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1.1 概述
當前,全球范圍內智能電網建設正逐步展開,供電公司在構建新一代AMI(先進計量體系)系統時,都會考慮采用多種通信技術混合組網的方式,以克服現有技術固有的一些不足,從而達到滿足系統性能和投資回報的要求。這些AMI系統要求包括:直接與每個表計通訊的高可靠性雙向信道、極高的單次抄讀成功率、實時快速的系統響應、足夠的數據帶寬遠程斷/送電、無卡遠程預付費、未來費率的遠程調整等。當然,最重要的是可以通過降低線損、提高效率而獲得很高的投資回報。
盡管目前國內涉及自動抄表領域的廠家很多,并且產品復雜多樣,但通過綜合比較發現,自動抄表系統的基本構架如圖。
其中,上位機是放置在管理部門或監控中心的計算機系統;集中器是區域集中數據的裝置;采集器是分區采集電表數據的裝置。這個系統組網方案中,上段信道可以采用有線市話、無線通信(包括GPRS/CDMA)、光纖通信等等,這些信道的可靠性勿庸置疑。然而現在自動抄表系統的通信問題多出在下段信道,也就是從集中器到電表這一段。這一段信道用量大,爭論也最激烈。
現有的一些所謂的“最后一公里”技術,例如:低壓電力線載波(PLC),RS485有線通訊都存在各種各樣的弊端。(見表1)
隨著無線通信技術的不斷發展,近年來出現了面向低成本設備無線聯網要求的技術,稱之為ZIGBEE,它是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線通信技術,主要適合于自動控制、遠程控制領域及家用設備聯網。
由于ZIGBEE的優越特性,基于ZIGBEE技術的無線組網是一種比較合適的下行信道的實現手段。適合應用于一些短距離的無線網絡的組網,例如寫字樓、辦公樓、宿舍樓、工廠等無線抄表網絡,適用于企業內部能耗監測及管理系統,尤其適用于一些布線困難舊樓改造的能耗管理系統中。而若將其與成熟的工業以太網和GPRS/CDMA上行信道結合,與后臺管理主站組成一個完整的集抄和監控系統,則可以為遠程管理提供一個有效的解決方案。
表1. ZIGBEE與其他“最后一公里”技術的比較
PLC | RS485 | ZIGBEE無線 | |
建網難度 | 簡單 | 困難 | 簡單 |
一次性投資 | 小 | 一般 | 較大 |
運行維護 | 困難 | 比較困難 | 容易 |
通信速度 | 低 | 高 | 高 |
可靠性 | 差 | 一般 | 好 |
實時監控 | 不能 | 能 | 能 |
1.2
ZIGBEE技術特點
ZIGBEE協議基于IEEE 802.15.4標準,從2004年發布ZIGBEE
V1.0到最新的增加了ZIGBEE-PRO擴展指令集的ZIGBEE2006版本,ZIGBEE功能不斷強大。ZIGBEE具備強大的設備聯網功能(見圖2),它支持3種主要的自組織無線網絡類型,即星型結構(Star)、網狀結構(Mesh)和樹型結構(Cluster
Tree),特別是網狀結構,具有很強的網絡健壯性和系統可靠性。與目前普遍應用的wi-Fi、Bluetooth等短距離無線通訊技術相比較,ZIGBEE的特點主要有:
1.3
ZIGBEE無線通信抄表系統的體系結構
圖3為無線通信抄表系統網絡拓撲圖,整個網絡主要由四部分組成:計量儀表、本地無線通信網絡、遠方通信網絡以及數據交換設備。ZIGBEE無線通信抄表系統的體系結構也繼承了無線通信抄表系統,它的結構與無線抄表系統大致一樣,整個網絡也由計量儀表、ZIGBEE采集器(負責與計量儀表之間的通信)、ZIGBEE網絡終端(負責與上層通訊網絡的對接,譬如工業太網等)、上層通信網絡和數據交換存儲設備。ZIGBEE無線通信抄表系統一般采用的組網方式是MESH的網狀網絡,MESH網絡能更好得保證通信質量,保證單一節點出現故障時不影響其他節點通信狀態。
圖4 ZIGBEE無線集抄系統單個子網組成示意圖
1.5 性能參數
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ANEZB-485 | ANEZB-GTW | |
ZIGBEE采集器 | ZIGBEE網絡終端 | ||
無線 | |||
頻率范圍 | 2.41GHz~2.48GHz | ||
RF信道 | 16 | ||
接收靈敏度 | -94dbm | ||
發射功率 | -27dbm~25dbm | ||
天 線 | 外置SMA天線 | ||
網絡拓撲 | 網狀 | ||
尋址方式 | IEEE802.15.4/ZIGBEE標準地址 | ||
網絡容量 | 最大255個節點 | ||
通信接口 | |||
通信接口 | RS485 | 工業以太網 | |
波特率 | 9600bps(默認)、4800bps、2400bps、1200bps可選; | ||
通信協議 | MODBUS-RTU協議 | ||
LED指示 | |||
網絡狀態指示 | 綠燈 | ||
POWER指示 | 紅燈 | ||
數據指示 | 綠燈 | ||
電源 | |||
輔助電源 | 220V AC | ||
功耗 | 4W | ||
電磁兼容 | 浪涌電壓4000V | ||
快速瞬變群脈沖4000V | |||
靜電8000V | |||
機械尺寸 | 89*76*74 | ||
工作溫度 | -20℃~65℃ | ||
儲藏溫度 | -40℃~85℃ |
1.6接線方式
1.6.1
ZIGBEE采集器
聯 系 人:陳璐
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