3.2 ZigBee采集器 见图3.2

　　3.3 ZigBee网络终端 见图3.3

　　四 ZigBee(物联网)无线网络电能管理系统

　　不管是有线还是无线，电能管理系统总会受到环境、距离和场合等因素的影响而各有其不同的解决方案。基于ZigBee(物联网)无线网络电能管理系统也不会脱离这个约束，它也会由环境、距离和场合等因素的影响而异，有不同的解决方案。由于ZigBee的定位是短距离的通信，应用于写字楼、办公楼、宿舍楼、工厂等无线抄表网络时，它所考虑的因素相对要少。

　　图4为ZigBee无线集抄系统单个子网组成示意图，整个系统前面阐述的系统体系结构的组成一样，主要由上行网络工业以太网和下行网络ZigBee无线局域网络组成。整个子网主要由电表、ZigBee采集器以及ZigBee网络终端组成。电表可以采用ACREL的1352系列卡式电能表和ACR网络仪表等，它们与ZigBee采集器之间采用RS485通讯，采用MODBUS通信协议;ZigBee采集器下面多可以连接32个表;由于MODBUS地址有限，整个ZigBee子网中多能连接255个表;为了保障通信连接的可靠性，有的时候要视环境和距离的情况，需要多加几个路由功能的网络节点(ZigBee采集器配置成路由功能)，以保证有些孤远节点的通信正常;另外考虑到无线网络的拥塞度和实时性传输，建议整个子网中的无线节点(即ZigBee采集器)的个数不应大于60个，这样能保证网络中的通信质量。每个ZigBee子网都有各自的ID识别和频段的划分，这样可以帮助扩充更多的表计数。

　　五 应用实例

　　图5.1为ZigBee能源管理系统，远程通信网络采用工业以太网络，网络中电表的通信协议采用MODBUS-RTU协议。整个系统中监控主机通过以太网按照TCP/IP协议把MODBUS-RTU命令数据传递给ZigBee网络中心节点，网络中心节点再通过单点对多点的通信模式，以广播的方式把命令数据帧传递给ZigBee无线网络中的各个ZigBee采集器，通过ZigBee采集器传递给485总线上的各个表计，如果表计的地址与命令帧中所涉及的地址吻合，则做出相应的数据回复，通过原路返回给监控主机。

　　整个系统可以监测整个厂区或整幢楼宇等的各个分项的电能计量，譬如一个厂区路灯耗电量、各个办公室的耗电量、各条生产线的耗电量等等，还可以以报表的形式分析该工厂在一段时时间内的各个分项能耗占总能耗的百分比，以便工厂了解这段时间里的各个分项的能耗，以制定出往后能耗管理方案，已达到节能减耗的效果。

　　目前整个系统在江苏安科瑞实施运行，按照分项计量的原则，把厂区内的各路进线和出线进行分项计量，图5.2就是该厂区的配电图，整个系统对所有的进线回路进行监控，并全部使用ZigBee采集模块进行数据采集监控，其中包含电流、电压、电能等参数，及一些简单的开关量的控制。系统还对一些支路进行监视，譬如生产线、办公楼、空调等等进行全方位的监视，这样方便工厂了解各项数据，以便制定更详细的节能方案。

　　该项目整个ZigBee能源管理系统采用的无线模块为21个，包括各类表记82个块。图5.3为ZigBee能源管理系统中的通信图，它列出了整个系统包含的所有表计。其中配电室的14个表通过485总线连接到一个ZigBee采集模块进行无线通信，各个空调插座由于比较分散，各采用一个ZigBee采集模块，等等。具体视表计的离散情况，集中在一起的用485总线连接一个模块，分散的分别连接一个模块。以这样的方式比较灵活，减少布线带来的困难。

　　整个系统运行良好，已经在现场运行了一段时间。图5.4为一段时间内主进线电流趋势图，它实时反映了工厂这段时间内的电流情况，从而反映整个厂区的负荷情况。

　　图5.5为一段时间内的进线回路各项参数的具体数值，它详细地记录了进线回路电压、电流、有功电能、无功能电能、功率因素、频率参数。整个厂区各回路电能汇总如图5.6所示，它记录了一段时间内各个回路的耗电情况，包括各回路进行柜的总电能及分支电能。

　　六 系统报价

　　七 结束语

　　ZigBee技术在2004年就被列为当今世界发展快，市场前景广阔的十大新技术中的一个，ZigBee(物联网)无线网络省电、可靠、成本低、容量大、安全，可广泛应用于各种自动控制领域。