ZigBee在電力系統溫度測量中的應用
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發電廠、變電站的高壓開關柜中的母線眾多。網絡傳感器需要大量分布，監控數據量大以及實時性要好等特點。ZigBee網絡采用片狀和網狀網絡結構，最多可組成 65000個節點的大網，可以滿足網絡傳感器節點的需求，但在 ZigBee協調器（主節點）與 ZigBee路由， ZigBee網關之間的線路傳輸的數據量大，而速率最高僅為250kbps，滿足不了該系統要求。并且 ZigBee網絡采用CSMA／CA的媒質訪問控制機制、確認幀的應答方式和 CRC-16 ITU的校驗機制。所有節點在一個網絡中，那么沖突域很大，影響傳輸效果。
為提高骨干網的傳輸效率，減小無線網絡傳輸信號碰撞，縮短延時時間，更有利于提高數據傳輸效率，方便系統管理與維護。在設計該系統時對網絡做了兩點改進：
一、把整個無線傳感器網絡分成多個子網，把蜂窩網絡結構引入到 Zigbee網絡中，如圖，每一個六邊型區域構建一個 ZigBee網絡，如圖 5蜂窩網絡結構（小區制），相鄰區域使用不同的頻率，不相鄰區域可以使用相同的頻率。根據 IEEE 802.15.4-2003協議（共規定了 27個通信信道： 868MHz有 1個，速率為 20kbps；915MHz有 lO個，速率為40kbps； 2.45GHz有16個，速率為 250kbps。[1]），ZigBee網絡頻率采用 2.45GHz， 16個通信信道足夠，這樣滿足了系統的需求，也不浪費無線頻率資源。并根據系統安裝的情況和用戶的配置，由 ZigBee網絡管理器負責進行管理。本文引用地址：http://www.104case.com/article/157891.htm
二、子網與監控管理子系統之間的骨干網，根據工業現場的條件采用以太網或高速 RS-485網絡傳輸。采用各種網絡的長處在實際應用中得到了良好的效果。
4.2可靠性設計
在該系統中溫度傳感器節點與ZigBee網絡管理器之間的數據通信是基于ZigBee無線網絡的。在無線傳輸過程中，由于受傳輸距離、現場狀況等許多可能出現的因素的影響，傳感器節點與ZigBee網絡管理器之間通信常會發生無法預測的錯誤。為了使系統能夠可靠地通信，在設計ZigBee通信協議棧時需考慮數據傳輸的可靠性。
1.在物理層對發送數據進行CRC校驗以保證傳輸的正確性。 2. MAC層數據通信采用GTS模式，保證ZigBee無線網絡中數據通信的可靠性。
3.傳輸層提供可靠傳輸服務，要求接收方響應確認幀。
4.傳感器節點調用ZigBee協議棧應用層數據服務接口，便可將溫度數據傳輸到ZigBee網絡管理器。 5. ZigBee網絡管理器和監視中心主機之間數據通信是基于以太網網絡（或RS-485）的， ZigBee網絡管理器采用 AX88796以太網控制器（或工業級 MAX485）芯片實現數據傳輸，它們的各種機制和算法保證了數據可靠傳輸。
無線溫度傳感器節點和ZigBee網絡管理器都有看門狗，硬件電路進行了抗干擾設計。系統數據庫采用穩定可靠的實時數據庫Infoplus，管理終端與服務器分開，保證系統穩定可靠運行。
4.3節點低功耗設計
在電力母線測溫系統中，傳感器節點安裝后，需要持續工作很長時間，高能量電池的選擇是必要的，但節點的節能是一個更加重要的問題。降低溫度采集器的能耗，主要通過選擇低功耗芯片，減少芯片工作時間：采用內部集成符合 IEEE802.15.4標準的 2.4GHz的射頻 (RF)收發器的CC2430無線單片機和數字溫度傳感器 DB18B20芯片，可滿足傳感器網絡對低功耗的要求；CPU以最快的速度執行任務，然后進入休眠模式，通過中斷喚醒單片機和射頻收發器。設計 ZigBee通信協議棧，各層均實現節能機制，降低節點的能耗，盡量降低信號的發射功率。信號發射功率的降低會導致發送節點的功耗下降。MAC層數據通信采用GTS模式，在保證時隙內發送數據，其它時隙可以進入休眠模式。芯片還采用了CSMA-CA技術來避免數據發送時的競爭和沖突[5]，也減少了不必要的能量消耗。經過測算，選用高能量的電池，該無線溫度傳感器可以工作十年左右。5 結束語
該無線溫度傳感器網絡以ZigBee網絡通信為核心，結合蜂窩網絡結構和高速局域網的優點,減少信號碰撞，增強系統骨干網的傳輸能力。采用低成本、低功耗無線單片機 CC2430、數字溫度傳感器獲取數據，理想地實現了高壓測溫一次設備和二次監測設備的電隔離、保證系統的安全可靠性。實現了高壓母線溫度數據的自動化測量，很好的解決了高壓環境下，母線溫度檢測的問題。系統工作穩定可靠、檢測精度高，速度快，且具有無線數據通信靈活方便等特點。隨著 ZigBee網絡的快速發展，將更加適用于工業現場環境、監測封閉空間和其它需要多點監測的特殊場合。
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