基于ZigBee技术的电缆监测系统设计与实现
基于ZigBee无线监控系统设计实现研究
关键 词 ：ｚｉＢ ｅ 术 ；无 线 网络 ；监 控 系统 ｇ ｅ技
随着 信息技术 的飞速发展 和人 民生活水平的 日益提 高 ，人们对现代化 的家居安防系统 的安全性要求也越来 越高。Ｚ ｇ ｅ技 术是一种具有统一技术标准的层短距离 ｉＢ ｅ 无 线通信技术 ，它具有成本低 、体积小 、能量消耗小和
也不 仅仅连接传感器 ，因为这４ 个接 口是通用外 围接 口 （ ＰＯ ，我们可以通过适 当的转换收发所需要 的数据。 Ｇ Ｉ） 由于Ｚｇ ｅ技术在使用短地址的情况下可 以在一个网络 ｉＢ ｅ
最大设备个数为２ ６ １个和２ ４ ，具有较大 的网络容量 。 ６个 在无 线通信 技术 上 ，采 用免 冲突 多载波 信道接入
Ｉ 撩１ ｝琏求 清｛ 寝 鲑
＜
三 、无 线监 控 系统 的 实现
无线监控系统能够实现 如下功 能 ：①实时监控被保
护对象 ，若对象超出监控范 围则 发出报警（ 通常可根据发
（ Ｓ ． Ａ）方式 ，有效地避免 了无线 电载波之间的 Ｃ ＭＡ Ｃ
冲突 ，此外 ，为保证传输数据的可靠性 ，建立 了完整的
应答通信协议 。 Ｚｉ Ｂｅ 设 备 为 低 功 耗 设 备 ，其 发 射 输 出 为 ｇ ｅ
０ ．ｄ ｍ，通信距离为３ ～３６ Ｂ ０～７ ｍ，具有能量检测 和链 ０ 路 质量指示能力 ，根据这些检测结果 ，设备可 自动调整 设 备的发 射功率 ，在保证通信链路 质量 的条件下 ，最小
传输速率低等特点 ，在无线传感器 网络领域应用非 常广
泛。
一
、
Ｚｇ ｅ 技术 的优 势 ｉＢ ｅ
Ｒ ｆｒｎ ｅＤ ｓ ｎ ，产 品架构设计简单 ，而且产品开发 ｅ ｅｃ ｅｉ ） ｅ ｇ
基于ZigBee技术的多控制方式监测系统的设计与实现
采集 系统 。但该类 系统严重受到地理位置 、物理线路 和 复杂环境 因素的影响 。近几年 ，随着现代无线 网络技 术
和计算机应用技术的迅速发展 ．基 于 Ｚｇ ｅ 技 术的无线 ｉ ｅ ｂ
实现 具体 的功 能 。
２ 监 测 系统 框 图
Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ网、树
韩 朋 朋 ．杨 向 萍
ｆ 东华 大学 ，上海市 ．２ １ ２ ） ０ ６ ０
摘 要 ：利 用 Ｚ ｇ ｅ 技 术 ，依 靠 Ｐ ｉＢ ｅ Ｃ机 和 无 线 数 据 采 集 节 点 ，搭 建 了一 个 无 线 传 感 器 网络 监 测 系 统 ．用 户 可 以通 过 Ｐ 机 Ｃ
上 的多 控 制 方 式命 令 ，实现 对 监 测 环 境 中 的某 一 节 点 、某 一 区域 节 点 或 全 部 节 点 进 行 控 制 。实 际应 用 表 明 ．在 中 国林 蛙 温 室 养 殖 监 测 环境 应用 中 ，该 系 统 控制 灵活 、监 测 更 加 准 确 ，同 时在 其 他 无 线 监 测 环 境应 用 中 同样 可 以适 用 。
韩 朋 朋 ， 向 萍 ． 于Ｚｇ ｅ技 术 的 多控 制方 式 监 测 系 统 的 设计 与实 现 【． 国农 机 化 ， ０ ２ （）１６ １９１４ 杨 基 ｉ ｅ Ｂ Ｊ 中 １ ２ １，４： ５ ～ ５ ， ６
ＨＡＮ ｅ ｇ ｐ ｎ ，Ｙ Ｐ ｎ － ｅ ｇ ＡＮＧ ａ ｇ ｐ ｎ ． ｈ ｅ ｉｎ ａ ｄ ｉ ｌｍｅ ｔｔ ｎ ｏ ｌ － ｏ ｔｏ－ ｄ ｎｔ ｒ ｇ ｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｇ ｅ Ｘｉｎ － ｉ ｇ Ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｎ ｍｐｅ ｎ ａｉ ｆｍｕ ｔ ｃ ｎ ｒｌ ｍｏ ｅ ｍｏ ｉ ｉ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｎ ＺｉＢ ｅ ｏ ｉ ｏｎ
基于zigBee无线网络的在线监测系统的设计
高新技术
基于 zigBee 无线网络的在线监测系统的设计
陈以华 （贵州大学职业技术学院，贵州 贵阳 550004）
摘 要：介绍一种基于 zigBee 无线网络的手腕带使用状况在线监测系统。该系统能够应用在多工位、大厂区环境中，实时监测单、双
图 2 部分上位机监控软件设计 结语 此系统中综合考虑了液晶、电子等行业工 作区域实际工况以及成本控制方面因素，通过 合理系统优化设计，最终实现了实时监测防静 电手腕带状况，并可在此系统基础上，进一步将 平衡电压这个参数一并监测进来，构建整个厂 区的防静电监测系统。这对生产过程中静电的 生成并避免相应后果可以起到极大的预防作 用，很好的提高产品质量。
图 1 zigbee 无线组网系统布局设计 应用及市场推广工作。于 2002 年成立的 ZigBee 联盟如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设 备公司加入。此外，Freescale、TI 等国际巨头也 都已推出了比较成熟的 ZigBee 开发平台[2]。
ZigBee 标准是基于 802.15.4 协议栈而建立 的，它具备了强大的设备联网功能，并支持三种 主要的自组织无线网络类型，即星型结构、网状 结构(Mesh)和簇状结构(Cluster tree)，其中网状 结构具有很强的网络健壮性和系统可靠性 （如 图 1）。
回路手腕带状况、现场声光报警，并通过 zigBee 无线自组网络上传到上位机处；上位机系统采用虚拟仪器 LabWindows/CVI 软件设计
完成，完成信息实时显示、报警、记录及分析功能。其具有很高的市场推广价值。
关 键 词 ：zigBee；监测系统；La考文献
基于Zigbee的无线监测系统设计与实现
设。系统设计方案如图 １所示。监测数据经多跳路 由汇集到
嵌 入 式 网关 ， 网关 负 责 将 数 据 存 储 到 数 据 库 中 并显 示 出来 ， 该
大容量存储 卡可 以保 存长达 几年 的数据 。通 过 Ｉｔｒｅ ｎｅｎｔ或
以 确 保 生 产 安 全 、 经 济 、有 效 地 进 行 。但 现 有 的环 境 监 测 系
括 系统 运 行 必 需 的微 处 理 器 、Ｆａｈ和 Ｓ Ｒ ｌｓ Ｄ ＡＭ 等 ， 有 引 脚 所 通 过插 座 引 出 ， 用于 扩展 外 设 。扩 展 板 根 据 功 能 需 求 ，扩 展
统有据 存储 量小 ，无法远 程访问。因此 ，开发一
第３ ６卷 第 ５期
ＶＬ ｏ ３６
・
计
算
机
工
程
２１ ００年 ３月
Ｍ ａｒ ｈ ０１ ｃ ２ ０
Ｎｏ５ ．
Ｃ ｏ ｐｕ ｅ ｍ ｔ ｒＥｎｇ ｎｅ ｒ ｎｇ ｉ ｅｉ
工 程应 用技 术 与实 现 ・
文章编号：ｌ ｏ ４８ ００ ５ ０４— ２ 文献标识码： ｏ —３２（ １ ０— ２３ ０ ０ ２ ） Ａ
中 围分类号： ９５ Ｎ４
基 于 Ｚｇ ｅ ｉｂ ｅ的无 线监 测 系统设 计 与 实现
吕西午 ，刘开华 ，赵 岩
（ 天津大学 电子信息工程学院 ，天津 ３ ０ ７ ） ００２
摘
要 ：设计一个基于 Ｚｇｅ 的无线监测系统 。该系统通过在监测 区域部署 Ｚｇｅ 网络 ，将监测数据 集到嵌入式网关 ，实现统一的数 ｉ ｅ ｂ ｉ ｅ ｂ
ｍｏ ｉｏ ａ ａ ｉ ｍｂ ｄ ｅ ａ ｅ ｙ ｔ ｅ ｌ ｅ ｕ ｉｉｄ ｄ ｔ ｎａ ｅ ｎｔ ｕ ｅ ｓ ｒ ｍｏ ｅ ａ ｃ ｓ ｎｄ ｒ ｕ ｉ ｇ ｍｏ ｉｏ ｕｎ ｔｏ ｆＺｉ ｂ ｅ ｎ ｔ ｏ ｋ ｈ ｎ ｔ ｒ ｄ ｔ ｎ ｅ ｅ ｄ ｄ ｇ ｔ ｗａ ｏ ｒ ａ ｉ ｎ ｆｅ ａ ａ ｍａ ｇ ｍｅ ， ｓ ｒ ’ ｅ ｔ ｃ ｅ ｓａ ｏ ｔ ｎ ｔ ｒｆ ｃ ｉ ｎ ｏ ｇ ｅ ｅｗ ｒ ．Ｔ ｅ ｚ ｎ ｒ ａ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｒ ｗａ ｅａ ｄ ｓ ｆｗａ ｅ ｉ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｉ ｃ ｕ ｉ ｇ ｄ ｔ ａ ｅ ｆ ｒ ｔ ｎｄ ｈ ｗ ｏ ｐ ｏ ｒ ｍ ｅ ｗｉｅｅ ｓｎ ｄ ｓａ ｄ ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｒ ｅ ｌ ｔｏ ｆ ａ ｄ ｒ ｎ ｏ ｚ ｔ ｒ ｓ ｒ ｓ ｎ ｅ ， ｎ ｌ ｄ ｎ ａ ａ ｆ ｍ ｏ ｍａ ｏ ｔ ｒ ｇ ａ ｔ ｒ ｌ ｓ ｏ ｅ ｎ ｏ ｒ ｉ ａ ｏ ｌ ａ ｈ
基于ZigBee技术的电能质量监测系统设计
基于ZigBee技术的电能质量监测系统设计焦宇恩【摘要】In view of the weakness and problems in the current power quality monitoring system, a portable power quality monitoring system based on ZigBee was designed. This article expounds on the design of hardware and software of the system as well as the detec-tion node andthe architecture of local monitoring center. The network scheme and algorithm of WSN based on ZigBee technology was explained. Experimental results showed that the system could monitor remotely power quality of monitoring points on the power grid, which provided basis for optimized operation of power grid and energy conservation and emissions reduction of enterprises.%针对现有电网电能质量监测仪存在的问题，设计一种基于ZigBee无线通信技术的电能质量监测系统。
介绍监测节点与路由节点的设计方案，探讨监控中心系统的软、硬件架构和基于ZigBee技术的WSN组网方案与算法。
试运行结果表明，该系统能够对电网中各监测点进行远程电能质量监测，为电网的优化运行提供依据。
基于ZigBee的监测系统的设计
图 7 主程序流程图
图 8 CC2420 初始化程序流程图
图 6 12864 与 ATMEGA16L 连接图
图 9 5 结语
本文着重介绍了无线传感器网络的硬件平台搭建、 网络组建、网 络中节点的软件架构的设计。本文实现的硬件节点选（下转第 628 页）
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2010 年 第 21 期
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科技信息
○机械与电子○
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
2010 年 第 21 期
本，简化了接口方式。 在本次设计中，由于 AVR 具有专门的 I2C 寄存 器，所以很方便的进行通讯，如图 4 所示为其内 部 结 构 。 图 5 为 AVR 单片机与 SHT11 的电路连接图。
由于将传感器与电路部分结合在一起，因此，该传感器具有比其 它类型的湿度传感器优越得多的性能。 首先是传感器信号强度的增加 增强了传感器的抗干扰性 能 ，保 证 了 传 感 器 的 长 期 稳 定 性 ，而 A/D 转 换的同时完成，则降低了传感器对干扰噪声的敏感程度。 其次在传感 器芯片内装载的校准数据保证了每一只湿度传感器都具有相同的功 能，即具有 100%的互换性。 最后，传感器可直接通过 I2C 总线与任何 类型的微处理器、微控制器系统连接，从而减少了接口电路的硬件成
2 系统总体设计思想
图 1 无线传感器网络星形拓扑图
该网络（图 1）由多个终端节点，一个主节点和显示设备组成。 终 端节点负责环境数据的采集，主节点负责网络的建立、维护以及终端 数据的收集和显示。 终端节点和主节点之间是无线双向通信。 终端节 点和主节点的设计正如一般无线传感器网络节点的设计一样，包括数 据采集单元、数据处理单元、数据传输单元和电源管理单元四部分。 数 据采集单元主要由各种传感器构成，用来感知周围环境参数；数据处
基于Zigbee的电缆头温度监测系统
（ 南京 弘毅 电 气 自动 化 有 限公 司 江 苏 南京 ２ １ ０ ０ １ ９ ）
摘要 ： 针 对 电力 系统 开 关柜 内 电缆 头容 易发 热 产 生故 障 的 问题 ． 提 出 了一 套 以红 外 测 温技 术 和 Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ无 线 通 信 技 术 为 基 础 的 温 度 检 测 系统 ， 实现 了 对 高压 电缆 的 非接 触性 测 温 和远 距 离 的数 据 传 输 。采 用 专 用 的 红 外 测 温 探 头对 电缆 接头进行检测 ， 利用Ｚ ｉ ｓ ｂ ｅ ｅ无 线 传输 网络 收 集 各 处 的 温度 值 ， 传 榆 至 专 用的 监 控 后 台。 整 个 系统 由红 外 测 温 探 头 、 通
ｃ ａ ｂ ｌ ｅ ｊ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ＇ ｓ ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｓ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｔ ｌ ｙ ａ ｖ ｏ ｉ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ ． ｈｅ Ｔ ｉ ｎ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｍ ｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉ ｒ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ － ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｃ ａ ｂ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ
ｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ ｄ ａ ｔ ａ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｉ ｓ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉｎ ｒ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｉ ｎ ｆ ｒ ａ ｒ ｅ ｄ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ
基于ZigBee技术的电能质量监测系统设计
的家庭 或办 公 室环境 。 ９ ） 工 作频 段灵 活 。 使 用 的频段
分别 为 ２ ． ４ Ｇ Ｈ ｚ （ 全球 ） 、 ８ ６ ８ ＭＨ ｚ （ 欧洲 ） 及９ １ ５ ＭＨ ｚ （ 美国） ， 均 为免 执照 频段 。
测 系统 ， 实 现 用户 电能 质量 的实 时 监督 和管 理 ． 对 于 保 证 电 网的安 全运 行具 有重 要 意义 。 无线 传感 网络 的 出现 ， 解 决 了 有线 网络存 在 的 问题 ． 具 有 很 大 的灵 活 性 ，只需 在 电力监 测 区域合 理放 置无 线传 感器 节 点 ．
量 的成 本 和精 力 。本 文 在 研 究无 线 传 感 网络 的基 础
上， 提 出一 种基 于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ技术 的 电能质 量监 测方 案 。
命 令设 置相 应 的工作 模式 。 为 了提 高节 点 电路 的可靠 性、 降低 节 点 电路 设 计 的 成 本 ． 同 时鉴 于 Ｃ Ｃ ２ ５ ３ 拟 量
调理 电 路
Ａ／ Ｄ
采 样
也 就 是说 ．每个 Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 设 备 可 以 与另 外 ２ ５ ４台设 备
相 连接 。７ ）网络拓 扑 能力优 良。Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 具 有星 、 树 和
丛 网络结 构 的能力 ， Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 设 备 实际上 具有 无线 网路 自愈 能力 ， 能 简单地 覆 盖广 阔 围。８ ）有 效范 围小 。有
效覆 盖 范 围为 １ ０ ～ ７ ５ Ｉ ｎ ， 具体 依 据实 际 发射 功率 的 大 小 和各 种不 同的应用 模式 而定 ． 基本 上 能够 覆盖 普通
烦。 ３ ）成本 低 。由于 Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ数据 传输 速率 低 、 协议 简
基于ZigBee技术的电力环境监测系统设计
基于ZigBee 技术的电力环境监测系统设计摘要：为了解决电力环境监测中的数据传输问题，提出了基于Z ig B ee技术的电力环境监测系统设计方案。
该系统通过Z ig B ee节点采集各种电力环境数据，并将Z ig B ee网络和G P R S相结合实现远程监测。
方案采用T I公司CC2430芯片设计传感器节点电路，在Z ig B ee协议栈的基础上设计了协调控制器节点，提高了系统的可扩展性，确保了数据传输的实时性和可靠性。
能源是发展经济、提高人民生活水平的重要物质基础，也是产生环境污染的重要来源。
电力作为一种重要的能源，其生产过程中会产生大量对环境有害的物质。
目前，电力工业的发展仍以火电为主，火电厂燃煤所产生的烟尘、二氧化硫、粉煤灰渣等都是污染环境的主要污染物。
因此电力行业环境保护工作形式严峻，任务重大，环境保护问题已经成为直接影响我国电力行业长足发展的主要问题。
电力环境监测是电力环境管理所依赖的基础，1985年我国颁布的《火电厂环境监测条例》确立了电力环境监测工作在整个电力生产中的地位。
但是在及时准确地监测电力环境变化和动态方面，数据传输、监测手段和数据准确性等问题的存在，严重制约了环境监测技术的发展。
1 监测对象分析和存在的问题电力环境监测涉及到发电、输电和配电各个环节，其中发电过程产生的环境问题是电力环境保护关注的重点。
目前我国发电用煤约占全国耗煤量的70%，煤炭在燃烧过程中会排放出大量的废气、废水和废渣，对环境造成极为不利的影响。
[1] 1.1 监测对象分析电力环境监测的对象包括大气污染物、水污染物、灰渣污染物、噪声污染物和电磁辐射污染物。
1.1.1 大气污染物大气污染物包括粉尘、SO2、N O x和CO2。
粉尘分为飘尘（<10μm）和沉降（>10μm）2种，前者对人体危害最大。
SO2是燃料中的硫燃烧后生成的污染物，与水分子结合后会生成酸雨，对环境造成危害。
N O x与碳氢化合物共存于大气时，在紫外线的照射下可发生光化学反应，生成毒性很强的光化学烟雾。
基于Zigbee的无线监测系统的设计和实现
基于Zigbee的无线监测系统的设计和实现近年来，随着智能家居概念的兴起以及物联网技术的不断发展，各种无线监测系统也被广泛应用于各个领域。
其中，基于Zigbee协议的无线监测系统因其低功耗、高可靠性等优点而备受推崇。
本文通过对基于Zigbee的无线监测系统的相关知识进行研究和分析，探讨了其设计和实现方案，并对其优缺点以及未来的发展趋势进行了展望。
一、Zigbee协议简介Zigbee是一种低功耗、短距离、低速率的无线通信协议，适用于小型网格、传感器网络等应用场景中。
它采用IEEE802.15.4标准进行通信，能够提供高效的数据传输和通信距离，并且具有一定的网络管理和安全机制。
Zigbee在许多领域的应用非常广泛，例如智能家居、工业自动化、智能交通等。
二、无线监测系统的设计方案无线监测系统是指通过无线传感器网络采集数据，然后将数据传输到监测中心并进行处理的一种系统。
针对这一场景，我们可以采用基于Zigbee协议的无线监测系统设计方案：1、硬件设计在硬件方面，主要包括传感器节点、中继节点和基站三个部分。
（1）传感器节点：传感器节点负责采集环境中的数据，并将数据传输到中继节点。
每个传感器节点都配备有一个或多个传感器模块，例如温度传感器、湿度传感器等，通过采集环境数据并将数据存储到模块内存中。
（2）中继节点：中继节点负责接收来自传感器节点的数据，并将数据传输到基站。
此外，中继节点还负责网络管理和节点控制等任务，可以优化数据传输流程和降低功耗等。
（3）基站：基站是无线监测系统的中心节点，负责接收来自中继节点的数据并进行处理。
基站需要提供统一的数据接口、数据处理和展示功能。
2、软件设计软件方面主要涉及到通信协议、网络协议和应用程序设计等。
通信协议：无线监测系统应采用Zigbee协议进行传输，以实现低功耗、高效率和高可靠性的数据传输。
网络协议：在Zigbee中，使用网络协议栈来进行网络管理和数据传输等操作，其主要功能包括路由选择、数据传输和节点协调等。
基于ZigBee技术的电力输电线路监测系统设计
Ｃ Ｃ ２ ４ ３ ０ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｅ ｄ ｂ ｙ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ， ｎｄ ａ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｄ ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｔ ｒ ｎｓ ａ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ， ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｊ ｕ ｄ ｇ ｍｅ ｎ ｔ ｖ ａ ｉ ｒ ｅ ｔ ｙ ｏ ｆ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ —
２ ０ １ ３正
仪 表 技 术 与 传 感 器
Ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎ ｔ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ａ ｎ ｄ Ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ
２ ０ １ ３
Ｎｏ ． ３
第 ３期
基于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ技术 的 电力输 电线 路 监测 系统设 计
方 刚 ， 张 雷
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｌｉ ｎ ｅ Ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｚｉ ｇ Ｂｅ ｅ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｆ ＡＮＧ Ｇａ ｎ ｇ， Ｚ ＨＡＮ Ｇ Ｌ ｅ ｉ
的线路监测 系统 ， 由太阳能提供 电源 ， 通过 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 无线传感器 网 络技 术 实现对线路 多种环境参数 的采集 、 传输 、 处理和判 断， 并通过 Ｇ Ｐ Ｒ Ｓ向上位机监测 中心发送数据信息 ， 当出 现 异常 时能够及 时向 负责人发 送手机 短信 。该 系统促进 了智 能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（ Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｏｐ ｔ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ２ １ ３ １ ４， ６ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
基于ZigBee的电缆接头温度在线监测系统设计
收稿日期： 2018—06—12 * 基金项目： 国家自然科学基金青年科学基金资助项目（ 51107155） ； 重庆市教委科学研究项目（ KJ1400914）
（ 1． Chongqing University of Technology，Chongqing 400054，China； 2． Chongqing Engineering Ｒesearch Center of Energy Internet，Chongqing 400054，China）
Abstract： Aiming at problem that high temperature of the cable intermediate joint will result in failure，but in practice，the temperature of the cable wire core cannot be directly measured，using ANSYS software to establish the steady-state temperature field distribution model for the cable intermediate joint． And the distribution of the surface temperature field in the normal operation state is simulated and analyzed． According to the simulation results， suitable monitoring points are obtained，that is，the temperature sensor is arranged in the cable intermediate joint in the form of“three points”． The design scheme of on-line monitoring system for cable joint temperature is given． Based on the ZigBee protocol stack，the ZigBee wireless communication network is constructed，and the remote transmission of temperature data is realized through general packet radio service （ GPＲS） ． The system has the characteristics of high reliability，strong portability and low cost． Keywords： cable intermediate joint； temperature monitoring； ZigBee wireless network
智能电缆监测系统的设计与实现
智能电缆监测系统的设计与实现在现代社会，电力供应的稳定性和安全性至关重要。
电缆作为电力传输的重要载体，其运行状态的实时监测对于保障电力系统的正常运行具有重要意义。
智能电缆监测系统的出现，为及时发现电缆故障、提高电力系统的可靠性提供了有力的技术支持。
一、智能电缆监测系统的需求分析随着电力系统的不断发展，对电缆监测的要求也日益提高。
首先，需要实现对电缆温度、电压、电流等关键参数的实时监测，以便及时发现异常情况。
其次，监测系统应具备高精度和高可靠性，能够在复杂的环境中稳定工作。
此外，系统还应具备远程监控和数据传输功能，方便运维人员随时随地掌握电缆的运行状态。
二、智能电缆监测系统的总体设计（一）系统架构智能电缆监测系统通常由传感器层、数据采集层、数据传输层和监控中心层组成。
传感器层负责采集电缆的各项参数，如温度传感器、电压传感器、电流传感器等。
数据采集层将传感器采集到的数据进行初步处理和整合。
数据传输层通过有线或无线方式将数据传输至监控中心。
监控中心层对接收的数据进行分析、处理和存储，并提供可视化的监控界面。
（二）传感器选型传感器的选型直接影响监测系统的性能。
对于温度监测，可选用热电偶传感器或光纤光栅传感器，前者具有成本低、响应速度快的优点，后者则具有抗电磁干扰、测量精度高的特点。
电压和电流传感器则可选用霍尔传感器或罗氏线圈传感器，根据实际测量范围和精度要求进行选择。
（三）数据采集与处理数据采集模块应具备高速采样和多通道同步采集的能力，以确保数据的准确性和完整性。
采集到的数据经过滤波、放大等预处理后，通过数字信号处理算法进行进一步的分析和计算，提取出有用的特征信息。
三、智能电缆监测系统的硬件实现（一）传感器安装传感器的安装位置和方式至关重要。
对于温度传感器，应安装在电缆的关键部位，如接头处、易发热部位等。
电压和电流传感器则应安装在电缆的进线和出线端。
安装过程中要确保传感器与电缆之间的良好接触，同时要做好防护措施，避免外界因素对传感器的干扰和损坏。
基于Zigbee的电缆头温度检测系统的开发
基于Zigbee的电缆头温度检测系统的开发结合电力电缆接头易发热而引发的故障问题，构建了一套基于Zigbee无线通信技术的电缆头温度检测系统，实现对电缆头无线测温与远程数据传输等功能，借助于Zigbee无线传输网络，对各处温度加以收集，并传输到监控后台，一旦电缆头温度异常，将会提前加以预警，避免故障扩大，提升了系统运行过程的安全性、可靠性。
标签：Zigbee；电缆头；温度检测系统就供电系统而言，电力电缆供电的应用越来越广泛，与此同时，故障检修率也呈逐年上升的趋势。
依据统计数据可知，电力电缆头所引发的事故约占电缆事故的60%以上。
在电力电缆输电电网之中，平均每300m处就有一处电缆头，因此，构建电缆头温度检测系统，对于及时掌握电缆头故障情况，避免火灾事故发生和扩大具有十分重要的意义。
1 Zigbee无线通信技术概述作为一种短距离、复杂度低、成本低、功耗低、数据速率低的双向无线通信网络技术，Zigbee是一组以IEEE802.15.4无线标准为基础所研发的组网、安全、应用软件等相关通信技术。
该技术提供星形网、对等网、混合网等三大类网络拓扑结构，且各网络均有其独特的优势。
作为一种以主器件为网络中心的拓扑结构，星形网提供全网协调工作，其他主器件、从器件均分布在覆盖范围之内。
对于此种网络结构而言，实现控制、同步均十分轻松，多用于设备量不多的场合。
就对等网而言，其主要包括点对点、簇树形两大类，主要由主器件相连而成，该网络结构可靠性更高。
星形网、对等网二者可组合，形成混合网，不同子网内部采用星形实现连接，主器件则采用对等方式实现连接。
混合网多用于对网络要求较为复杂的情况下，通常在应用环境中具有更强的实用性。
就Zigbee网络而言，其具有全功能、精简功能设备——FFD、RFD。
对于FFD而言，其提供各种标准定义下的各种功能、特性，而对于RFD而言，其不仅功能简洁，而且对于存储器容量的要求很少。
FFD可实现与FFD、RFD的通信，但是，RFD只能与FFD通信，RFD间的通信只能借助于FFD加以转发，而FFD除了能够发送数据，还可接收数据，具有类似于路由器的功能。
基于无线通信技术的电缆计米器远程监测系统设计与实现
基于无线通信技术的电缆计米器远程监测系统设计与实现电缆计米器是用于测量电缆长度的设备，通常用于工业、建筑和电力行业。
传统的电缆计米器需要人工操作，并且受到传感器和显示器之间距离的限制。
基于无线通信技术的电缆计米器远程监测系统能够解决这些问题，并提供更加灵活和方便的监测方式。
设计与实现无线通信技术的电缆计米器远程监测系统的关键是选择合适的无线通信技术和实现远程监测功能。
首先，选择合适的无线通信技术。
常用的无线通信技术包括蓝牙、Wi-Fi、Zigbee和LoRa等。
根据实际需求和应用场景，选择适合的无线通信技术。
例如，如果需要远程监测电缆的长度并实时显示结果，可以选择蓝牙或Wi-Fi；如果需要远程监测电缆的长度并将数据传输到较远的地方，可以选择Zigbee或LoRa。
其次，实现远程监测功能。
远程监测功能包括传感器数据采集、数据传输和数据显示。
传感器数据采集可以通过连接传感器到计算机或微控制器来实现。
然后，使用选择的无线通信技术将采集到的数据传输到远程服务器或显示设备。
最后，通过远程服务器或显示设备显示电缆的长度。
在设计和实现过程中，需要考虑以下几个关键问题：1. 选择适合的无线通信模块。
根据实际需求和预算，选择适合的无线通信模块。
这些模块通常有不同的功耗、传输距离和数据传输速度。
选择合适的模块可以使系统性能达到最佳状态。
2. 系统稳定性和可靠性。
远程监测系统应具有良好的稳定性和可靠性，能够长时间运行并准确地传输和显示数据。
在设计和实现过程中，需要进行充分的测试和优化，确保系统的稳定性和可靠性。
3. 数据安全和隐私保护。
远程监测系统中传输的数据可能包含敏感信息，例如电缆长度和位置等。
为了保证数据的安全性和隐私性，应采取相应的安全措施，如数据加密和访问控制等。
4. 远程管理和控制。
远程监测系统应具有远程管理和控制功能，可以远程监控设备状态、实时调整参数和配置等。
这样可以方便地进行远程维护和管理，提高系统的可管理性和可维护性。
基于Zigbee的电缆头温度监测系统
基于Zigbee的电缆头温度监测系统田伟;李从飞【摘要】A temperature monitoring system based on the infrared temperature measure technology and wireless communication technology is proposed in this paper.This system can be employed to solve the problem caused by the electric cable junction's heating and consequently avoid the system failure.The indirect monitoring technique of high-voltage cable and distant data transmission are realized by this temperature monitoring system.Special infrared temperature measure probes are used to detect the electric cable junction and temperature values at different locations collected by the Zigbee wireless transmission network are transmitted to the special monitor background.The whole system is comprised of four parts:infrared temperature probe,communication control module,communication repeater and remote monitoring system.The system will give pre-warning when temperature of the cable junction is abnormal,and hence it can avoid enlarge the incidence of the faults,locate the faults,save the repair time and improve the power system reliability.%针对电力系统开关柜内电缆头容易发热产生故障的问题,提出了一套以红外测温技术和zigbee无线通信技术为基础的温度检测系统,实现了对高压电缆的非接触性测温和远距离的数据传输.采用专用的红外测温探头对电缆接头进行检测,利用Zig,bee无线传输网络收集各处的温度值,传输至专用的监控后台.整个系统由红外测温探头、通信控制模块、通信中继器和远程监控系统四个部分组成.系统在电缆接头的温度异常时可提前预警,防止事故的扩大,并可定位故障点,节约检修时间,提高电力系统的安全可靠性.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2013(021)013【总页数】3页(P94-96)【关键词】红外测温;Zigbee;温度监测;电缆头测温【作者】田伟;李从飞【作者单位】南京弘毅电气自动化有限公司江苏南京210019;南京弘毅电气自动化有限公司江苏南京210019【正文语种】中文【中图分类】TM932随着电力系统厂站中的电缆用量的增加，由于电缆头发热引发的短路闪弧和火灾事故也越来越多，给电力系统和用户带来了巨大的经济损失。
基于无线通信的电缆计米器远程监控系统设计
基于无线通信的电缆计米器远程监控系统设计无线通信的电缆计米器远程监控系统是一种用于监测和管理电缆长度的设备。
通过无线通信技术，该系统能够远程监控电缆的长度变化，并提供实时数据和报警信息。
下面将详细介绍该系统的设计原理和核心功能。
一、设计原理无线通信的电缆计米器远程监控系统基于无线传感器网络技术，包括若干个部分：无线传感器、数据传输模块、数据处理与存储模块、远程监控平台。
系统通过无线传感器实时采集电缆长度数据，并通过数据传输模块将数据传输至数据处理与存储模块进行处理和存储。
远程监控平台则负责接收和显示实时数据，并进行数据分析和报警处理。
二、系统功能1. 实时监测：该系统能够实时监测电缆的长度变化，并以数字形式显示在远程监控平台上，使操作人员能够随时了解电缆的状态。
2. 数据存储与处理：系统会将采集到的电缆长度数据进行存储和处理，同时可设定一定的数据统计周期，以便于操作人员进行历史数据查询和分析。
3. 报警功能：当电缆长度超过预设范围或出现异常情况时，系统会自动发出报警信号，并将实时报警信息推送至远程监控平台，以便于及时采取措施。
4. 远程控制：基于无线通信技术，该系统实现了远程控制功能，操作人员可以通过远程监控平台对电缆进行控制和调整，例如停止或启动电缆运行。
5. 可视化界面：远程监控平台具备友好的可视化界面，展示电缆的实时数据和报警信息，操作人员可以直观地了解电缆的状态和运行情况。
三、技术细节1. 无线传感器：采用无线传感器来实时监测电缆长度变化，传感器需要具备高精度和稳定性，可通过无线通信与数据传输模块进行数据传输。
2. 数据传输模块：通过无线通信技术（如Wi-Fi、蓝牙等）将采集到的电缆长度数据传输到数据处理与存储模块，确保数据的及时和准确传输。
3. 数据处理与存储模块：负责对采集到的电缆长度数据进行处理和存储，可以通过数据库来管理和存储大量的数据，并提供数据查询和分析功能。
4. 远程监控平台：通过云计算技术实现远程监控平台的搭建，操作人员可以通过互联网访问该平台，并通过登录验证来获取电缆的实时数据和报警信息。
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构建监测 电力 电缆 的 ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ传 感器 网络 主要 由三部分组 成 ：接收端 、上位机操作 系统和发送端 。由 １ 个或 多个 Ｚ ｉ ｇ Ｂｅ ｅ 节 点终端构成发送端 ， 每一个 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ节点是 由一组监测线 路的 相关 传感器 （ 温度 传感器 、烟感 传感器 、水位 传感器和运行环 境 温湿度传感器等 ） 和１ 个ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 无线射频模块构成 。传感器 将采集 的相关 电缆数据传输 给 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ无线射频模 块 ，再经 由 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 无线射频模 块 中内嵌 的电子芯片对传人的数据进行修正
张柏毅 ，万年 强，滕 国欣
（ 大庆油 田电力集团供 电公 司特种作业 工区 ，黑龙江 大庆 １ ６ ３ ０ ０ ０ ）
摘 要 ：针 对 目前 电 力 电缆 运 行 环 境 的传 统 监 测 方 法 ，介 绍 了基 于 Ｚ ｉ ｇ Ｂｅ ｅ 技 术 的 电缆 监 测 系统 的设 计 原 理 ，设 计 了针 对 地下 电缆 的温湿度监测 系统 ，并对传输距 离和采集精度进行 了试 验 ，提 高 了电力电缆监 测的 自动化水平。 关 键 词 ：Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技 术 ；传 感 器 ；无 线 网络 ；温 湿 度
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中图分类号 ：Ｔ Ｍ２ ４ ９ ＋ ． ７
文献标识码 ：Ａ
Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． １ ５ ９ １ ３ ￣ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｋ ｊ ｙ ｃ ｘ ． ２ ０ １ ５ ． １ ５ ． ０ ９ ３
随着 科学技术 和计 算机 的发展 ，通信技术 和电力产业 的快 速发展 和广泛应用 ，我 国很 多单 位和生产商逐步 开始对不 同类 型 的电力 监测进行研究 。运用无 线传感器 网络对 地下 电缆进行 监测 ，相 比传统 的监 测方式 ，可 提高对 电力 电缆 的监测效果 ， 且降低 了工作人员 的劳动强度 ， 保 障了人身安全 ，同时 ，可提 高 电力企业 电缆监测 自动化程度 ，具有重要 的意义 。
１ Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ通 信 技 术
与目 前 的无线通信技术 比较 ， Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 通 信技术的功耗 、成 本最低 ，是具有数据传 输能力强 、网络容量大 、可靠 性高 、 自 动组 网、复杂度低 、灵 活性高和成本 低等多种优点的 双向通信 技术 ，可 用于 自动控制 、远程控制等方 面 ，还可方便 地嵌入多 种设备 中实现 自 动化功 能。将其应用 在电力 电缆监测 中的优势 为 ：可避 免长距离传输 的信号衰减 、解 决高压设备 的电磁干扰 问题 ，从而提 高系统的可靠性和安全性 ，降低 运维成本 。
端、 Ｃ Ｃ ２ ５ ３ ０ 微控制器和 内存 。 为 了使该硬件系统适用于各种环 境工作 ， 它集成 了 １ 个８ ０ ５ １ 控制器和 １ 个高性能的 ２ ． ４ Ｇ Ｈ ｚ Ｄ Ｓ Ｓ Ｓ （ 可实 现直接序列扩频 ）的射频收发器 核心 ， 具 有可编程闪存 为１ ２ ８ ｋ Ｂ和 ８ ｋ Ｂ的 Ｒ Ａ Ｍ，还包含休 眠模式定时器 （ ３ ２ ｋ Ｈ ｚ 晶振 ） 、ＡＤＣ、上电复位电路 、掉电监测 电路 、定 时器 、Ｉ ／ Ｏ引 脚２ Ｏ 个 （ 可编程 ） ，可使 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ网路节点达到微型化 的 目的。 硬件 系统的传感器部 位将信号放 大调理器 、传感 器 、Ａ ／ Ｄ 转换和数字通信接 口集成在一起 。图 １ 为Ｃ Ｃ ２ ５ ３ ０ 的电路图。 ３ ． １ 发送端节点的硬件设计 发送 端节点 的传感 器模 块对 电力 电缆 的相关数 据进 行采
炉值班 员应及 时了解入 炉煤 的品质 ，调整好磨煤 机研磨时 间、 炉膛风 量和风压 ， 适 当降低一 次风压有助于给风机下粉 的稳定 。 ④ 当减 温水不足时 ，可采取稍开 给水旁路调整 门、节流主给水 电动 闸阀方式提高减 温水流量 。再 热器减温水不 足时 ，还可 以 稍开给水泵再循 环 门， 通过提高给 水泵转速来提高减温水 流量 。 ⑤负荷 波动大时 ，应提 早加强控制 ，避免引起过 多连锁反应 ， 同时 ，集控室应 留下 足够人手 ，在 出现 问题 时 ，例 如｝ ｝ １ 炉负荷 波动较 大 ，给泵跳 自动 时能及时帮助 调整 。⑥在锅 炉发生超温 异常情况 时 ，经采取调 整措 施无效 时 ，应果断拉给 粉机停止制 粉 ，投油枪稳定 负荷。
２ ０ １ ５年 第 １ ５期
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ＆Ｉ ｎ ｎ ｏ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｉ 科 技 与创新
文章编 号 ：２ ０ ９ ５—６ ８ ３ ５（ ２ ０ １ ５）１ ５—０ ０ ９ ３ —０ ２
基于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ技术 的 电缆 监测 系统设计 与实现
２ 系统 的整体设 计思路
处理 ，并将处理后 的数据通过 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 无线 网络发送给接收端 ； 接收端部分 由 １ 个Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 射频模块 和 １ 个Ｒ Ｓ ２ ３ ２串 口 模块 组 成 ，接收模块即 网络协调器 ，由它构建 １ 个星形结构 的通信 网 络， 通过 Ｚ ｉ ｇ Ｂｅ ｅ 通信 网络接收各个节点 的相关数据 ， 并由Ｒ Ｓ ２ ３ ２ 传输到上位机系统。 这便是 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 通信 系统一个发送节点 的数 据采集和发送的全部过程 。 ３ 系统硬件设计 该 系统硬件部分采用 Ｃ Ｃ ２ ５ ３ ０微处理器 ，该模块待机时 的 电流消耗仅 为 ０ ． ２ Ａ， 在３ ２ ｋ Ｈｚ晶体 时钟状态下运行 ， 可达到 ＜１ Ａ的电流消耗 ，具 有低 功耗 的优 点 ，且 Ｃ Ｃ ２ ５ ３ ０可满足 以 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ为基础 的 ２ ． ４ Ｇ Ｈｚ ｌ Ｓ Ｍ 波段 ，还可满 足低成本 、低功耗 的需求 。１ 个 电子芯片上可嵌入包括 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 射频模块 （ Ｒ Ｆ） 前