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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)

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4 基于ZigBee電能管理系統(tǒng)的應(yīng)用

如圖7所示為ZigBee電能管理系統(tǒng)，本文遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)采用工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中電表的通信協(xié)議采用MODBUS-RTU協(xié)議。整個(gè)系統(tǒng)中監(jiān)控主機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)按照TCP/IP協(xié)議把MODBUS-RTU命令數(shù)據(jù)傳遞給ZigBee網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn)再通過(guò)單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信模式，以廣播的方式把命令數(shù)據(jù)幀傳遞給ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)ZigBee采集器，通過(guò)ZigBee采集器傳遞給485總線上的各個(gè)表計(jì)，如果表計(jì)的地址與命令幀中所涉及的地址吻合，則做出相應(yīng)的數(shù)據(jù)回復(fù)，通過(guò)原路返回給監(jiān)控主機(jī)。

圖7ZigBee電能管理系統(tǒng)

本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201612/331575.htm整個(gè)系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)整個(gè)廠區(qū)或整幢樓宇等的各個(gè)分項(xiàng)的電能計(jì)量，譬如一個(gè)廠區(qū)路燈耗電量、各個(gè)辦公室的耗電量、各條生產(chǎn)線的耗電量等等，還可以以報(bào)表的形式分析該工廠在一段時(shí)時(shí)間內(nèi)的各個(gè)分項(xiàng)能耗占總能耗的百分比，以便工廠了解這段時(shí)間里的各個(gè)分項(xiàng)的能耗，以制定出往后能耗管理方案，已達(dá)到節(jié)能減耗的效果。

目前整個(gè)系統(tǒng)在江陰某制造企業(yè)實(shí)施運(yùn)行，按照分項(xiàng)計(jì)量的原則，把廠區(qū)內(nèi)的各路進(jìn)線和出線進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量，圖8就是該廠區(qū)的配電圖，整個(gè)系統(tǒng)對(duì)所有的進(jìn)線回路進(jìn)行監(jiān)控，并全部使用ZigBee采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集監(jiān)控，其中包含電流、電壓、電能等參數(shù)，及一些簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)量的控制。系統(tǒng)還對(duì)一些支路進(jìn)行監(jiān)視，譬如生產(chǎn)線、辦公樓、空調(diào)等等進(jìn)行全方位的監(jiān)視，這樣方便工廠了解各項(xiàng)數(shù)據(jù)，以便制定更詳細(xì)的節(jié)能方案。

圖8 廠區(qū)配電圖

目前，整個(gè)ZigBee無(wú)線電能管理系統(tǒng)采用的無(wú)線模塊為21個(gè)，包括各類(lèi)表記82個(gè)塊。圖9為ZigBee無(wú)線電能管理系統(tǒng)中的通信圖，它列出了整個(gè)系統(tǒng)包含的所有表計(jì)。其中配電室的14個(gè)表通過(guò)485總線連接到一個(gè)ZigBee采集模塊進(jìn)行無(wú)線通信，各個(gè)空調(diào)插座由于比較分散，各采用一個(gè)ZigBee采集模塊，等等。具體視表計(jì)的離散情況，集中在一起的用485總線連接一個(gè)模塊，分散的分別連接一個(gè)模塊。以這樣的方式比較靈活，減少布線帶來(lái)的困難。

圖9ZigBee無(wú)線電能管理系統(tǒng)通信圖

整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行良好，已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行了一段時(shí)間。圖10為一段時(shí)間內(nèi)主進(jìn)線電流趨勢(shì)圖，它實(shí)時(shí)反映了工廠這段時(shí)間內(nèi)的電流情況，從而反映整個(gè)廠區(qū)的負(fù)荷情況。

圖10一段時(shí)間內(nèi)主進(jìn)線電流趨勢(shì)圖

圖11所示為一段時(shí)間內(nèi)的進(jìn)線回路各項(xiàng)參數(shù)的具體數(shù)值，它詳細(xì)地記錄了進(jìn)線回路三相電壓、電流、有功電能、無(wú)功能電能、功率因素、頻率參數(shù)。整個(gè)廠區(qū)各回路電能匯總?cè)鐖D12所示，它記錄了一段時(shí)間內(nèi)各個(gè)回路的耗電情況，包括各回路進(jìn)行柜的總電能及分支電能。

圖11一段時(shí)間內(nèi)的進(jìn)線回路各項(xiàng)參數(shù)

圖12各回路電能匯總

5 總結(jié)

隨著無(wú)線通信及ZigBee技術(shù)的迅速發(fā)展，基于ZigBee的電能管理系統(tǒng)也將漸漸得到人們的關(guān)注。ZigBee可以很好的解決有線通信方式布線難度大、成本高、不易維護(hù)和升級(jí)等問(wèn)題，而且組網(wǎng)靈活性很高，在電能管理系統(tǒng)中應(yīng)用前景非常廣泛，而且在智能電網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)也有著廣泛的應(yīng)用前景。

本文介紹的ZigBee無(wú)線模塊在ZigBee無(wú)線電能系統(tǒng)中得到了成功的應(yīng)用，整個(gè)系統(tǒng)很好地對(duì)廠區(qū)中各路進(jìn)線回路進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，并能真實(shí)的反映廠區(qū)的負(fù)荷情況，將為節(jié)能減排做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。而為了使ZigBee無(wú)線電能管理系統(tǒng)能更好地發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)，還需不斷優(yōu)化系統(tǒng)中的軟硬件設(shè)備。

文章來(lái)源于：《電氣傳動(dòng)自動(dòng)化》2011年3期。

參考文獻(xiàn)：
[1]王權(quán)平,王莉. 通訊世界，2003（4）.
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[5]胡平平,王東興,王晶杰. ModBus 協(xié)議在無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用, 2005, 41(17): 211-214.(end)

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