基于zigbee的电力参数无线测量

《基于zigbee的电力参数无线测量》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第31卷第207期电力系统通信Vol.31No.2072010年1月10日TelecommunicationsforElectricPowerSystemJan.10，2010·47·基于ZigBee的电力参数无线测量112谈加西，乐秀璠，张丽丽（1.河海大学电气工程学院，江苏南京210098；2.南京国网电瑞电力科技公司，江苏南京210019）摘要：介绍了ZigBee无线网络技术在电力参数测量领域内应用所具有的独特优势，全面分析了其基本的协议构架和通信机制。以Freescale公司的ZigBee解决方案为基础，详细阐述了电力参数无线测量的基本原理和设计流程，强调了芯片、天线、软件平台、协议

2、栈和网络拓扑结构的选型及设计原则。关键词：电力参数；无线测量；ZigBee；组网中图分类号：TN915.853文献标志码：A文章编号：1005-7641（2010）01-0047-050引言备昂贵且需要向网络运营商支付使用费用。电力参数测量通常需要大量的数据测量节点，而网络传统的电力参数测量通常采用RS-485总容量大是ZigBee技术的另一优势。线、现场总线或以太网等有线通信的方式来采集ZigBee支持树状和网状网络，可容纳65000各测量终端的数据，需要专门铺设电缆，布线受场多个节点。ZigBee支持网状路由，所构成的网状网所和设备的限制，难度大、成本高，不易于后期的络具有强大的自我修复

3、能力，这一特点非常适合维护、改动或升级，并且可支持节点数量较少。于测量终端位置分布和运行状态经常发生变化的ZigBee是基于IEEE802.15.4（低速率无线个电力参数测量领域。测量现场的电磁场环境通常人域网）标准的一种短距离、低功耗、低速率的双比较复杂，ZigBee采用直序扩频技术，具有极强的向无线通信技术，已经在工业控制、消费电子和家抗干扰能力，低信噪比情况下的误码率优于其他庭自动化等领域得到广泛的应用。ZigBee技术非[1-3]众多网络技术。常适合在测量点多而分散、通信距离较近且数据传输速率要求不高的电力参数测量领域中使用。2ZigBee的协议构架作为众多ZigBee技术的开发厂商

4、之一，FreescaleZigBee协议从下到上分为物理层、介质访问公司提供了完整的ZigBee设计开发的软硬件平控制子层、网络层和应用层4个主要层次，如图1台，包括芯片、开发软件和协议栈。所示。ZigBee的物理层和介质访问控制层采用了1ZigBee技术的优势IEEE802.15.4标准，并在此基础上进行了完善和扩展，提供了网络层和应用层的构架。与众多其他无线网络协议标准相比，ZigBee拥有其独特的优势：①ZigBee设备的信号发射功2.1物理层率很低，标准规定为1mW；②采用多种节电工作物理层工作在3个免费开放的频带：低频物模式，可使用普通AA电池作为电源，这一特点是理层为915MHz

5、（美国）和868MHz（欧洲）2个频Wi-Fi等技术无法比拟的；③ZigBee的工作频段带；高频物理层为2.4GHz，全球通用。其中，2.4GHz免使用费，协议免专利费，并且协议栈尺寸小、数频带的物理层提供了16条信道，采用O-QPSK据传输速率低、设备复杂度低，使得ZigBee的开（OffsetQuadraturePhaseShiftKeying，偏移四相相发、使用和维护的成本都比较低。移键控）调制技术，使每条信道能够提供最高[2-4]GPRS技术在通信距离方面优于ZigBee，但设250kbit/s传输速率的数据通路。与其他频带·48·电力系统通信2010，31（207）应用对象3个主要

6、部分。一个ZigBee设备最多可定义240个应用对象，每个应用对象连接一个端点，分别从1到240编号。端点0作为ZigBee设备对象与下层协议栈的接口，端点255负责向其他所有端点广播。3ZigBee的通信机制每个ZigBee设备拥有一个全球唯一的64位图1ZigBee协议结构示意IEEE地址（物理地址），加入网络后又被分配一个Fig.1SchematicdiagramofZigBee随机的16位网络地址。ZigBee通信的本质就是不相比，2.4GHz频带的吞吐量更高、工作时延更小、同设备间端点到端点的连接，端点之间的通信是工作周期更短，因而功耗也最小。通过称之为簇的数据结构实现的。2.2介

7、质访问控制子层ZigBee的设备配置文件（ZDP，ZigBeeDeviceIEEE802.15.4的MAC层定义了全功能设备Profile）定义了所有的命令和响应，这些命令和响（FFD，Full-FunctionDevice）和简化功能设备应以不同标识符的簇体现，即一个簇代表一个具（RFD，Reduced-FunctionDevice）2种设备类型。体的ZDP消息，也就是逻辑设备之间的事务关系ZigBee协议