力線載波及無(wú)線短距離通信被認(rèn)為是AMR自動(dòng)抄表系統(tǒng)可用的解決方案。其中無(wú)線短距離通信是一個(gè)很好的本地通信網(wǎng)絡(luò)的解決方案,工業(yè)以太網(wǎng)、GPRS及CDMA等遠(yuǎn)距離通信可以作為遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò),以這樣方式的混合組網(wǎng)被公認(rèn)為一種很好的解決方案。隨著一種新興的短距離、低速率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)ZigBee技術(shù)的興起,基于ZigBee技術(shù)的本地?zé)o線自動(dòng)抄表系統(tǒng)成為了一個(gè)熱點(diǎn)。本文主要介紹了一款基于ZigBee技術(shù)無(wú)線模塊的設(shè)計(jì)及其在ZigBee無(wú)線自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用。

2 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。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。

3 ZigBee無(wú)線模塊的設(shè)計(jì)

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配電箱、配電柜中。其外觀側(cè)視圖如圖1所示。ZigBee無(wú)線模塊的技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1ZigBee無(wú)線模塊的技術(shù)指標(biāo)

本文引用地址:http://2s4d.com/article/201612/331575.htmZigBee無(wú)線模塊分為兩類,其中ZigBee信號(hào)轉(zhuǎn)RS485信號(hào)的模塊稱為ZigBee采集模塊;而ZigBee信號(hào)轉(zhuǎn)以太網(wǎng)信號(hào)的模塊稱為ZigBee網(wǎng)絡(luò)終端,它是整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)發(fā)起者,即ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的中心節(jié)點(diǎn)。


圖1ZigBee模塊側(cè)視圖

3.1 硬件設(shè)計(jì)

ZigBee無(wú)線通信模塊主要由開(kāi)關(guān)電源部分、ZigBee無(wú)線傳輸部分及接口轉(zhuǎn)換部分組成,其原理框圖如圖2所示。


圖2ZigBee通信模塊

開(kāi)關(guān)電源電路部分主要采用美國(guó)PI公司TOP221Y(TOPSwitch),使用反激式功率變換電路,把交流電源轉(zhuǎn)換成我們需要的直流電源;無(wú)線傳輸部分主要采用MC13213芯片,它是freescale第二代ZigBee芯片,內(nèi)部帶有MCU芯片和無(wú)線收發(fā)器,它的原理圖如圖3所示;功率放大器采用SKY65336,它最大可以支持20dbm的功率放大功能,其原理圖如圖4所示;信號(hào)轉(zhuǎn)換電路分RS485轉(zhuǎn)換電路和以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換電路,其中以太網(wǎng)部分采用周立功的IPORT以太網(wǎng)模塊。

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