Zigbee 物联网无线网路电能管理系统( 二 ) _生活百科

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图4.1 ANEZB-485採集器接线外形与安装尺寸(mm)5.1 ZIGBEE採集器见图5.1 。5.2 ZIGBEE网路终端见图5.2 。

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图5.2 ANEZB-GTW网路终端外形及尺寸无线系统体系结构图6为无线通信抄表系统网路拓扑图，整个网路主要由四部分组成：计量仪表、本地无线通信网路、远方通信网路以及数据交换设备。ZIGBEE无线通信抄表系统的体系结构也继承了无线通信抄表系统，它的结构与无线抄表系统大致一样，整个网路也由计量仪表、ZIGBEE採集器（负责与计量仪表之间的通信）、ZIGBEE网路终端（负责与上层通讯网路的对接，譬如工业太网等）、上层通信网路和数据交换存储设备。ZIGBEE无线通信抄表系统一般採用的组网方式是MESH的网状网路，MESH网路能更好得保证通信质量，保证单一节点出现故障时不影响其他节点通信状态。无线抄表解决方案不管是有线还是无线，抄表系统总会受到环境、距离和场合等因素的影响而各有其不同的解决方案。基于ZIGBEE抄表系统也不会脱离这个约束，它也会由环境、距离和场合等因素的影响而异，有不同的解决方案。由于ZIGBEE的定位是短距离的通信，套用于写字楼、办公楼、宿舍楼、工厂等无线抄表网路时，它所考虑的因素相对要少。图7为ZIGBEE无线集抄系统单个子网组成示意图，整个系统前面阐述的系统体系结构的组成一样，主要由上行网路工业乙太网和下行网路ZIGBEE无线区域网路组成。整个子网主要由电錶、ZIGBEE採集器以及ZIGBEE网路终端组成。电錶可以採用ACREL的1352系列卡式电能表和ACR网路电力仪表等，它们与ZIGBEE採集器之间採用RS485通讯，採用MODBUS通信协定；ZIGBEE採集器下面最多可以连线32个表；由于MODBUS地址有限，整个ZIGBEE子网中最多能连线255个表；为了保障通信连线的可靠性，有的时候要视环境和距离的情况，需要多加几个路由功能的网路节点（ZIGBEE採集器配置成路由功能），以保证有些孤远节点的通信正常；另外考虑到无线网路的拥塞度和实时性传输，建议整个子网中的无线节点（即ZIGBEE採集器）的个数不应大于60个，这样能保证网路中的通信质量。每个ZIGBEE子网都有各自的ID识别和频段的划分，这样可以帮助扩充更多的表计数。基于ZigBee电能管理系统的套用实例图8.1为ZigBee电能管理系统，远程通信网路採用工业乙太网络，网路中电錶的通信协定採用MODBUS-RTU协定。整个系统中监控主机通过乙太网按照TCP/IP协定把MODBUS-RTU命令数据传递给ZigBee网路中心节点，网路中心节点再通过单点对多点的通信模式，以广播的方式把命令数据帧传递给ZigBee无线网路中的各个ZigBee採集器，通过ZigBee採集器传递给485汇流排上的各个表计，如果表计的地址与命令帧中所涉及的地址吻合，则做出相应的数据回复，通过原路返回给监控主机。整个系统可以监测整个厂区或整幢楼宇等的各个分项的电能计量，譬如一个厂区路灯耗电量、各个办公室的耗电量、各条生产线的耗电量等等，还可以以报表的形式分析该工厂在一段时时间内的各个分项能耗占总能耗的百分比，以便工厂了解这段时间里的各个分项的能耗，以制定出往后能耗管理方案，已达到节能减耗的效果。目前整个系统在江苏安科瑞实施运行，按照分项计量的原则，把厂区内的各路进线和出线进行分项计量，图8.2就是该厂区的配电图，整个系统对所有的进线迴路进行监控，并全部使用ZigBee採集模组进行数据採集监控，其中包含电流、电压、电能等参数，及一些简单的开关量的控制。系统还对一些支路进行监视，譬如生产线、办公楼、空调等等进行全方位的监视，这样方便工厂了解各项数据，以便制定更详细的节能方案。该项目整个ZigBee无线电能管理系统採用的无线模组为21个，包括各类表记82个块。图8.3为ZigBee无线电能管理系统中的通信图，它列出了整个系统包含的所有表计。其中配电室的14个表通过485汇流排连线到一个ZigBee採集模组进行无线通信，各个空调插座由于比较分散，各採用一个ZigBee採集模组，等等。具体视表计的离散情况，集中在一起的用485汇流排连线一个模组，分散的分别连线一个模组。以这样的方式比较灵活，减少布线带来的困难。