基于Zigbee的无线热网监控系统研究

金色传说

摘要:Zigbee是一种低成本 、低能耗、全双工的无线通信协议。介绍了基于Zigbee 的无线热网远程监控系统的研究背景、总
3 e) z% \! [0 ^6 V, b. I2 q体结构设计,阐述了Zigbee 无线控制器实现的功能和软硬件结构以及上位机实现的功能。对目前热网监测系统中存在的
问题提出了一种可行的解决方案。
关键词:Zigbee;无线;热网;监控系统.
+ R5 t/ l; x4 V! y' Z. U随着对供热系统节能研究的深人,热计量与温度控制已成
$ P5 P- w8 u1 P' s" e" f为当前暖通行业关注与研究的焦点,具有较高的技术含量,是一
7 q5 q- R* w6 B& u个高科技有效应用于有关国计民生的典范,具有广阔的市场空
间“”。对大庆市现有热网监测系统调研发现,以Modem有线方
3 \; e( \) R7 U0 P- h) c% s  q式为主的在线参数监测,在使用过程中出现拨号音扰民和电话
费分摊等问题,事实证明现有系统已经不能满足供需方的需求。
; Y5 U- C/ F1 i: ?4 G/ @9 s: G  D本研究基于对大庆热力公司现状的分析,采用无线通信的方式，
通过对CPRS无线通信模块和Zigbee射频模块的控制进行温
度流量和压力数据的传输与交互,为智能热量表和智能温控阀
1 V* H) v. v* K! _. b% T8 j; _1 D预留了接口,解决了使用Modem过程中存在的问题,而使用智
$ Z2 {+ l7 Z' W$ q2 E9 _4 y能热量表计量和使用智能温控阀控制可以解决热计量不透明的
问题,为最终实现温度的实时监控计量提供前提条件。
1 Zigbee 技术简介
. P$ D: F0 i' \  P: v& {% g. ?4 S传感和控制设备的通信并不需要高的带宽,但是要求低的
' c1 [' M. w3 |# n2 e6 {- u! C反应时间,非常低的能量消耗,以及大范围的设备分布。Zigbee
/ Q: Q$ m2 |2 Z/ f# p/ R7 X, u协议正是为无线网络中传感和控制设备之间的通信提供了一个
极好的解决标准。
3 q' v! I: u: O: I; t* yZigbee是- -种短距离架构简单、低消耗功率与低传输速率
的无线通信技术，其传输距离约为几十米,使用频段为免费的
1 x/ o2 w8 M6 O) g2.4 GHz频段,传输速率为20 ~ 250 KB/s网路架构具有Master/
Slave属性,并可双向通信。在标准规范制订方面,主要是IEEE
- P- i, n& N9 l: T
; Z7 `3 L9 @' N802. 15.4小组与Zigbee Alliance两个组织,两者分别制订硬件
' M  `6 [) ~+ }/ ^6 _1 [与软件标准。Zigbee联盟制订Zigbee可支持星形树形和网状
3种网路架构。相对于其他无线网络技术,它更适合于组建大
/ Q& u: |1 W: E# @( T& Z$ g$ w范围的温度监控系统将Zigbee技术应用到集中供热监控系统
% b( Y9 A- z6 I! \中将有非常诱人的前景。
2系 统功能与结构设计
2.1系统功能
* t: B" F4 G6 U8 s+ k0 Y监控系统可对热网的运行实时监视测量、记录热网运行参
* A* n0 _- O$ U- D7 `/ M/ @数并进行参数(温度、压力和流量)的超限报警;完成日常的管
理工作,包括报表的生成和打印,热网计量管理,控制器的工作
参数设定,远程数据采集,运行数据的汇总和综合分析和历史数
! R$ @( U) \1 ~+ \, c& U据的备份等功能。通过对热网进行自动控制,使整个系统供热
9 I7 l7 }% D' b2 r' w4 q* `, n均均,满足舒适性要求，同时减少热量消耗,达到节能的目的,为
最终实现“热"的商业化和市场化提供前提条件。
2.2系统结构
% k2 q. V" V1 e+ ?' y% [" [+ _整个系统总体上可以分为3层:管理层、采集控制层和现场
% Y# M3 O3 U. f9 H% K仪表层,而现场仪表层又可以分为Zigbee总节点和Zigbee分节
点,如图1所示。
2.2.1 管理层
管理层位于热力公司主站,由以工业控制机为核心的网络
组成,工业控制机全天候运行。工业控制机既是调度中心的服
务器,同时相对于各采集控制站点来说,又是客户机。服务器邇
过ADSL实时采集、存储来自各客户机站点的数据,并对各站点
运行情况进行实时监控。
' W1 }( g7 k. E1 Q2.2.2 采集控制层
采集控制层位于各热力公司分站，实时采集、存储、监视和
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传感和控制设备的通信并不需要高的带宽