基于ZigBee的智能温控系统原理图

基于ZigBee的高压开关柜无线测温系统的设计0 引言随着国民经济的发展，社会对供电可靠性提出了更高的要求电力设备的安全可靠性是大规模输配电和电网安全保障的重要环节。

高压开关柜是现代电力传输系统中的重要设备之一，在发电厂、变电所有着广泛应用，而柜内导线连接处的接触特性直接影响到开关柜工作的可靠性。

这些故障一方面来自开关柜本身的质量问题，更重要的原因在于目前缺乏有效地监测手段。

基于以上问题，本项目拟开发一种基于zigbee开关设备温升在线监测系统[1]，将温度传感器安装到开关柜等输变电设备带电接头上，在线测量该点温度后，以无线方式将数据上传，集中显示，并实现超温报警，并与后台计算机连接，用户在远端监视设备温度运行状态，系统发现设备温度异常，自动远程报警。

1 zigbee技术简介2 系统的主要内容2.1 系统设计结构图本文设计了是基于zigbee开关设备温升监测系统，整个系统包括若干传感器节点、协调器节点（传感系统、数据采集及传输系统）和上位监控中心等三个部分构成，如图1。

2.2 单个开关柜内部结构单个开关柜内部结构及下位机基本工作原理示意图如图2所示。

3 zigbee自组网方案设计3.1 Zigbee网络拓扑结构Zigbee网络只支持2种物理设备：全功能设备（FFD）和精简功能设备（RFD），其中FFD 设备可提供全部的MAC服务，可充当任何zigbee节点，不仅可以发送和接收数据，还具备路由功能，因此可以接收子节点；而RFD设备只提供部分的MAC服务，只能充当终端节点，不能充当协调器和路由节点，它只负责采集的数据信息发送给协调器和路由节点，并不具备路由功能，因此不能接收子节点，并且RFD之间的通信必须通过FFD才能完成。

另外，RFD仅需要使用较小的储存空间，这样就可以非常容易的组建一个低成本和低功率的无线通信网络。

Zigbee标准在此基础上定义了三种节点：Zigbee协调点、路由节点和终端节点。

第2期2017年1月No.2January，2017无线互联科技Wireless Internet Technology发电厂、变电站的高压开关柜中电气设备连接点是电力输送最薄弱的环节，在设备长期运行过程中，开关柜中的断路器与开关柜之间的连接插头等部位会因制造、运输、安装不良及老化引起接触电阻过大而发热，随着负荷的增大，导致连接点发热并形成恶性循环：温度升高、膨胀、收缩、氧化，电阻增大、再度升温。

如果这些发热部位的温度无法监测，得不到及时检修，最终可能会导致烧毁开关柜的火灾事故发生。

由于开关柜全封闭运行，内部空间狭小、走线较多并且具有裸露高压，无法进行人工巡查测温，因此温度在线监测成为人工干预保证高压开关柜安全运行的重要手段。

1 系统总体结构设计该设计由下位机数据采集和上位机数据处理两个主要部分组成，下位机以ZigBee [1]为控制核心，ZigBee 终端负责温度数据的采集，而后通过无线发射传输方式，将温度信息传送到机柜上的ZigBee 协调器显示。

上位机与协调器通过485总线通信，借助LabView 可视化图形界面，准确地报告运行中所有被测高压设备易发热部件的温度升高情况，为决策层提供最直接可靠的数据依据，消除隐患、最大限度地减少事故。

同时，借助LabView 的Web 发布工具，可以对系统进行远程在线监控。

系统框图如图1所示。

2 硬件系统设计2.1 CC2530无线传输电路根据系统需要，该设计分为ZigBee 终端和ZigBee 协调器两大模块电路，其中，6个ZigBee 终端模块相互独立，每个ZigBee 终端由CC2530无线传输电路和DS18B20传感器电路等组成；ZigBee 协调器主要是对ZigBee 终端发送过来的数据进行显示并传送给上位机，主要由CC2530无线传输电路、MAX485通信[2]电路、LCD12864液晶显示电路等组成。

该部分电路设计如图2所示。

基于ZigBee的高压控制柜温度监测系统设计李 昕1，陈 坚2，陈 义2（1.湖南工学院 计算机与信息科学学院，湖南 衡阳 421002；2.湖南工学院 工程训练中心，湖南 衡阳 421002）摘 要：文章对现有高压设备温度监测技术进行了分析和研究，研制了基于ZigBee 的高压控制柜温度监测系统，介绍了温度监测的工作原理并给出了系统设计方案。

基于zigbee技术的温度监测系统的应用目前我国北方大部分地区都有温室大棚，而且温室大棚也随着自动化监测技术的进步来到了现代化远程监控的时代，农产品价格的提升使得温室大棚采用进一步的先进技术成为可能，我们在此背景下将ZigBee技术用于温室大棚的温、湿度监测系统的数据采集，使得系统能够实现分布式监测，并且降低了成本，将数据汇总后通过PTR2000远程传送至大棚管理者的电脑上，并通过后台机的智能化软件处理给出管理者实时的数据和及时的建议，从而让蔬菜品质更好，产量更高。

要进行分布式监测就要首先建立分布式网络，网络通信方式的选择是很重要的，根据系统中所传输数据的特点以及系统节点多，通信节点价格要低，并且不能布线的要求我们选择了一个很新的技术——ZigBee技术来作为我们无线网络的通信方式。

在数据通信方面选择了性价比最好的通信方式。

1 ZigBee简介ZigBee是一种无线连接技术的商业化命名，该无线连接技术主要解决低成本、低功耗、低复杂度、低传输速率、近距离的设备联网应用。

ZigBee标准基于802．15．4协议栈而建立，具备了强大的设备联网功能，它支持三种主要的自组织无线网络类型，即星型结构、网状结构(Mesh) 和簇状结构(Cluster tree)，特别是网状结构，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。

ZigBee是一种强调极低耗电、极低成本的短距离无线网络技术，传输速度为20 k～250 kbps，ZigBee采用DSSS技术。

功耗更低，依ZigBee网站公布，以一般电池电力而言，ZigBee产品可使用数月至数年之久。

它非常适用于那些需要一年甚至更长时间才需更换电池的设备。

这一点非常适合抄表系统。

2 温室大棚分布式监测系统的工作原理及zigBee网络在系统中的工作架构温室大棚分布式监测系统的工作原理为：由网状分布的ZigBee 节点通过温度传感器和湿度传感器采集数据然后将数据传送至主节点，由主节点再将汇总的数据通过PTR2000传送至上位机，上位机将数据存入ACCESS数据库表中，上位机的软件可以显示实时数据，历史数据，并对数据进行处理对管理者提出合理的建议，并分析历史数据做出智能化的管理。

基于ZigBee 的多点温度采集系统设计与实现基于ZigBee 的多点温度采集系统设计与实现类别：通信网络摘要:针对广阔空间环境温度采集系统对功耗及成本的要求,设计了基于无线传感网络技术的多点温度采集系统．以CC2430 为主控芯片,选用DS18B20 作为温度采集节点的传感器,基于ZigBee 协议栈构建无线网络实现主从节点之间数据的采集与传输,利用串口通信技术与PC 机通信,并编程实现数据处理、存储与显示。

1 引言随着生产技术的提高, 环境温度指标越来越多的影响到生产效率、能源消耗和生活水平。

不管是工业、农业、军事及气象领域, 还是日常生活环境, 都需要对温度进行监测。

因而,设计可靠且实用的温度采集系统显得非常重要。

在传统的温度采集系统中, 节点一般采用有线连接方式, 布线繁琐, 扩展性和可移植性较差。

尤其对于广阔空间环境中的温度采集,如果采用有线方式其成本和功耗都比较高。

而ZigBee 作为一种新兴的短距离、低功耗、低成本的无线通信技术, 能广泛应用于工业控制、消费电子、家庭自动化、医疗监控各种领域。

本文设计了一种基于ZigBee 无线技术的多点温度采集系统, 实现了主从节点间数据的无线传输, 同时上位PC 机采用串口与主节点通信,并建立温度数据库,实现了数据的统一管理。

该系统具有扩展性好、稳定可靠、维护方便等特点。

2 系统整体概述本文设计的温度采集系统结构如图1 所示。

系统采用ZigBee 星型网络拓扑结构,建立了一个主节点,四个从节点的无线传感网络,实现数据的无线传输。

各个从节点连接数字温度传感器DS18B20 定时采集环境温度,并通过无线传感网络将数据依次向主节点发送,主节点收到数据后通过串口传给上位PC 机,上位机将采集的数据存入数据库, 对数据进行分析处理, 并在监控界面显示温度实时变化曲线。

图1 温度采集系统结构图 3 系统硬件设计 3.1 主节点硬件设计选择CC2430 作为主节点的处理器,该芯片是全球首款支持ZigBee 协议的片上系统(SOC)解决方案,集成了一个8051MCU 内核以及符合IEEE802.15.4 规范的2.4GHz 的无线收发器。