Zigbee在風(fēng)力發(fā)電站無(wú)線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

　　達(dá)坂城風(fēng)電一場(chǎng)目前使用RS232-20mA電流環(huán)、RS232-RS485兩種方式，主要使用前者。電流環(huán)的特點(diǎn)是使用電流的通斷表示1和0，就像電報(bào)，但風(fēng)機(jī)的監(jiān)控需雙向通訊，因而發(fā)送使用一個(gè)回路，接收使用另一個(gè)回路。回路把若干臺(tái)風(fēng)機(jī)串接起來(lái)，形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，環(huán)的起點(diǎn)和終點(diǎn)匯集到中央控制室里的RS232-電流環(huán)轉(zhuǎn)換模塊，與監(jiān)控計(jì)算機(jī)連接。這種通訊網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是線路多（要4條線），風(fēng)機(jī)端接線復(fù)雜。我們經(jīng)常被電纜故障所困擾，排除非常麻煩，而且容易接錯(cuò)線。希望開發(fā)一種模塊，把風(fēng)機(jī)處的電流環(huán)信號(hào)轉(zhuǎn)成無(wú)線信號(hào)直接發(fā)到中央控制室，不知是否可行。要求：雙向通訊，距離在1500米-3000米。抗干擾和惡劣天氣。

二、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與特點(diǎn)

　　Zigbee風(fēng)能無(wú)線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)單元和Zigbee無(wú)線中繼站兩大部分。風(fēng)力發(fā)電機(jī)RS232/485接口、4-20mA電流環(huán)RS232/485接口接口配置zigbee無(wú)線收發(fā)模塊（SC8836A或b）組成。采集數(shù)據(jù)通過(guò)Zigbee無(wú)線發(fā)射模塊傳輸?shù)絲igbee中繼站（SC8836B），無(wú)線中繼站再將采集數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)文件，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和加密后將數(shù)據(jù)傳至與串口連接的GPRS無(wú)線終端上，再經(jīng)過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)發(fā)送到中國(guó)移動(dòng)的內(nèi)部網(wǎng)（CMNET）。然后中國(guó)移動(dòng)通過(guò)GPRS服務(wù)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀nternet上，并且去尋找在Internet上的一個(gè)指定的中心服務(wù)器。

　　A. 風(fēng)能發(fā)電機(jī)采用RS485/RS232/TTL可選與zigbee無(wú)線數(shù)傳模塊SC8836A或SC8836b互聯(lián)。

　　B. 控制PC或遠(yuǎn)傳中繼模塊與油井距離如在1000～1500米左右，可采用SC8836b作為接受點(diǎn)，與計(jì)算機(jī)COM口接。

　　C. 如風(fēng)力發(fā)電站范圍很大，方圓幾公里甚至幾十公里范圍，可采用雙層布網(wǎng)方式，在區(qū)域內(nèi)采用遠(yuǎn)距離中心模塊，SC8836B組建通訊骨干網(wǎng)絡(luò)。保證每個(gè)風(fēng)能發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)在信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，風(fēng)能發(fā)電機(jī)配置無(wú)線模塊與骨干模塊通訊。SC8836B之間可以自組網(wǎng)，只要互相在信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)可組成星形、簇型、鏈型、組合型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

　　D. 為保證通訊的穩(wěn)定性及抗干擾性，建議在中心采集模塊安裝在高處。

　　E. 如需通訊范圍更遠(yuǎn)，可配置高增益天線。

　　F. 通訊距離見(jiàn)下文通訊距離表

　　G. 現(xiàn)場(chǎng)供電可采用外接電源或太陽(yáng)能供電。

　　H. 數(shù)據(jù)采集前端設(shè)備（與控制PC連接或移動(dòng)數(shù)傳模塊）采用RS485（RS232）與計(jì)算機(jī)互聯(lián)。或直接通過(guò)SC8836B將數(shù)據(jù)通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)（GPRS/CDMA）傳送至遠(yuǎn)端監(jiān)控中心。

三、產(chǎn)品介紹：

　　1、主要產(chǎn)品介紹

　　上海數(shù)傳信息科技有限公司的所有模塊使用的都是2.4Ghz頻段，直序擴(kuò)頻（DSSS）的通信方式;所有模塊本身都具有不可更改的獨(dú)一無(wú)二的，64位的身份編號(hào)。它們組成滿足不同實(shí)際需要的無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

　　它們的特點(diǎn)是：

　　（1） 集成度高，因而可靠性高而且體積小;

　　（2） 功耗低，電池壽命長(zhǎng)，特別是利用產(chǎn)品獨(dú)創(chuàng)的專利電源管理技術(shù);

　　（3） 由于使用了抗干擾DSSS通信技術(shù)，具有用戶一致公認(rèn)的工作穩(wěn)定性和可靠性;

　　（4） 傳輸距離遠(yuǎn)，使用0.1瓦的發(fā)射功率，雙向通信距離可達(dá)8公里，可自動(dòng)中繼，比傳統(tǒng)數(shù)傳電臺(tái)，具有更高的工作穩(wěn)定性和可靠性，大大節(jié)約了成本，并可與其它有線或無(wú)線公網(wǎng)對(duì)接;

　　（5） 使用十分方便，用戶可以通過(guò)有線或無(wú)線（遠(yuǎn)距離修改）的方式，自己更改數(shù)傳模塊的ID號(hào)，發(fā)射功率，頻 道,PN碼和波特率等。產(chǎn)品同時(shí)提供多種接口（多路TTL電平，RS232, RS485）,供用戶選擇;

　　（6） 具有多點(diǎn)組網(wǎng)功能，大大增加了無(wú)線傳輸?shù)母采w范圍，不需要向運(yùn)營(yíng)商支付網(wǎng)絡(luò)使用費(fèi);

　　（7） 可低成本的實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（無(wú)數(shù)量限制）的數(shù)據(jù)采集和控制，并通過(guò)遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸模塊，以及自組網(wǎng)絡(luò)，傳往控制中心;

　　（8） 利用我們的專利技術(shù)，在許多場(chǎng)合下可替代GPS，低成本的實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)目標(biāo)的定位跟蹤;

　　（9） 采用批量化生產(chǎn)和銷售的方式，大大降低了產(chǎn)品成本，給系統(tǒng)集成商預(yù)留了充足的利潤(rùn)空間;

　　（10）產(chǎn)品經(jīng)過(guò)國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)的測(cè)試，以及眾多用戶通過(guò)長(zhǎng)期使用測(cè)試和比較后得到最后的認(rèn)可。

　　2、數(shù)傳Zigbee產(chǎn)品收發(fā)距離對(duì)照表

　　3、設(shè)備主要參數(shù)說(shuō)明：

　　1、模塊圖片

　　（1） 終端模塊SC8836A型照片：40 mm x 19 mm ————注意：安裝時(shí)模塊PCB ”S”天線下面不應(yīng)有金屬

　　（2） 終端模塊SC8836b型照片：尺寸：42 mm x 25 mm————-注意：安裝時(shí),模塊PCB “F”天線下面不應(yīng)有金屬

　　（3） 防水外殼 照片：尺寸：34 x 58 x 84 mm

　　（4） 中心數(shù)據(jù)采集控制模塊SC8836b照片：尺寸：如下圖中所示

　　2、模塊參數(shù)指標(biāo)：

　　（1） 終端模塊A 型（SC8836A）：

　　尺寸大小：40 x 19 x 3 mm

　　A. 可實(shí)現(xiàn)雙向收發(fā)通信（可以使用多頻道工作）;

　　B. 使用抗干擾DSSS技術(shù)，2.4G免費(fèi)頻段，3822個(gè)信道;

　　C. 波特率：250kbps,125kbps,……19.2kbps,…..1.2 kbps（可調(diào)）

　　D. 每個(gè)信道帶寬1 Mhz

　　E. 使用PCB天線，對(duì)應(yīng)中心數(shù)據(jù)采集模塊的可視雙向通信距離：250米（發(fā)射）/1500m米（接收）;

　　F. 最大發(fā)射功率3毫瓦（4dBm）;最大發(fā)射電流35mA;最大接收電流25mA;

　　G. 供電電壓：3 – 3.6V

　　H. 睡眠電流：< 5uA;

　　I. 接收靈敏度 -97 dBm - 13 dBm （信噪比增益） = -110 dBm

　　J. 控制單片機(jī)：Atmega88;

　　用戶可根據(jù)自己需要對(duì)使用頻率，波特率，發(fā)射功率，蘇醒周期等進(jìn)行選擇調(diào)整;

　　（2） 終端模塊 b 型（遠(yuǎn)距離）：（SC8836b）：

　　尺寸大小：42 x 25 x 3 mm

　　A. 可實(shí)現(xiàn)雙向收發(fā)通信;

　　B. 使用抗干擾DSSS技術(shù)，2.4G免費(fèi)頻段，3822個(gè)信道;

　　C. 波特率：250kbps,125kbps,……19.2kbps,…..1.2 kbps（可調(diào)）

　　D. 每個(gè)信道帶寬1 Mhz

　　E. 使用PCB天線，對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集模塊的可視通信距離：2000（發(fā)射）/1500米（接收）;

　　F. 最大發(fā)射功率100毫瓦（18dBm）; 使用超級(jí)電容時(shí)的最大發(fā)射電流為35mA; 不使用超級(jí)電容式為200 mA; 最大接收電流25mA;

　　G. 供電電壓：3- 3.6 V

　　H. 接收靈敏度 -97 dBm - 13 dBm 信噪比增益 = -110 dBm

　　I. 控制單片機(jī)：Atmega88

　　用戶可根據(jù)自己需要對(duì)使用頻率，波特率，發(fā)射功率等進(jìn)行調(diào)整。

　　（3） 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集模塊（SC88436B 可與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或計(jì)算機(jī)連接）：

　　A. 使用抗干擾DSSS技術(shù)，2.4G免費(fèi)頻段，3822個(gè)信道;

　　B. 每個(gè)信道帶寬1 Mhz

　　C. 波特率：250kbps,125kbps,……19.2kbps,…..1.2 kbps（可調(diào)）

　　D. 原機(jī)配有10厘米長(zhǎng)鞭狀防水天線，可選用50厘米或120厘米長(zhǎng)全向高增益天線，或120 x 240 x 40 mm 的板狀天線，對(duì)應(yīng)相同SC8836B模塊雙向?qū)崪y(cè)可視通信距離：3000—— 8000米，視使用天線，及天線架設(shè)高度，以及環(huán)境而定;與SC8836a 實(shí)測(cè)可視通信距離250米（接受）/1500米（發(fā)射），天線離地高度3米;與SC8836b 實(shí)測(cè)可視通信距離1500米（發(fā)射）/2000米（接收）.

　　E. 最大發(fā)射功率100毫瓦（20dBm）;最大發(fā)射電流350mA;最大接收電流26mA; 最大功耗（使用5 V電源時(shí)）< 2 瓦

　　F. 供電電壓：2.7 – 5V 或220 AC市電

　　G. 接收靈敏度 -105 dBm - 13 dBm 信噪比增益 = -118dBm

　　H. 控制單片機(jī)：Atmega88或Atmega 128L

　　用戶可根據(jù)自己需要對(duì)使用頻率，波特率，發(fā)射功率等進(jìn)行選擇調(diào)整;