基于ZigBee的企业电能计量动态监控系统研究

作     者：刘红飞 

作者单位：济南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄明键;曹瑞基

授予年度：2013年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：ZigBee技术 电能计量 ARM控制器 动态监控系统 

摘      要：伴随微电子技术、计算机网络和通信技术的高速发展，更多的信息化系统应用于各企业单位，然而，传统的电能计量方式不仅耗时耗力，且缺乏有效的准确性与及时性。基于无线通信技术的电能计量动态监控系统具有省时省力的优点，可以提高工作效率，并把企业电能数据信息及时可靠地传送到管理中心。21世纪以来，无线通信技术因其成本低、组网灵活方便、地理环境受限少等优点，获得越来越广泛的应用。然而在无线通信技术中，ZigBee技术以其低成本、低能耗、低传输速率及传输可靠等优势，广泛应用于工业自动化控制和远程数据的传输等领域，且它适用于对通信传输速率要求不高的系统中。 本文在针对传统的电能计量的基础上，提出了一种采用ZigBee技术用来进行电能计量的解决方案。采用由ZigBee协调器、路由器、若干电能表作为终端节点组成电能计量网络。该方案将CC2430芯片与嵌入式系统相结合，来实现对采集的电能数据进行收发及数据处理，从而实现远程控制。内容包括： (1)应用ZigBee无线通信技术到电能计量动态监控系统中。本文针对企业电能用户集中的特点，选择了新兴的无线通信技术ZigBee作为电能计量系统的组网技术。 (2)研究了ZigBee技术，分析了ZigBee协议栈架构，采用ZigBee的网状网络拓扑结构进行组网。 (3)对基于ZigBee技术的电能计量系统进行了硬件设计，本文选用了SoC芯片CC2430。 (4)对电能计量系统进行了软件开发。介绍了软件开发流程，并且编写了ZigBee采集器节点的采集、对电量值进行发送程序、ZigBee协调器节点和ZigBee路由器节点的主程序。 (5)采用的路由算法引入了邻居表，设计出了改进后的能量均衡的路由树算法。 (6)对电能计量动态监控中心进行了软件配置，新建了配置工程，配置了串口参数及终端界面。