物聯(lián)網(wǎng)（ZigBee）合同能源管理
物聯(lián)網(wǎng)（ZigPCL直通沖擊式破碎機(jī)Bee）合同能源管理
周 制砂機(jī)生產(chǎn)線中拍擊篩1 密封錘式破碎機(jī)張 婷同步碎石封層2
上海安科瑞電氣股份有限公司&nbs多層直線振動篩p; 上海 嘉定 201801
隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來出現(xiàn)了面向低成本設(shè)備無破碎機(jī)線聯(lián)網(wǎng)要求的技術(shù)，稱之為ZigBee，它是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)，主要適合于自動控制、遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域及家用設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。
由于ZigBee的優(yōu)越特性，基于ZigBee技術(shù)的無線組網(wǎng)是一種比較合適的下行信道的實(shí)現(xiàn)手段。適合應(yīng)用于一些短距離的無線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)，例如寫字樓、辦公樓、宿舍樓和工廠等無線抄表網(wǎng)絡(luò)，適用于企業(yè)內(nèi)部能耗監(jiān)測及管理系統(tǒng)，尤其適用于一些布線困難舊樓改造的能耗管理系統(tǒng)中。而若將其與成熟的工業(yè)以太網(wǎng)和GPRS/CDMA上行信道結(jié)合，與后臺管理主站組成一個(gè)完整的集抄和監(jiān)控系頁巖粉碎機(jī)統(tǒng)，則可以為遠(yuǎn)程管理提供一個(gè)有效的解決方案。ZigBee與其他最后一公里通信技術(shù)比較見表1。
表1 ZigBee與其他“最后一公里”技術(shù)振動篩分機(jī)械的比較
td75型膠帶輸送機(jī) PLC RS485 ZigBee無線 建網(wǎng)難度 簡單 困難 簡單 一次性投資 小 一般 較大 運(yùn)行維護(hù) 困難 比較困難 容易 通信速度 低 高 高 可靠性 差 一般 好 實(shí)時(shí)監(jiān)控 不能 能 能
Z直線篩igBee協(xié)議基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，從2004年發(fā)布ZigBee V1．0到最新的增加了ZigBee-PRO擴(kuò)展指令集的ZigBee2006版本，ZIGBEE功能不斷強(qiáng)大。ZigBee具備強(qiáng)大的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)功能(見圖1)，它支持3種主要的自組織無線網(wǎng)絡(luò)類型，即星型結(jié)構(gòu)(Star)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(Mesh)和樹型結(jié)構(gòu)(Cluster Tree)，特別是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性。與目前普遍應(yīng)用的wi-Fi、Bluetooth等短距離無線通信技術(shù)相比較，ZigBee的特點(diǎn)主要有。
圖1 Zigbee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞诸悺∑л斔汀?/P>
(1)工作周期短、收發(fā)信息功耗較低，并且RF板鏈輸送機(jī)D(Reduced Function Device，簡化功能器件)采用了休眠模式，不工作時(shí)都可以進(jìn)入睡眠模式。
(2)低成本。通過大幅簡化協(xié)議(不到藍(lán)牙的1/10)，降低了對通信控制器的要求，以8051的8位鏈條式輸送機(jī)微控制器測算，全功能的主節(jié)點(diǎn)需要32KB代碼，子功能節(jié)點(diǎn)少至4 KB代碼。
(3)低速率、短延時(shí)。ZigBee的最大通信速率達(dá)到250 kb／s(工作在2．4 GHz時(shí))震動給料機(jī)，滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求。ZigBee的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30ms，進(jìn)一步節(jié)省了電能。相比較，藍(lán)牙需3～10 S、Wi-Fi需3 S。
(4)近距離，高容量。傳輸范圍一般介于10～100 m，在增加RF發(fā)射功率后，亦可增加到1~3 km。這指的是相鄰節(jié)點(diǎn)間的距離，若通過路由和節(jié)點(diǎn)間通信的接力，擴(kuò)展后達(dá)到幾百米甚至幾公里。ZigBee可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn)，最多一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可管理254個(gè)子節(jié)點(diǎn)。
(5)高可靠性和高安全性。Zigbee的媒體接入控制層(Medium Access Control，MAC)采用CSMA/CA的碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競爭和沖突。ZigBee還提供了3級安全模式，包括無安全設(shè)定、使用接人控制清單防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級加密標(biāo)準(zhǔn)(AdvancedEncryption Standard，AES)的對稱密碼，以靈活確定其安全屬性。
(6)免執(zhí)照頻段。采用直接序列擴(kuò)頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療(Industrial Scientific Medical，ISM)頻段，分別為2．4 GHz(全球)、915 MHz(美國)和868 MHz(歐洲)。
ZigBee性能參數(shù)
ZigBee采集器/終端主要參數(shù)見表2。
表2
合同能源管理的意義
合同能源管理是發(fā)達(dá)國家普遍推行的、運(yùn)用市場手段促進(jìn)節(jié)能的服務(wù)機(jī)制。節(jié)能服務(wù)公司與用戶簽訂能源管理合同，為用戶提供節(jié)能診斷、融資和改造等服務(wù)，并以節(jié)能效益分享方式回收投資和獲得合理利潤，可以大大降低用能單位節(jié)能改造的資金和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，充分調(diào)動用能單位節(jié)能改造的積極性，是行之有效的節(jié)能措施。根據(jù)《中華人民共和國節(jié)約能源法》和《國務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能工作的決定》（國發(fā)〔2006〕28號）、《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》（國發(fā)〔2007〕15號）等文件精神，加快推行合同能源管理，促進(jìn)節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展是必然趨勢。
安科瑞合同能源管理系統(tǒng)結(jié)合自身產(chǎn)品研發(fā)優(yōu)勢，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況采用現(xiàn)場總線或無線通信中的一種或多種結(jié)合的最優(yōu)化的組網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程變配電監(jiān)控、電能集抄與質(zhì)量管理，同時(shí)也為用戶節(jié)約了大量的一次投入成本。公司研發(fā)的系統(tǒng)組態(tài)平臺集成了國內(nèi)外多種工業(yè)現(xiàn)場通訊規(guī)約，如IEC60870-5-101/102/103/104、CANBus、PorfiBus、DNP、CDT和ModBus等，以及最新的IEC61850通信體系，可支持大量的第三方智能化設(shè)備或進(jìn)口設(shè)備的接入，先進(jìn)的系統(tǒng)架構(gòu)支持信息共享和Web發(fā)布，解決了配電監(jiān)控信息孤島的難題。專家報(bào)表的自動生成大大減輕了值班人員的工作量，提高節(jié)能管理的工作效率。
能源管理系統(tǒng)計(jì)量體系宜選電力儀表
建立合同能源管理系統(tǒng)，應(yīng)先建立計(jì)量體系。數(shù)據(jù)先于決策，節(jié)能始于計(jì)量。為了不重復(fù)投資，造成浪費(fèi)，能源管理系統(tǒng)應(yīng)與配電系統(tǒng)一體化，直接在配電系統(tǒng)中采集能耗數(shù)據(jù)。
電能計(jì)量宜采用電力儀表作為內(nèi)部管理電表，不宜用收費(fèi)電表。收費(fèi)電表與電力儀表之比較見表3。在電能管理中，供電部門一般會在總進(jìn)線處安裝收費(fèi)電表?？紤]內(nèi)部電能計(jì)量與節(jié)能管理的需要，在用戶安裝收費(fèi)電表的基礎(chǔ)上安裝電力儀表，用于內(nèi)部電能管理。因此用戶可自主選擇采購，但應(yīng)注意制造商是否有電力儀表（電能部分）的計(jì)量許可證。電力儀表可以完成對各回路、各功能區(qū)的分項(xiàng)電能數(shù)據(jù)的采集，通過后臺電能管理系統(tǒng)完成電能分項(xiàng)計(jì)量。
表3 收費(fèi)電表與電力儀表之比較
ZigBee無線抄表解決方案
不管是有線還是無線，抄表系統(tǒng)總會受到環(huán)境、距離和場合等因素的影響而各有其不同的解決方案。基于Zigbee抄表系統(tǒng)也不會脫離這個(gè)約束，它也會由環(huán)境、距離和場合等因素的影響而異，有不同的解決方案。由于ZiBbee的定位是短距離的通信，應(yīng)用于寫字樓、辦公樓、宿舍樓和工廠等無線抄表網(wǎng)絡(luò)時(shí)，它所考慮的因素相對要少。
ZigBee無線集抄系統(tǒng)單個(gè)子網(wǎng)組成的整個(gè)系統(tǒng)前面闡述的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的組成一樣，主要由上行網(wǎng)絡(luò)工業(yè)以太網(wǎng)和下行網(wǎng)絡(luò)ZigBee無線局域網(wǎng)絡(luò)組成。整個(gè)子網(wǎng)主要由電表、ZigBee采集器以及ZigBee網(wǎng)絡(luò)終端組成。電表可以采用ACREL的1352系列卡式電能表和ACR網(wǎng)絡(luò)電力儀表等，它們與ZigBee采集器之間采用RS485通信，采用MODBUS通信協(xié)議；ZigBee采集器下面最多可以連接32個(gè)表；由于MODBUS地址有限，整個(gè)ZigBee子網(wǎng)中最多能連接255個(gè)表；為了保障通信連接的可靠性，有的時(shí)候要視環(huán)境和距離的情況，需要多加幾個(gè)路由功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（ZigBee采集器配置成路由功能），以保證有些孤遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)的通信正常；另外考慮到無線網(wǎng)絡(luò)的擁塞度和實(shí)時(shí)性傳輸，建議整個(gè)子網(wǎng)中的無線節(jié)點(diǎn)（即ZigBee采集器）的個(gè)數(shù)不應(yīng)大于60個(gè)，這樣能保證網(wǎng)絡(luò)中的通信質(zhì)量。每個(gè)ZigBee子網(wǎng)都有各自的ID識別和頻段的劃分，這樣可以幫助擴(kuò)充更多的表計(jì)數(shù)。
基于ZigBee合同能源管理系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例
圖2為ZigBee能源管理系統(tǒng)，遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)采用工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中電表的通信協(xié)議采用MODBUS-RTU協(xié)議。整個(gè)系統(tǒng)中監(jiān)控主機(jī)通過以太網(wǎng)按照TCP/IP協(xié)議把MODBUS-RTU命令數(shù)據(jù)傳遞給ZigBee網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn)再通過單點(diǎn)對多點(diǎn)的通信模式，以廣播的方式把命令數(shù)據(jù)幀傳遞給ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)ZigBee采集器，通過ZigBee采集器傳遞給485總線上的各個(gè)表計(jì)，如果表計(jì)的地址與命令幀中所涉及的地址吻合，則做出相應(yīng)的數(shù)據(jù)回復(fù)，通過原路返回給監(jiān)控主機(jī)。
圖2 ZigBee能源管理系統(tǒng)
整個(gè)系統(tǒng)可以監(jiān)測整個(gè)廠區(qū)或整幢樓宇等的各個(gè)分項(xiàng)的電能計(jì)量，譬如一個(gè)廠區(qū)路燈耗電量、各個(gè)辦公室的耗電量和各條生產(chǎn)線的耗電量等等，還可以以報(bào)表的形式分析該工廠在一段時(shí)時(shí)間內(nèi)的各個(gè)分項(xiàng)能耗占總能耗的百分比，以便工廠了解這段時(shí)間里的各個(gè)分項(xiàng)的能耗，以制定出往后能耗管理方案，以達(dá)到節(jié)能減耗的效果。
目前整個(gè)系統(tǒng)在江蘇安科瑞實(shí)施運(yùn)行，按照分項(xiàng)計(jì)量的原則，把廠區(qū)內(nèi)的各路進(jìn)線和出線進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量，廠區(qū)的配電系統(tǒng)對所有的進(jìn)線回路進(jìn)行監(jiān)控，并全部使用Zigbee采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集監(jiān)控，其中包含電流、電壓和電能等參數(shù)及一些簡單的開關(guān)量的控制。系統(tǒng)還對一些支路進(jìn)行監(jiān)視，譬如生產(chǎn)線、辦公樓和空調(diào)等等進(jìn)行全方位的監(jiān)視，這樣方便工廠了解各項(xiàng)數(shù)據(jù)，以便制定更詳細(xì)的節(jié)能方案。
該項(xiàng)目整個(gè)ZigBee能源管理系統(tǒng)采用的無線模塊為21個(gè)，包括各類表記82個(gè)塊。其中配電室的14個(gè)表通過485總線連接到一個(gè)ZigBee采集模塊進(jìn)行無線通信，各個(gè)空調(diào)插座由于比較分散，各采用一個(gè)ZigBee采集模塊，等等。具體視表計(jì)的離散情況，集中在一起的用485總線連接一個(gè)模塊，分散的分別連接一個(gè)模塊。這樣的方式比較靈活，減少布線帶來的困難。
整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行良好，已經(jīng)在現(xiàn)場運(yùn)行了一段時(shí)間。實(shí)時(shí)反映了工廠這段時(shí)間內(nèi)的電流情況，從而反映整個(gè)廠區(qū)的負(fù)荷情況。
結(jié)束語
能源日益緊張，節(jié)能降耗是社會發(fā)展的必然選擇，而合同能源管理系統(tǒng)為用戶提供了一個(gè)良好機(jī)制。通過Zigbee無線模塊與電力儀表建立能源管理的計(jì)量體系，可以減少重復(fù)投資，省掉布線，使用戶電力智能監(jiān)控與能源管理一體化。系統(tǒng)在世博VIP酒店、蘇州創(chuàng)業(yè)園和廣州亞運(yùn)會網(wǎng)球中心等項(xiàng)目中運(yùn)行，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文章來源于：《電氣時(shí)代》2011年第1期。
作者簡介：
1、 周中，研究方向?yàn)槟茉垂芾硐到y(tǒng)、變配電智能監(jiān)控技術(shù)
2、 張婷，研究方向?yàn)樽兣潆娭悄鼙O(jiān)控技術(shù)
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- 錳鋼雙輥破碎機(jī)可供選礦、化工、水泥、耐火材料、磨料、建筑材料等工業(yè)部門中細(xì)碎各種高、中等硬度的礦石和巖石之用。
- 煤炭破碎機(jī)
- 煤炭破碎機(jī)可廣泛適用于水泥廠的生料、熟料細(xì)碎作業(yè)，同時(shí)也可用于白云石、焦寶石、鉛鋅礦、蛇紋石、高爐渣、煤矸石、磷礦石等中等硬度物料的細(xì)碎作業(yè)。
- 鏈?zhǔn)狡扑闄C(jī)
- 鏈?zhǔn)狡扑闄C(jī)適用于復(fù)合肥生產(chǎn)中塊狀物的破碎，同時(shí)也廣泛用于化工、建材、礦山等行業(yè)。
- 立軸沖擊式破碎機(jī)
- PCL立軸沖擊式破碎機(jī)是常用制沙機(jī)械，目前已經(jīng)替代錘式破碎機(jī)機(jī)、對輥破碎機(jī)、棒磨機(jī)等傳統(tǒng)設(shè)備，成為制沙行業(yè)的主流制沙設(shè)備。
- 立式復(fù)合式破碎機(jī)
- 立式復(fù)合破碎機(jī)是綜合國內(nèi)外同類破碎機(jī)技術(shù)，對主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研制而成的新型細(xì)碎、粗磨產(chǎn)品。
- 立式?jīng)_擊破碎機(jī)
- PL立式?jīng)_擊破碎機(jī)廣泛用于水利水電、耐火材料、建筑、高等級公路、鐵路等行業(yè)的人工制砂作業(yè)。
- 振動篩粉機(jī)
- 振動篩粉機(jī)主要由篩箱、激振器、懸掛（或支承）裝置及電動機(jī)等組成。 主要用于礦山、煤炭、冶煉、建材、耐火材料、輕工、化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)。
- 礦山破碎設(shè)備
- 礦山破碎設(shè)備是指礦山設(shè)備中的選礦設(shè)備中的破碎機(jī)械-破碎機(jī)。礦山破碎設(shè)備廣泛運(yùn)用于礦山、冶煉、建材、公路、鐵路、水利和化學(xué)工業(yè)等眾多部門。
- 可逆錘式破碎機(jī)
- PCKW系列可逆錘式破碎機(jī)主要用途適用于破碎中等硬度脆性物料，如煉焦用煤、小塊石灰石、石膏、明礬、磚、瓦等。
最新產(chǎn)品
CZ系列倉壁振動器
- 倉壁振動器用于防止和排除各種料倉由于物料的內(nèi)摩擦、潮解、帶電、成分偏析等原因引起的“堵塞”、“塔拱”現(xiàn)象；亦可用于清除各種倉壁、管道粘結(jié)物料
防閉塞裝置(ZFB)
慣性振動器(ZG)
振動電機(jī)
最新資訊
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