原创 Zigbee在风力发电站无线网络监测的应用

风能发电站目前使用RS232-20mA电流环、RS232-RS485两种方式，主要使用前者。电流环的特点是使用电流的通断表示1和0，就像电报，但风机的监控需双向通讯，因而发送使用一个回路，接收使用另一个回路。回路把若干台风机串接起来，形成环状结构，环的起点和终点汇集到中央控制室里的RS232-电流环转换模块，与监控计算机连接。这种通讯网络的特点是线路多（要4条线），风机端接线复杂。我们经常被电缆故障所困扰，排除非常麻烦，而且容易接错线。希望开发一种模块，把风机处的电流环信号转成无线信号直接发到中央控制室，不知是否可行。要求：双向通讯，距离在1500米-3000米。抗干扰和恶劣天气。

 

　　二、系统的结构原理与特点

　　Zigbee风能无线网络监测系统主要包括风力发电机单元和Zigbee无线中继站两大部分。风力发电机RS232/485接口、4-20mA电流环RS232/485接口配置zigbee无线收发模块（SC8836A或b）组成。采集数据通过Zigbee无线发射模块传输到zigbee中继站（SC8836B），无线中继站再将采集数据生成数据文件，通过数据传输软件对数据进行压缩和加密后将数据传至与串口连接的GPRS无线终端上，再经过GPRS网络把数据发送到中国移动的内部网(CMNET)。然后中国移动通过GPRS服务把数据传输到Internet上，并且去寻找在Internet上的一个指定的中心服务器。

　　A.      风能发电机采用RS485/RS232/TTL可选与zigbee无线数传模块SC8836A或SC8836b互联。

　　B.      控制PC或远传中继模块与油井距离如在1000～1500米左右，可采用SC8836b作为接受点，与计算机COM口接。

　　C.      如风力发电站范围很大，方圆几公里甚至几十公里范围，可采用双层布网方式，在区域内采用远距离中心模块，SC8836B组建通讯骨干网络。保证每个风能发电机节点在信号覆盖范围内，风能发电机配置无线模块与骨干模块通讯。SC8836B之间可以自组网，只要互相在信号覆盖范围内可组成星形、簇型、链型、组合型网络结构。

　　D.      为保证通讯的稳定性及抗干扰性，建议在中心采集模块安装在高处。

　　E.      如需通讯范围更远，可配置高增益天线。

　　F.      通讯距离见下文通讯距离表

　　G.      现场供电可采用外接电源或太阳能供电。

　　H.      数据采集前端设备（与控制PC连接或移动数传模块）采用RS485(RS232)与计算机互联。或直接通过SC8836B将数据通过移动互联网（GPRS/CDMA）传送至远端监控中心。

 

　　三、设备介绍

　　1、主要产品介绍　　

　　上海数传信息科技有限公司的所有模块使用的都是2.4Ghz频段，直序扩频（DSSS）的通信方式；所有模块本身都具有不可更改的独一无二的，64位的身份编号。它们组成满足不同实际需要的无线数传网络平台。它们的特点是：

　　1． 集成度高，因而可靠性高而且体积小；2． 功耗低，电池寿命长，特别是利用产品独创的专利电源管理技术；3． 由于使用了抗干扰DSSS通信技术，具有用户一致公认的工作稳定性和可靠性；4． 传输距离远，使用0.1瓦的发射功率，双向通信距离可达8公里，可自动中继，比传统数传电台，具有更高的工作稳定性和可靠性，大大节约了成本，并可与其它有线或无线公网对接；5． 使用十分方便，用户可以通过有线或无线（远距离修改）的方式，自己更改数传模块的ID号，发射功率，频 道,PN码和波特率等。产品同时提供多种接口（多路TTL电平，RS232, RS485）,供用户选择；6． 具有多点组网功能，大大增加了无线传输的覆盖范围，不需要向运营商支付网络使用费；7． 可低成本的实现点对多点（无数量限制）的数据采集和控制，并通过远距离无线传输模块，以及自组网络，传往控制中心；8． 利用我们的专利技术，在许多场合下可替代GPS，低成本的实现对移动目标的定位跟踪；9． 采用批量化生产和销售的方式，大大降低了产品成本，给系统集成商预留了充足的利润空间；10． 产品经过国家权威机构的测试，以及众多用户通过长期使用测试和比较后得到最后的认可。

　　2、数传Zigbee产品收发距离对照表

　　

　　3、设备主要参数说明：

　　终端模块SC8836A型照片：40 mm x 19 mm ----注意：安装时模块PCB ”S”天线下面不应有金属

　　

　　终端模块SC8836b型照片：尺寸：42 mm x 25 mm-----注意：安装时,模块PCB “F”天线下面不应有金属

　　

　　防水外壳 照片：尺寸：34 x 58 x 84 mm

　　

　　中心数据采集控制模块SC8836b照片：尺寸：如下图中所示

　　

　　模块参数指标：

　　终端模块a 型（SC8836A）：

　　尺寸大小：40 x 19 x 3 mm

　　

　　A. 可实现双向收发通信（可以使用多频道工作）；

　　B. 使用抗干扰DSSS技术，2.4G免费频段，3822个信道；

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

　　D. 每个信道带宽1 Mhz

　　E. 使用PCB天线，对应中心数据采集模块的可视双向通信距离：250米（发射）/1500m米（接收）；

　　F. 最大发射功率3毫瓦（4dBm）;最大发射电流35mA;最大接收电流25mA;

　　G. 供电电压：3 – 3.6V

　　H. 睡眠电流：

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

　　J. 控制单片机：Atmega88;

　　用户可根据自己需要对使用频率，波特率，发射功率，苏醒周期等进行选择调整,；

　　终端模块 b 型（远距离）：（SC8836b）：

　　尺寸大小：42 x 25 x 3 mm

　　

　　A. 可实现双向收发通信；

　　B. 使用抗干扰DSSS技术，2.4G免费频段，3822个信道；

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

　　D. 每个信道带宽1 Mhz

　　E. 使用PCB天线，对应网络数据采集模块的可视通信距离：2000（发射）/1500米（接收）；

　　F. 最大发射功率100毫瓦（18dBm）; 使用超级电容时的最大发射电流为35mA; 不使用超级电容式为200 mA; 最大接收电流25mA;

　　G. 供电电压：3- 3.6 V

　　H. 接收灵敏度 -97 dBm - 13 dBm 信噪比增益 = -110 dBm

　　I. 控制单片机：Atmega88

　　用户可根据自己需要对使用频率，波特率，发射功率等进行调整。

　　网络数据采集模块（SC88436B 可与移动网络或计算机连接）：

　　

　　A. 使用抗干扰DSSS技术，2.4G免费频段，3822个信道；

　　B. 每个信道带宽1 Mhz

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

　　D. 原机配有10厘米长鞭状防水天线，可选用50厘米或120厘米长全向高增益天线，或120 x 240 x 40 mm 的板状天线，对应相同SC8836B模块双向实测可视通信距离：3000-- 8000米，视使用天线，及天线架设高度，以及环境而定；与SC8836a 实测可视通信距离250米（接受）/1500米（发射），天线离地高度3米；与SC8836b 实测可视通信距离1500米（发射）/2000米（接收）.

　　E. 最大发射功率100毫瓦（20dBm）;最大发射电流350mA;最大接收电流26mA; 最大功耗（使用5 V电源时）

　　F. 供电电压：2.7 – 5V 或220 AC市电

　　G. 接收灵敏度 -105 dBm - 13 dBm 信噪比增益 = -118dBm

　　H. 控制单片机：Atmega88或Atmega 128L

　　用户可根据自己需要对使用频率，波特率，发射功率等进行选择调整；

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　　林先生