物联网(igbee) 合同能源管理.doc

物联网（Zigbee）合同能源管理 周 中1 张 婷2 上海安科瑞电气股份有限公司 上海 嘉定 201801 1 概述 随着无线通信技术的不断发展，近年来出现了面向低成本设备无线联网要求的技术，称之为Zigbee，它是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适合于自动控制、远程控制领域及家用设备联网。 由于Zigbee的优越特性，基于Zigbee技术的无线组网是一种比较合适的下行信道的实现手段。适合应用于一些短距离的无线网络的组网，例如写字楼、办公楼、宿舍楼、工厂等无线抄表网络，适用于企业内部能耗监测及管理系统，尤其适用于一些布线困难旧楼改造的能耗管理系统中。而若将其与成熟的工业以太网和GPRS/CDMA上行信道结合，与后台管理主站组成一个完整的集抄和监控系统，则可以为远程管理提供一个有效的解决方案。Zigbee与其他最后一公里通讯技术比较见表1。 Zigbee与其他“最后一公里”技术的比较 表1 PLC RS485 Zigbee无线 建网难度 简单 困难 简单 一次性投资 小 一般 较大 运行维护 困难 比较困难 容易 通信速度 低 高 高 可靠性 差 一般 好 实时监控 不能 能 能 2 Zigbee技术特点 Zigbee协议基于IEEE 802.15.4标准，从2004年发布Zigbee V1．0到必威体育精装版的增加了Zigbee-PRO扩展指令集的Zigbee2006版本，ZIGBEE功能不断强大。Zigbee具备强大的设备联网功能(见图2)，它支持3种主要的自组织无线网络类型，即星型结构(Star)、网状结构(Mesh)和树型结构(Cluster Tree)，特别是网状结构，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。与目前普遍应用的wi-Fi、Bluetooth等短距离无线通讯技术相比较，Zigbee的特点主要有： 图2 Zigbee网络拓扑分类 (1)工作周期短、收发信息功耗较低，并且RFD(Reduced Function Device，简化功能器件)采用了休眠模式，不工作时都可以进入睡眠模式。 (2)低成本。通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10)，降低了对通信控制器的要求，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32KB代码，子功能节点少至4 KB代码。 (3)低速率、短延时。Zigbee的最大通信速率达到250 kb／s(工作在2．4 GHz时)，满足低速率传输数据的应用需求。Zigbee的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms，进一步节省了电能。相比较，蓝牙需3～10 S、Wi-Fi需3 S。 (4)近距离，高容量。传输范围一般介于10～100 m，在增加RF发射功率后，亦可增加到1~3 km。这指的是相邻节点间的距离，若通过路由和节点间通信的接力，扩展后达到几百米甚至几公里。Zigbee可采用星状、片状和网状网络结构。由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点。 (5)高可靠性和高安全性。Zigbee的媒体接入控制层(Medium Access Control，MAC)采用CSMA/CA的碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突。Zigbee还提供了3级安全模式，包括无安全设定、使用接人控制清单防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AdvancedEncryption Standard，AES)的对称密码，以灵活确定其安全属性。 (6)免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗(Industrial Scientific Medical，ISM)频段，分别为2．4 GHz(全球)、915 MHz(美国)和868 MHz(欧洲)。 3 Zigbee性能参数 Zigbee采集器/终端主要参数见表3。 表3 型号 参 数 ANEZB-485 Zigbee采集器 ANEZB-GTW Zigbee网络终端 无线 频率范围 2.41GHz~2.48GHz RF信道 16 接收灵敏度 -94dbm 发射功率 -27dbm~25dbm 天 线 外置SMA天线 网络拓扑 网状 寻址方式 IEEE802.15.4/Zigbee标准地址 网络容量 最大255个节点 通信接口 通信接口 RS485 工业以太网 波特率 9600bps（默认）、4800bps、2400bps、1200bps可选； 通信协议 MODBUS-RTU协议 LED指示 网络状态指示 绿