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 基于ZigBee无线技术的低功耗、大容量实时无线传输的物联网应用平台开发

  基于ZigBee无线技术的低功耗大容量实时无线传输的物联网应用平台开发 

       当前在用监测系统检测信息量和测试点安装已经出现不能满足安全、可靠、经济运行要求的势头,且基本上是在有线方式下实施状态监测。有线方式受布线工程量大、供电电源满足程度要求高、安装场所空间及保护条件苛刻和维修频繁、复杂等的限制,投资比较大,施工困难多,甚至难以实施监测。例如旋转机械转动部分的状态监测、高电压和大电流设备的状态(温度、绝缘)监测等采用有线方式是无法完成的,更不可能保证数据的实时性、可靠性和完整性,严重影响对设备运行状态的评估、判断和检修决策。 

      现代监测系统由传感器网络组成,传感器网络是有线传感器网络和无线传感器网络的集合。无线传感器网络是基于IEEE 802.15.4技术标准和ZigBee网络协议而设计的无线数据传输网络,是用大量的具有多功能和多信息信号获取能力的传感器,采用自组无线接入网络,与传感器网络控制器连接,构成无线传感器网络。无线传感器网络可以实现远距离监测调控,有效支持现代工程技术的自动化、信息化、智能化运行,成为所有工程技术集成优化、产品创新换代的关键技术之一。 

      ZigBee技术是专门针对无线传感器网络而开发的,利用ZigBee技术组成无线传感器网络是监测系统发展的必然趋势。由于ZigBee是近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的通讯协议,使用ZigBee的传感器网络只需要很少的能量,就可以以接力的方式将数据从一个传感器无线传到另一个传感器,依次传递,以构成一个无线传感器网络。

      ZigBee技术在国外正处于应用开发阶段,发展势头异常迅猛。而国内涉足的企业相对较少,研发投入的力度和速度远远不够,在可以预见的未来几年中,ZigBee技术的价值将很快被发掘出来,成为推进工程革命的重大突破,其市场前景是不可估量的。 目前,ZigBee联盟已有300多家公司加盟,包括全球著名的半导体生产商、技术提供者、代工生产商与最终使用者,如:Ember、Freescale、Honeywell、Invensys、三菱电气、摩托罗拉、飞利浦和三星公司等。但是,ZigBee联盟的成员主要集中在南北美洲,亚太地区仅占不足20%。因此,吸引亚太地区企业的加入已成为联盟的主要目标之一。  ZigBee联盟的主席Haile先生预计亚太地区的联盟成员总数将会有快速的增长。他表示非常欢迎广大中国厂商加入ZigBee联盟,并强调,ZigBee联盟不会向系统厂商收取任何专利费,只需交纳9,500美元的费用就可以成为联盟成员,加入后即可共享标准文件、成员间的技术储备、活动资料、媒体信息及市场分析、风险投资公司等信息,并可以和联盟成员、客户、供货商以及合作伙伴建立联系。 

       我们深知无线传感器网络在现代工程、生产、生活中的重要作用,并且熟悉ZigBee技术,又了解国家对高新技术产业有众 多政策支持,因此拟申请建设ZigBee技术产品研发制造产业化工程项目。 对于远程设备(如野外泵站、转送站、分配站、输送线节制器等)的监测,传统方法除了人力巡检以外,还有安装有线监测系统进行设备状态分析,以配合控制系统执行开、闭环控制与调节,对设备事故进行报警及相应处理。人力巡检的方法不仅操作环境大多恶劣、劳动强度大,且不能做到全程、全线、全天候监测;有线检测系统昂贵的投资不仅限制了监测点数和参数合理设定,更限制了监测系统的推广普及。ZigBee技术的应用可以最大限度地克服传统方法的弊端,为设备的遥测、遥讯、遥控、遥调等提供远程数据,确保设备科学运行;同时还可进行运行状态监测,用长期积累的数据分析判断设备的合理运行周期,为设备检修和更新决策提供依据。 

        基于ZigBee技术的芯片研发和制造高新产业的兴起,将加速ZigBee技术普及应用。类似远程设备监测系统的无线传感器网络可以推广到多个领域,例如输供电线路、自来水供应管网、高速公路、危险作业场所、家电、农林监护、气象观测等工程、生产、生活众多方面。特别是在目前国内技术发展相对迟缓的情况下,项目的建设具有先导和示范作用。可以成为代表我国ZigBee技术水平的高科技企业,推动国内技术同国际保持同步发展。 

         ZigBee技术组成传感器网络系统本身具有以下优点:实时性:实时在线监测;低功耗:采用钮扣电池可运行2年以上;先进性:技术、器件、软件先进,为系统的可靠性、先进性奠定了基础;准确性:温度测量精度可达±0.1℃;灵活性:用户可根据自己的需求,灵活、方便地设置参数;系统性:可与电力系统综合自动化系统、消防系统等融为功能更加强大的综合系统,可与局域网、广域网、系统方便连接,实现数据共享,便捷管理;真实性:实时数据记录、分析,为运行、管理、检修、调度等部门提供真实数据;安全性:ZigBee技术系统不论是产品、还是工程及其维护,都具有安全性。ZigBee技术提供数据完整性检查和鉴权功能,采用AES-128加密算法,使数据安全得到保障;效益性:电力系统故障多以温度升高而引起,有了这一套系统,可以节约购置其他测温仪器等设备支出(如红外成像仪、点式测温仪等),可以节省巡检人员,提高数据获取的工作效率,达到有的放矢地开展设备维修的目的,减少设备维护工作量,减少事故,提高供电可靠性;实践性:ZigBee技术已经成功应用于汽车电器中的测量高速转动的轮胎气压和温度。 

         

 

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