基于ZigBee的高压开关柜无线温湿度监测系统
协调器通过NLME-NETWORK-FORMA-TION.request原语来启动一个新网络的建立过程。然后网络层请求MAC层对协议所规定的信道或由物理层所默认的有效信道进行能量检测扫描，以检测可能的干扰。网络层收到成功的能量检测扫描结果后，以递增的方式对所测量的能量值进行排序，并舍弃那些能量值超出许可范围的信道。如果网络层找到了合适的信道，则为新建的网络选择一个PAN标识符，接着选择0x0000作为协调器的网络地址。当网络层选定网络地址后，通过向MAC层发送MLME-START.request原语完成ZigBee网络的创建过程。ZigBee网络支持星型网、簇状网和网状网3种网络结构，其中网状网的任意两个网络节点之间都可以进行通信，发送数据报的流程如图3所示。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/157604.htm
2.3 低功耗设计
由于高压开关柜内是一种高电压、大电流的环境，而且一旦开始工作不能轻易停止，因此终端节点的低功耗特性，也就是一节普通锂电池能够维持终端节点正常工作的时间长短是决定整个方案成败的关键。TI公司的ZigBee解决方案从硬件和软件上保证ZigBee终端节点具有良好的低功耗特性。 ZigBee芯片CC2430是真正意义上的系统单芯片，在单一硅片上集成了处理器内核、射频收发器和各种外设，根据工作频率的不同以及外设是否处于工作状态，CC2430可以工作在PM0，PM1，PM2和PM3四种低功耗模式，流耗依次降低，工作在PM3模式下时，流耗最低可达0.6 A。Z-Stack协议栈也对低功耗做了很好的支持。ZigBee网络中的终端节点不具备路由功能，处于空闲状态时，它的射频部分可以关闭，微处理器可以工作在低功耗的休眠模式。网络中的其他节点发给终端节点的数据报，可以先存储在它的父节点，终端节点每次退出休眠模式后，主动询问它的父节点，是否有它的数据报。Z-Stack协议栈支持LITE sleep和DEEP sleep两种低功耗实现方式。其中，在LITE sleep模式下，终端节点能主动退出低功耗模式，完成诸如传感器数据的读取并发送的任务；在DEEP sleep模式下，终端节点必须由外部中断信号(如按键事件)唤醒。根据实际工程应用的需要，本文的高压开关柜无线温湿度监测系统中的终端节点采用 LITE sleep低功耗模式。
3 现场试用结果
本文设计的基于ZigBee无线网络技术的温湿度监测系统在变电所的电容式高压开关柜内进行了现场试用，安装情况如图4所示。每个开关柜内布置 8～10个ZigBee终端测试节点，用于测试开关触点和母线连接部位的温湿度，整个配电室内的所有测试节点通过路由节点组成一个ZigBee网络。终端测试节点大部分时间处在休眠状态，每隔5 min醒来1次，读取传感器温湿度值，并发往ZigBee网络中的协调器节点，协调器可以通过串口、以太网或GPRS等多种接口方式将测量数据发往后台管理数据库。系统在不更换终端节点电池的前提下，已经连续正常工作10个月，预计可以正常工作3年以上。
4 结 语
本文针对高压开关柜开关触点和母线连接等部位温湿度监测的迫切性及工程现场的特点，提出了一种基于ZigBee技术的无线温湿度监测系统，实现对开关柜内关键点位温湿度监测，有效地防止了重大事故的发生。系统实现成本低廉、安装方便、终端节点功耗低、工作稳定、具有很强的工程实用性和市场推广价值。
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