基于ZigBee的高壓開關柜無線溫濕度監測系統
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協調器通過NLME-NETWORK-FORMA-TION.request原語來啟動一個新網絡的建立過程。然后網絡層請求MAC層對協議所規定的信道或由物理層所默認的有效信道進行能量檢測掃描，以檢測可能的干擾。網絡層收到成功的能量檢測掃描結果后，以遞增的方式對所測量的能量值進行排序，并舍棄那些能量值超出許可范圍的信道。如果網絡層找到了合適的信道，則為新建的網絡選擇一個PAN標識符，接著選擇0x0000作為協調器的網絡地址。當網絡層選定網絡地址后，通過向MAC層發送MLME-START.request原語完成ZigBee網絡的創建過程。ZigBee網絡支持星型網、簇狀網和網狀網3種網絡結構，其中網狀網的任意兩個網絡節點之間都可以進行通信，發送數據報的流程如圖3所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/157604.htm
2.3 低功耗設計
由于高壓開關柜內是一種高電壓、大電流的環境，而且一旦開始工作不能輕易停止，因此終端節點的低功耗特性，也就是一節普通鋰電池能夠維持終端節點正常工作的時間長短是決定整個方案成敗的關鍵。TI公司的ZigBee解決方案從硬件和軟件上保證ZigBee終端節點具有良好的低功耗特性。 ZigBee芯片CC2430是真正意義上的系統單芯片，在單一硅片上集成了處理器內核、射頻收發器和各種外設，根據工作頻率的不同以及外設是否處于工作狀態，CC2430可以工作在PM0，PM1，PM2和PM3四種低功耗模式，流耗依次降低，工作在PM3模式下時，流耗最低可達0.6 A。Z-Stack協議棧也對低功耗做了很好的支持。ZigBee網絡中的終端節點不具備路由功能，處于空閑狀態時，它的射頻部分可以關閉，微處理器可以工作在低功耗的休眠模式。網絡中的其他節點發給終端節點的數據報，可以先存儲在它的父節點，終端節點每次退出休眠模式后，主動詢問它的父節點，是否有它的數據報。Z-Stack協議棧支持LITE sleep和DEEP sleep兩種低功耗實現方式。其中，在LITE sleep模式下，終端節點能主動退出低功耗模式，完成諸如傳感器數據的讀取并發送的任務；在DEEP sleep模式下，終端節點必須由外部中斷信號(如按鍵事件)喚醒。根據實際工程應用的需要，本文的高壓開關柜無線溫濕度監測系統中的終端節點采用 LITE sleep低功耗模式。
3 現場試用結果
本文設計的基于ZigBee無線網絡技術的溫濕度監測系統在變電所的電容式高壓開關柜內進行了現場試用，安裝情況如圖4所示。每個開關柜內布置 8～10個ZigBee終端測試節點，用于測試開關觸點和母線連接部位的溫濕度，整個配電室內的所有測試節點通過路由節點組成一個ZigBee網絡。終端測試節點大部分時間處在休眠狀態，每隔5 min醒來1次，讀取傳感器溫濕度值，并發往ZigBee網絡中的協調器節點，協調器可以通過串口、以太網或GPRS等多種接口方式將測量數據發往后臺管理數據庫。系統在不更換終端節點電池的前提下，已經連續正常工作10個月，預計可以正常工作3年以上。
4 結 語
本文針對高壓開關柜開關觸點和母線連接等部位溫濕度監測的迫切性及工程現場的特點，提出了一種基于ZigBee技術的無線溫濕度監測系統，實現對開關柜內關鍵點位溫濕度監測，有效地防止了重大事故的發生。系統實現成本低廉、安裝方便、終端節點功耗低、工作穩定、具有很強的工程實用性和市場推廣價值。
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