Zigbee在風力發電站無線網絡監測的應用

　　達坂城風電一場目前使用RS232-20mA電流環、RS232-RS485兩種方式，主要使用前者。電流環的特點是使用電流的通斷表示1和0，就像電報，但風機的監控需雙向通訊，因而發送使用一個回路，接收使用另一個回路。回路把若干臺風機串接起來，形成環狀結構，環的起點和終點匯集到中央控制室里的RS232-電流環轉換模塊，與監控計算機連接。這種通訊網絡的特點是線路多（要4條線），風機端接線復雜。我們經常被電纜故障所困擾，排除非常麻煩，而且容易接錯線。希望開發一種模塊，把風機處的電流環信號轉成無線信號直接發到中央控制室，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、系統的結構原理與特點

　　Zigbee風能無線網絡監測系統主要包括風力發電機單元和Zigbee無線中繼站兩大部分。風力發電機RS232/485接口、4-20mA電流環RS232/485接口接口配置zigbee無線收發模塊（SC8836A或b）組成。采集數據通過Zigbee無線發射模塊傳輸到zigbee中繼站（SC8836B），無線中繼站再將采集數據生成數據文件，通過數據傳輸軟件對數據進行壓縮和加密后將數據傳至與串口連接的GPRS無線終端上，再經過GPRS網絡把數據發送到中國移動的內部網（CMNET）。然后中國移動通過GPRS服務把數據傳輸到Internet上，并且去尋找在Internet上的一個指定的中心服務器。

　　A. 風能發電機采用RS485/RS232/TTL可選與zigbee無線數傳模塊SC8836A或SC8836b互聯。

　　B. 控制PC或遠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，與計算機COM口接。

　　C. 如風力發電站范圍很大，方圓幾公里甚至幾十公里范圍，可采用雙層布網方式，在區域內采用遠距離中心模塊，SC8836B組建通訊骨干網絡。保證每個風能發電機節點在信號覆蓋范圍內，風能發電機配置無線模塊與骨干模塊通訊。SC8836B之間可以自組網，只要互相在信號覆蓋范圍內可組成星形、簇型、鏈型、組合型網絡結構。

　　D. 為保證通訊的穩定性及抗干擾性，建議在中心采集模塊安裝在高處。

　　E. 如需通訊范圍更遠，可配置高增益天線。

　　F. 通訊距離見下文通訊距離表

　　G. 現場供電可采用外接電源或太陽能供電。

　　H. 數據采集前端設備（與控制PC連接或移動數傳模塊）采用RS485（RS232）與計算機互聯。或直接通過SC8836B將數據通過移動互聯網（GPRS/CDMA）傳送至遠端監控中心。

三、產品介紹：

　　1、主要產品介紹

　　上海數傳信息科技有限公司的所有模塊使用的都是2.4Ghz頻段，直序擴頻（DSSS）的通信方式;所有模塊本身都具有不可更改的獨一無二的，64位的身份編號。它們組成滿足不同實際需要的無線數傳網絡平臺。

　　它們的特點是：

　　（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，特別是利用產品獨創的專利電源管理技術;

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

　　（4） 傳輸距離遠，使用0.1瓦的發射功率，雙向通信距離可達8公里，可自動中繼，比傳統數傳電臺，具有更高的工作穩定性和可靠性，大大節約了成本，并可與其它有線或無線公網對接;

　　（5） 使用十分方便，用戶可以通過有線或無線（遠距離修改）的方式，自己更改數傳模塊的ID號，發射功率，頻 道,PN碼和波特率等。產品同時提供多種接口（多路TTL電平，RS232, RS485）,供用戶選擇;

　　（6） 具有多點組網功能，大大增加了無線傳輸的覆蓋范圍，不需要向運營商支付網絡使用費;

　　（7） 可低成本的實現點對多點（無數量限制）的數據采集和控制，并通過遠距離無線傳輸模塊，以及自組網絡，傳往控制中心;

　　（8） 利用我們的專利技術，在許多場合下可替代GPS，低成本的實現對移動目標的定位跟蹤;

　　（9） 采用批量化生產和銷售的方式，大大降低了產品成本，給系統集成商預留了充足的利潤空間;

　　（10）產品經過國家權威機構的測試，以及眾多用戶通過長期使用測試和比較后得到最后的認可。

　　2、數傳Zigbee產品收發距離對照表

　　3、設備主要參數說明：

　　1、模塊圖片

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

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

　　（3） 防水外殼 照片：尺寸：34 x 58 x 84 mm

　　（4） 中心數據采集控制模塊SC8836b照片：尺寸：如下圖中所示

　　2、模塊參數指標：

　　（1） 終端模塊A 型（SC8836A）：

　　尺寸大小：40 x 19 x 3 mm

　　A. 可實現雙向收發通信（可以使用多頻道工作）;

　　B. 使用抗干擾DSSS技術，2.4G免費頻段，3822個信道;

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

　　D. 每個信道帶寬1 Mhz

　　E. 使用PCB天線，對應中心數據采集模塊的可視雙向通信距離：250米（發射）/1500m米（接收）;

　　F. 最大發射功率3毫瓦（4dBm）;最大發射電流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：Atmega88;

　　用戶可根據自己需要對使用頻率，波特率，發射功率，蘇醒周期等進行選擇調整;

　　（2） 終端模塊 b 型（遠距離）：（SC8836b）：

　　尺寸大小：42 x 25 x 3 mm

　　A. 可實現雙向收發通信;

　　B. 使用抗干擾DSSS技術，2.4G免費頻段，3822個信道;

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

　　D. 每個信道帶寬1 Mhz

　　E. 使用PCB天線，對應網絡數據采集模塊的可視通信距離：2000（發射）/1500米（接收）;

　　F. 最大發射功率100毫瓦（18dBm）; 使用超級電容時的最大發射電流為35mA; 不使用超級電容式為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：Atmega88

　　用戶可根據自己需要對使用頻率，波特率，發射功率等進行調整。

　　（3） 網絡數據采集模塊（SC88436B 可與移動網絡或計算機連接）：

　　A. 使用抗干擾DSSS技術，2.4G免費頻段，3822個信道;

　　B. 每個信道帶寬1 Mhz

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

　　D. 原機配有10厘米長鞭狀防水天線，可選用50厘米或120厘米長全向高增益天線，或120 x 240 x 40 mm 的板狀天線，對應相同SC8836B模塊雙向實測可視通信距離：3000—— 8000米，視使用天線，及天線架設高度，以及環境而定;與SC8836a 實測可視通信距離250米（接受）/1500米（發射），天線離地高度3米;與SC8836b 實測可視通信距離1500米（發射）/2000米（接收）.

　　E. 最大發射功率100毫瓦（20dBm）;最大發射電流350mA;最大接收電流26mA; 最大功耗（使用5 V電源時）< 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：Atmega88或Atmega 128L

　　用戶可根據自己需要對使用頻率，波特率，發射功率等進行選擇調整;