物联网技术在能源管理系统中的应用

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1、物联网技术在能源管理系统中的应用王辉12测控（1）2012339930030无处不在的互联网通信时代即将到来，物联网被专家和许多国家认为是都互联网浪潮后的再次科学技术革命。不管是IBM提出的智慧地球，还是温家宝总理在无锡提出的感知中国，都意味着物联网将是一个最流行的最有竞争力的行业。传统的能量管理系统中通常需要部署的现场总线，然后连接现场设备与计算机进行数据处理，并显示给用户的界面，当有大量的数据，可能需要单独的数据处理服务器，并且如果需要实现远程的跨区域的管理，还需要建立在互联网上的专用服务器，所以，不仅需要投入服务器等网络设备以及开发相应的服务软件，系统的维护除现

2、场级设备和总线链路外还需要IT部门的管理员协助维护服务器设备，避免服务器故障而造成损失。因此，物联网技术在互联网被引入到远程能源管理系统中，无线传感器网络领域的传感器和设备的连接，上部采用互联网技术服务，消除现场布线的麻烦，可以消除网络硬件投入和日常维护，同时可以方便地基于WEB服务实现远程管理。ZigBee技术的特点 ZigBee协议基于IEEE802.15.4标准，从2004年发布ZigBeeV1．0到最新的增加了ZigBee-PRO扩展指令集的ZigBee2006版本，ZigBee功能不断强大。ZigBee具备强大的设备联网功能(见图1)，它支持3种主要的自组织

3、无线网络类型，即星型结构(Star)、网状结构(Mesh)和树型结构(ClusterTree)，特别是网状结构，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。与目前普遍应用的wi-Fi、Bluetooth等短距离无线通信技术相比较，ZigBee的特点主要有：(1)工作周期短、收发信息功耗较低，并且RFD(ReducedFunctionDevice，简化功能器件)采用了休眠模式，不工作时都可以进入睡眠模式。(2)低成本。通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10)，降低了对通信控制器的要求，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32KB代码，子功能节点少至4KB代码。(3)低速

4、率、短延时。ZigBee的最大通信速率达到250kb／s(工作在2.4GHz时)，满足低速率传输数据的应用需求。ZigBee的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms，进一步节省了电能。相比较，蓝牙需3～10S、Wi-Fi需3S。(4)近距离，高容量。传输范围一般介于10～100m，在增加RF发射功率后，亦可增加到1~3km。这指的是相邻节点间的距离，若通过路由和节点间通信的接力，扩展后达到几百米甚至几公里。ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构。由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点。(5)高可靠性和

5、高安全性。ZigBee的媒体接入控制层(MediumAccessControl，MAC)采用CSMA/CA的碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突。ZigBee还提供了3级安全模式，包括无安全设定、使用接人控制清单防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AdvancedEncryptionStandard，AES)的对称密码，以灵活确定其安全属性。(6)免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗(IndustrialScientificMedical，ISM)频段，分别为2.4GHz(全球)、915MHz(美国)和868M

6、Hz(欧洲)。能源管理系统的设计 1 工作原理 能源管理系统主要实现对区域内用电设备的智能管理，感知层采用ZigBee无线通讯技术。由于ZigBee网络具有设备成本低、设备体积小、省电、网络自愈能力强等特点，非常适合广泛应用在智能家庭、工业控制、能源管理、医疗监控等物联网领域。网关和网络电力仪表、智能开关组成一个ZigBee私域网络，实现相互之间的连接。网关可进行本地逻辑运算，实现本地智能。 2 系统结构 能源管理系统由现场采集执行器、本地数据处理、应用服务程序等几个部分组成。其系统结构见图2。（1）现场采集执行器：主要有ACR330ELH、ACR220EL卡表 （2

7、）应用服务程序：运行于Google云技术服务平台，基于Google App Engine开发的web应用程序，具有权限的用户在任何可以接入互联网的地方，使用Web浏览器登录，即可查看该能源管理系统中的设备运行状态，以及能耗数据报信息。  3能源管理系统计量体系宜选电力仪表 建立能源管理系统应先建立计量体系。数据先于决策，节能始于计量。为了不重复投资，造成浪费，能源管理系统应与配电系统一体化，直接在配电系统中采集能耗数据。电能计量宜采用电力仪表作为内部管理电表，不宜用收费电表。在电能管理中，供电部门一般会在总进线处安装收费电表。考虑内部电能计量与节能管