基于ZigBee的电能信息数据通信方法分析

基于 ZigBee的电能信息数据通信方法分析

彭永杰

宜宾职业技术学院，四川宜宾， 644003

摘要：对通讯而言，ZigBee带来了十分积极的影响，基于IEEE802.15.4标准进而实现的一种短距离、低能耗的无线通信技术。ZigBee之所以在当前广泛地被人们使用，是由于具有自组织、低能耗、低成本等不同的特点，灵活地结合嵌入式技术，并且广泛地应用在各种不同的控制领域中。本文主要针对ZigBee电能信息采集通信技术进行简要的分析，提高整体使用效果。

关键词：ZigBee；电能信息数据；通信方法

引言：智能电网在使用时本身具有安全性、高效性、清洁能力强等不同的特点，国内外在发展电力系统的过程中使用ZigBee的频率也越来越高，而电能信息采集系统更能够覆盖变、配、用等不同的等各个不同的环节，提高通讯应用的整体质量。

一、电能信息采集系统结构及通信需求分析

近几年，随着通信技术的不断增强，ZigBee作为一种低能耗无线局域网在使用时的效果也得到了提升，其十分适用于物联网的实现。分析ZigBee的系统通讯需求时，发现在使用ZigBee网络时，主要是从采集主站以及采集终端组成，而采集终端则是嵌入式的电子设备，主要负责在整个电网运行过程中电压、电流信号的采集，并且实时地对所获取到等信息进行计算和处理。采集主站属于pc机，能够实现收集、存储和管理各种不同的信息通讯，其是由终端采集而来的电能信息以及远程通信信息。在采集终端与主站间进行交换时，其电能信息包括了以下几种：

1.实时数据

实时数据主要是指电能数据以及变量数据，而电能数据中则包含了用电信息，无论是有功电能、无功电能都属于电能的数据，一共有113个参数，并且电能的总长度为452b，实时变量的数据则包括了电压、电流、功率和谐波含量等不同的数据。这些数据一共有186个参数，数据的总长度为360b。

2.状态确认数据以及事件记录数据

状态确认数据是通过信息了解采集终端是否处于正常工作的状态，并且实时观测采集终端是否存在故障，选择利用11b的信息。作为事件记录数据，其目的是为了更好地去记录这一段时间所发生的一系列数据变化内容，了解数据的应用效果。一旦发现数据中存在问题，可以在第一时间内做好反馈。在整个事件记录数据中，一共含有570个参数，数据记录的总长度为61850b。

3.冻结数据

所谓冻结数据是指储存于特定时间的电能数据。该冻结数据一共含有11个参数，并且总长度为246b。

二、基于ZigBee的电能信息数据通信方法

1.电能信息通信策略

在每次通讯中都需要由采集主站向所有被轮询的采集终端依次发送轮询命令，促使采集终端能够获取更多的信息，并且根据信息及时的回复和响应。数据采集主站对所有确认的数据轮回周期为一分钟。也就是说，一旦事故发生，可以在一分钟之内将事故出现的相关数据实时地进行输送，提高数据信息在应用时的应用效果，也可以改变以往由于数据信息传递的不及时而导致的出现问题，无法在第一时间内进行解决，提高问题解决的整体效果，进一步满足数据在使用时的使用需求，当事故事件发生时，也能在第一时间能够在最短时间内直接将数据进行应用。时期性故障事件终端发送对事件记录数据进行随时的确定，提高数据在应用时的效果。而采集数据对所有数据在进行轮巡时，其周期为十分钟。采集主站对所有冻结数据的轮询周期则为一小时，能够做到实时地对信息进行了解，并且调整信息在应用时的方式以及质量。采集主站再进行轮询确认信息时，需要考虑到其实时数据的最大等待时间为70毫秒。采集主站轮询记录数据和冻结数据所能够等待的时间最最多为160毫秒。由此可见当超过最大的等待时间后，主站则可以直接向下一个采集终端进行轮巡。在所有终端轮询过一次后，仍旧没有响应的终端则会再一次地对其进行数据的轮询，如果仍旧没有在最大的最大等待时间内进行响应，则可以直接判断该终端离线或是该终端出现故障，进行数据信息的进一步分析。

2.应用层协议数据单元结构

在应用层协议数据进行使用时，应考虑到电表地址、控制码、数据项标识以及数据组成等内容，了解终端地址字段所采用和形成的相关码，提高终端在使用时的整体使用效果，并且选择最佳的通讯地址。在多数情况下，控制码都是有高位到低位依次进行传输的，应明确其传输方向以及应答状况。做好分段协议以及功能类型的组成，提高ZigBee在电能信信息数据通讯时的效果。

综上所述，本文的主要目的就是探讨基于ZigBee的电能信息数据通讯方式的使用，结合电能参数等通讯策略研究ZigBee在实际使用时的使用方法。ZigBee通信协议在映射方式的基础上能够提高其通讯功能，并且确保采集信息的采集终端以及设计方案在使用时能够获取更多的验证，其实验数据也更加稳定，实验的可靠性得到了提升，进一步地满足当前工业应用的通信要求，也能够提高通讯的整体效果。

参考文献

[1]刘光辉，朱婷婷，张慧娥.基于大数据技术的电能质量信息状态监测平台[J].自动化与仪表，2021,36(04):1-5+39.

[2]梁振锋，祖莹，刘伟，肖凤斌，陈谦.基于用电信息采集数据的电能质量分析[J].供用电，2020,37(10):58-64.

作者简介：彭永杰（1983.11-），男，汉族，河南驻马店人，硕士研究生，副教授，研究方向：嵌入式开发。

基金项目：宜宾职业技术学院院级项目《基于Zigbee技术高校教室信息实时显示系统设计》（编号ybzysc19-35）。