基于无线ZigBee技术的智慧电缆通道预警系统.pdf
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1、设备管理与维修2023 翼10(下)0引言无线 ZigBee 技术是通过物联网信息采集的一种新方式,具有低延时、稳定可靠、网络传输容量大、安全可靠等特点,可以利用无线传感器对监测范围内的环境信息进行采集,有效发现问题并进行准确定位,提升智能化管理水平,该技术已经成为国内外智能化管理领域的研究热点1。无线 ZigBee 技术在智能家居、环境监控等方面应用广泛,借助电子传感器技术取代人工在恶劣环境下的电缆隧道进行环境监测,提升电缆隧道内的监控效率。国内智慧电网发展虽取得一定成绩,但与发达国家相比仍存在一定差距。无线 ZigBee 技术在智慧电网建设中的应用,可以实现对电缆隧道环境的信息采集,确保电
2、缆线路安全运行。1无线 ZigBee 技术特性评价1.1低功耗无线 ZigBee 技术结构简单,具有特殊的电源管理模式,功率消耗较低,网络中的节点工作周期很短,大部分时间处于休眠状态。传感器控制数据每隔一段时间需要发送一次,发射功率仅为 1 mW,能够有效延长设备的工作时间,使用 2 节 5 号电池可以维持工作 5 年以上。无线 ZigBee 技术的低功耗模式可以确保设备运行的稳定性,不用频繁更换电池或充电,尤其对于大范围的电缆线路监控管理方面,较低的投入成本和维护成本可以有效提升无线 ZigBee 技术的应用范围2。1.2低速率无线 ZigBee 技术适用于低速率无线传输领域。在数据传输过程
3、中需要进行加密、解密和信道冲突监测,因此需要降低传输速率。通常情况下,无线 ZigBee 数据传输速率为 10250 kb/s,较低的传输速率可以带来更快的响应速度,从休眠到激活只需要 15 ms,设备信道接入网络的时间仅为 30 ms,延时短、能耗低。因此,无线 ZigBee 技术适用于复杂工况下的电缆隧道监控与管理,并且对能耗要求较严格的无线控制应用。1.3公开兼容性无线 ZigBee 技术具有公开的网络开发环境,拥有良好的兼容性,能让所有的 ZigBee 芯片产品都可以进行交互,在协议和应用层面上进行有效规范。基于无线 ZigBee 技术的智慧电缆通道预警系统组网成本低、建设周期短、维护
4、量小、无需人力检查线路,有效降低了投资成本和维护成本,在组建无线通信网络方面据有非常显著的优势3。伴随着更多芯片生产商不断出新产品,其价格将更具优势,无线ZigBee技术的成本也会更低,应用范围将进一步扩大。2无线 ZigBee 技术网络设计2.1设备类型无线 ZigBee 技术中使用的设备包括协调器、路由器和终端设备。协调器是整个无线 ZigBee 网络中的主控制器,负责建立网络和维护,对加入的设备进行地址分配和维护绑定。一个无线ZigBee 网络只能存在一个协调器,且只能由全功能设备充当协调器,确保无线网络中各个设备之间的正常通信。路由器主要是负责维护网络路径、搜索设备加入网络和数据传输,
5、全功能设备也可以充当路由器,无线 ZigBee 网络中路由器受到网络中协调器的控制,虽然路由器相对协调功能较弱,无需占用较多的计算空间和内存地址。2.2网络拓扑结构无线 ZigBee 网络拓扑结构可以分为星形拓扑、树形拓扑和网状拓扑(图 1)。(1)星形拓扑结构是 ZigBee 网络的基础拓扑结构,包含一个中央协调器节点和多个终端节点。终端节点与中央协调器之间有唯一的通信路径,协调器的通信状态影响着整个星形网络通信质量,终端节点之间无法直接进行信息传输。(2)树形拓扑结构包含一个协调器节点以及多个路由器和终端节点。该结构中协调器可以和多个路由及终端节点相连接,其子节点的路由也可以继续延伸与其他
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