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基于ZigBee技术的强电井温度监控方案
一、前言

    随着现代楼宇的建设,现代商业广场和写字楼的楼层数越来越高,而强电井一般就是走大楼内的市电220及高压电等交流电,主要提供电力、照明用电电线、电缆 敷设的井道,因此强电井里面设备的正常运行关乎到某一层楼甚至整栋大楼的电力提供,对强电井里面的各项参数监测则尤为重要了。


    1  项目架构实施方案

    1. 1 系统组成


    整个系统架构划分为三层:采集终端层、中继传输层和应用管理层。采集终端层起执行者的作用,主要负责采集温度数据。中继传输层设备可作为中继多跳数据设备 使用,中继设备也可以采集温度数据,并将自己采集到的数据或者是终端采集设备发送给他的数据都直接发送至中心节点设备,中心节点设备发送给数据管理中心。 应用管理层主要是监控中心,起决策者的作用,负责数据的分析判断和系统的管理维护,实现远程实时监控查询和预警。


    1.1.1采集终端层设备

    该方案基于ZigBee技术的强电井温度监控方案,整个系统的正常运行需要实时监控强电井的温度状态,并将这个温度数据上传到数据管理中心去,该方案中的 采集终端层设备采用的是四信的F8914设备,F8914直接使用IO口采集模拟量,采集温度数据,并将采集到的数据通过zigbee网络发送给数据管理 中心。


    1.1.2  ZigBee中继传输设备

    该方案中的中继传输设备的作用在于终端采集到的温度数据在因为距离原因传送不到中心设备时,经过多跳中继将数据传输到中心设备的作用,中继设备同时也可以 作为温度采集设备使用,将自己采集到的数据和终端采集到的数据一起发送给中心设备。该方案的中继传输设备使用的也是四信的F8914设备。


    中心节点设备是作为来自zigbee网络的温度数据的接收整合,并通过串口、以太网口、运营商网络发送给数据管理中心,该方案的中心节点设备使用的是四信 的F8125,F8125将终端和中继设备发送给它的温度数据接收并将zigbee网络数据转为网络数据,从F8125的以太网口输出到数据管理中心。


    1.1.3 应用管理层

       应用管理层主要为中心监控系统,中心监控系统主要由服务器机组和平台软件主组成,当中心监控系统接收到传输层发送来的数据后,会对数据进行各种分析,并根据分析结果进行各种控制操作,如发出告警信息、向终端监控设备发出控制指令等。

    1.2 网络架构

    该方案应用于广州富力盈凯广场写字楼强电井中,实际测试中心节点F8125接收到F8914发送给它的温度数据之后将数据通过LAN口转发给数据中心。该 方案中F8125放置在40楼,30到39楼楼各放置一台F8914采集温度数据, F8914可同时作为采集温度数据端和中继多跳数据设备,作为中继使用。测试F8914的IO口直接接传感器采集温度数据,IO口采集到的温度数据通过 zigbee网络发送给中心节点F8125,F8125通过ETH口使用网线连接电脑以太网口,F8125通过LAN口将温度数据转发到数据中心 上,F8914采集温度数据上报时间间隔为10秒,每10秒主动上报一次采集到的温度数据,实际测试在强电井里面F8914可以穿透两层楼板传输数据,从 30层数据可以直接传到33层,无需多跳中继,但是不能传到34层。

    如下图所示:

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    1.3 现场实际测试图

    1.3.1强电井中F8914放置的位置图

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    1.3.2强电井中F8125通过LAN口与电脑连接图

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    1.3.3电脑数据管理中心软件接收到温度数据显示图

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    在该方案中,只要将中心节点F8125放置在楼层中的任意一层,则可以将其他层数F8914采集的温度数据发送给它,并由F8125通过LAN口与数据管理中心连接,通过内网转发温度数据到数据中心上,在数据中心中显示各个F8914采集上来的温度数据。


    2  方案特点

    ZigBee以其灵活、可靠、易于布置等特点在许多领域得到了广泛的应用。将其应用于强电井温度监测的优点在于:

    1、无线化,减少温度监测系统的连线的复杂度。
    2、成本低,ZigBee协议简单且免收专利费。
    3、智能化,各ZigBee节点自动搜索建立连接。
    4、支持星型,树型,网型网络等多种网络拓扑结构,最大网络连接能力强,可支持65000个节点。
    5、传输模块采用工业级设计,金属外壳,外接电源DC 12V/500mA;通信电流:<250mA (12V);工作环境温度 -25~+65ºC;储存温度 -40~+85ºC;相对湿度 95%(无凝结);多重软硬件看门狗设计,适用于工控行业工作。
    6、ZigBee终端空旷视距离良好环境无线通信距离2000米。
    7、ZigBee通讯不需要任何费,为整个项目节省大量的费用支出。
    8、设备配置操作简单,易懂 ,集成化程度高,技术成熟,安装方便。
    随着需求的增长和技术的进一步成熟,ZigBee在各种远程监测应用中会有更为广阔的应用前景。


    3   方案总结
    ZigBee无线数据采集传输系统采集稳定、可靠、方便、实用。安装费用低廉,维护简单,无优升级,不需要租用公网,也无须巨额运行费用。这是现代数据采集远传系统的最优解决方案。

关键字: 强电井温度监控 强电井温度监控方案 ZigBee方案

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