【正文】 阻范圍 0～ 10K? 。 AT89S52單片機(jī) AT89S52 單片 機(jī)內(nèi) 部編寫(xiě) 信號(hào) 處理程 序，經(jīng) 過(guò)一 系列的 數(shù)模 轉(zhuǎn)換，通 過(guò)天線進(jìn) 行信號(hào) 的發(fā) 送與接 受。就 其組 成而言 一塊 單片機(jī) 就是 一臺(tái)計(jì) 算機(jī) 。 CC2430模塊 CC2430 在單個(gè) 芯片 上整合 了 Zigbee 射頻 前 端、 內(nèi)存和 微控 制器。一個(gè) AES 協(xié)處 理器被 集成在 CC2430，以 支持 MAC 安全 所需 的（ 128 位關(guān)鍵 字） AES 的運(yùn) 行，以 實(shí)現(xiàn) 盡可能少 的占用 微控 制器。 每個(gè)節(jié) 點(diǎn)間 的距離 可以 達(dá)到 50 米，各個(gè)節(jié) 點(diǎn)都 可以向 下一 個(gè)節(jié)點(diǎn) 傳 輸數(shù) 據(jù) 。 ⑥ 較寬的 電壓 范圍（ ～ V）。 圖中主 要有兩 大部 分 ，第一 部分 是左側(cè) 的采 集電路 以及 數(shù)據(jù)處 理電 路，即實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)的 數(shù)字 化傳輸 ；第二 部分是 右側(cè) 的 Zigbee 無(wú) 線傳 輸模塊 的電 路設(shè)計(jì)，將傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)調(diào)制成規(guī)則的波動(dòng)，通過(guò)天線將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。 ④ 在 休眠 模式時(shí) 僅 A 的流耗 ，外部的 中斷 或 RTC 能喚 醒系統(tǒng) ； 在 待機(jī)模 式時(shí) 少于 A 的流耗 ，外 部的中斷 能喚醒 系統(tǒng) 。 而 RFD 只 能是 傳感器 節(jié)點(diǎn) ，它只 能 和 FFD 進(jìn)行 通訊 ，經(jīng) 過(guò) FFD 可以將自己 測(cè)得數(shù) 據(jù)傳 送出去 。 CC2430 集成了 4 個(gè)振 蕩器 用于 系統(tǒng)時(shí)鐘和定時(shí) 操作 ：一 個(gè) 32MHz 晶 體振 蕩器 ，一 個(gè) 16MHz RC振蕩 器 ，一個(gè) 可選 的 晶 體振 蕩器和 一個(gè) 可選 的 RC 振 蕩器 。 其他 引 腳中 ， ① RST 復(fù)位 輸 入端 ， 在振 蕩 器運(yùn) 行 時(shí)， 在 此腳 上 出現(xiàn) 兩個(gè)機(jī)器 周期的 高電 平將使 其單 片機(jī) 復(fù)位； ② ALE/PROG 地址 鎖存 允許信 號(hào) ，在存取 外部存 儲(chǔ)器 時(shí)，這 個(gè)輸出 信號(hào) 用于鎖 存低 字節(jié)地 址；③ PSEN 程序 存儲(chǔ)器 允許 信 號(hào)。每 個(gè)串口 可以 單獨(dú)用 于輸 入或輸出 [ 21]。 EOC 與單片 機(jī) INT0 中 斷連接，則可 以以 中斷的 方式 來(lái)判斷 何時(shí) ADC0809轉(zhuǎn)換完 成。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i tl eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 7 J u n 2 0 1 1 S h e e t o f F i le : F : \P r o te l\ 最終成品 1 1 5 3 \N e w d e s i g n .d d b D r a w n B y :10kRp1kRg1kR31kR4V C C 5 V10KR810KR9100KR6100kR710KR51MR 1 11MR 1 0A1A2A35VA D C 0 8 0 9D721D620D519D418D38D215D114D017C L K10A L E22S T A R T6OE9E O C7V C C11G N D13V r e f （ ）16V r e f （ + ）12A D D C23A D D B24A D D A25I N 026I N 127I N 228I N 31I N 42I N 53I N 64I N 75EAP 2 .7P 2 .7P 2 .6P 3 .2P 0 .0P 0 .1P 0 .2P 0 .3P 0 .4P 0 .5P 0 .6P 0 .7 圖 36 風(fēng)力測(cè)量電路 16 壓電 式 傳感 器 利用 電 橋原 理 ，將 組 織變 化 通過(guò) 電 壓進(jìn) 行 反應(yīng) ， 輸出 的電壓模 擬量， 經(jīng)過(guò) 運(yùn)算放 大器 的濾 波與放 大， 連接到 數(shù)模 轉(zhuǎn)換（ A/D 轉(zhuǎn)換 ）芯片 ADC0809 上的 IN0 串 口，從 而輸 入信號(hào) 。 HM1500為 OEM客戶 提 供了 精 確、 可 靠的 測(cè) 量方 式。 從而 轉(zhuǎn) 變成 所 需信 號(hào)由 Zigbee無(wú) 線傳 輸 模塊 發(fā)送 出去 。實(shí) 現(xiàn) 了 利用 Zigbee這 種 短距 離低速 率 無(wú)線 通信 技術(shù) ，完 成 電力 設(shè)備 在 線監(jiān) 測(cè) 功能 ， 以便 負(fù) 責(zé)人 隨 時(shí)查 閱電力設(shè)備的實(shí)時(shí)信息，及時(shí)作出相應(yīng)的措施 。 這 兩個(gè) 頻 段 的 引 入 是 為 了 避 免 2． 4GHz附 近 各 種 無(wú) 線 通 訊 設(shè) 備 的 相 互 干 擾 。 它 在中 國(guó) 被 譯 為 “ 紫蜂 ” ,它與 藍(lán)牙 相類(lèi) 似 。 但是 移動(dòng) 通信 技術(shù) 的高 成本 、低 速率 限制 了它 某些場(chǎng)合 的應(yīng)用 。 藍(lán) 牙 技 術(shù)工 作 在 ISM(Industry Science Medical)頻段 上 ，速度 可以 達(dá)到 1Mbps。 移動(dòng) 通信 技術(shù) 工作在 0． 8～ 1GHz 的頻 段上，這是 一個(gè)收 費(fèi)頻 段。 波長(zhǎng) 由 小到 大分 別 為： 紅 外光 ， 微波 和 無(wú)線 電 。④避 雷器全 電流 及阻 性電流 分量 監(jiān)測(cè) ，阻 性電流 監(jiān)測(cè) 則是從 電 壓互 感 器取 得 電壓 信 號(hào)， 經(jīng)模 擬 氧化 鋅 閥片 電 壓中 的 容性 分 量， 并調(diào)整 大 小使 其 與容 性 電流 相 同， 與避 雷 器總 電 流一 起 輸入 差 分放 大 器， 將容 性 分 量補(bǔ) 償 掉， 從 而測(cè) 得 阻性 電流 。在電力設(shè)備有線監(jiān)測(cè)中，線路鋪設(shè)復(fù)雜，多重施工困難，不易面面俱到，安裝和檢修成本較高，如此多種低效率、高消耗的監(jiān)測(cè)技術(shù)，在輻射范圍更廣，區(qū)域面積更大，供電質(zhì)量需求越來(lái) 越高的 現(xiàn)代 社會(huì)中 ，終將 是步 入幕后 的陳 舊技術(shù) ，在本 章暫 不討論 。首 先 ，緒 論 中講 述 了 電 力 設(shè)備 在 線監(jiān) 測(cè) 技術(shù) 以 及 Zigbee無(wú)線傳 輸 技術(shù) 的 的研 究 背景 與 意義 ， 接著 介 紹了 電 力設(shè) 備 監(jiān)測(cè) 與 Zigbee無(wú)線傳輸?shù)膰?guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。這些 廉 價(jià)的 、 低功 耗 的傳 感 器節(jié) 點(diǎn)共 同 組成 無(wú) 線傳 感 器網(wǎng) 絡(luò) ，通 過(guò) 節(jié)點(diǎn) 間的相互 協(xié)作，將其監(jiān) 測(cè)和 感應(yīng)的 多種 環(huán)境信 息 (如 溫度、濕度 等 )收 集起來(lái) ，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集功能 [7]。 2021 年 7月 11 日 ， Zigbee 聯(lián) 盟宣布 華為 技術(shù) , 施耐 德電氣 , 意 法半導(dǎo) 體以 “ 促進(jìn)者 ” 的身份加入理事會(huì)。 該 計(jì)劃 將 致力 于 微型 傳 感器 網(wǎng) 絡(luò)在 預(yù)防醫(yī)學(xué) 、環(huán)境監(jiān) 測(cè) 、森林 滅火 乃至海 底板 塊調(diào) 查、行星 探測(cè)等 領(lǐng)域 的應(yīng)用 。 電力 設(shè) 備在 線 監(jiān)測(cè) ， 除外 部 換進(jìn) 監(jiān) 測(cè)外 ， 國(guó)內(nèi) 的 研究 方 向大 致 有以 下幾種 ： 主變 壓 器在 線 監(jiān)測(cè) ， 容性 設(shè)備 的 在線 監(jiān) 測(cè)， 斷 路器 和 氣體 絕 緣組 合電器 （ GIS）， 避雷 器 全電 流 及阻 性電 流 分量 監(jiān) 測(cè)， 高 壓聚 乙 烯及 交 聯(lián)聚 乙烯電 纜 在線 監(jiān) 測(cè)， 電 磁式 電 壓互 盛器 等 研究 方 向。 的物理層通過(guò)采用高階調(diào)制技術(shù)能夠提供 250kbps的 傳 輸 速 率 ， 有 助 于獲 得 更 高 的 吞 吐 量 、更 小 的 通 信 時(shí) 延 和 更 短 的 工 作 周 期 。 Zigbee無(wú)線通信 十多 年 前， 藍(lán) 牙熱 潮 席卷 世界 ， 費(fèi) 用偏 高 、 資 金 不足 、 實(shí)際 應(yīng) 用傳 輸效果不理想，是近年來(lái)藍(lán)牙產(chǎn)業(yè)發(fā)展中遇到的不可避免的問(wèn)題和阻礙 。 本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 了 電力設(shè)備的四種環(huán)境參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)，通過(guò) Zigbee無(wú)線通信方式使得參數(shù)信號(hào)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)送、接收， 工作人員 可以隨時(shí)獲取溫度、濕度以及煙霧和風(fēng)力的大小變化信息，達(dá)到電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的目的。系統(tǒng)硬件方面實(shí)現(xiàn)了參數(shù)的采集、處理及無(wú)線傳輸，軟件方面設(shè)計(jì)了各功能模塊的系統(tǒng)流程。 電力 監(jiān) 控系 統(tǒng) 以計(jì) 算 機(jī)、 通 訊設(shè) 備 、測(cè) 控 單元 為 基本 工 具， 為 變配 電系統(tǒng) 的 實(shí)時(shí) 數(shù) 據(jù)采 集 、開(kāi) 關(guān) 狀態(tài) 檢測(cè) 及 遠(yuǎn)程 控 制提 供 了基 礎(chǔ) 平臺(tái) ， 它可 以和檢 測(cè) 、控 制 設(shè)備 構(gòu) 成任 意 復(fù)雜 的監(jiān) 控 系統(tǒng) ， 在變 配 電監(jiān) 控 中發(fā) 揮 了核 心作用 ， 可以 幫 助企 業(yè) 消除 孤 島、 降低 運(yùn) 作成 本 ， 提 高 生產(chǎn) 效 率， 加 快變 配電過(guò)程中異常的反應(yīng)速度。 Zigbee網(wǎng) 絡(luò) 節(jié)點(diǎn) 本 身不 僅 可以 進(jìn) 行數(shù) 據(jù)采集和 監(jiān)控 ，還 具有路 由功 能，可以自 動(dòng)轉(zhuǎn) 發(fā)其他 網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)的 數(shù)據(jù) 。 在 線監(jiān) 測(cè) 系統(tǒng) 采用高 靈 敏度 的 傳感 器 以采 集 運(yùn)行 中設(shè) 備 絕緣 劣 化的 信 息， 信 息量 的 處理 和識(shí)別 也 依賴 于 有豐 富 軟件 支 持的 計(jì)算 機(jī) 網(wǎng)絡(luò) ， 不僅 可 以把 某 些預(yù) 試 項(xiàng)目 在線化 ， 而且 還 可以 引 進(jìn)一 些 新的 更真 實(shí) 反映 設(shè) 備運(yùn) 行 狀態(tài) 的 特征 量 ，從 而實(shí)現(xiàn) 對(duì) 設(shè)備 運(yùn) 行狀 態(tài) 的綜 合 診斷 ，促 進(jìn) 電力 設(shè) 備由 定 期試 驗(yàn) 向狀 態(tài) 檢修 過(guò)渡 。美 國(guó) 英特 爾 公司 在 2021年 10月 24日 發(fā) 布了 “ 基于 微型傳 感 網(wǎng)絡(luò) 的 新型 計(jì) 算發(fā) 展 規(guī)劃 ” 。采用 了傳 感器 和 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)相結(jié) 合 以后 ， 農(nóng)業(yè) 將 可以 逐 漸地 轉(zhuǎn)向 以 信息 和 軟件 為 中心 的 生 產(chǎn) 模 式， 使用更多 的自動(dòng) 化、 網(wǎng)絡(luò)化 、智 能化 和遠(yuǎn)程 控制 的設(shè)備 來(lái)耕 種 [5]。 隨著 傳 感器 技 術(shù)、 嵌 入式 技 術(shù)以 及 低功 耗 的無(wú) 線 通信 技 術(shù)的 發(fā) 展， 生產(chǎn)具 備 感應(yīng) 、 無(wú)線 通 信以 及 信息 處理 能 力的 微 型無(wú) 線 傳感 器 已成 為 可能 。 本文主 要 研究 內(nèi) 容 本文 介 紹了 一 種 采用 Zigbee技 術(shù) 實(shí)現(xiàn) 的 電 力設(shè) 備 有關(guān) 部 分外 部 環(huán)境 參數(shù) 在 線 監(jiān)測(cè) 功 能的 系 統(tǒng) ， 該 系統(tǒng) 主要 功 能是 實(shí) 現(xiàn)電 力 設(shè)備 的 部分 外 部環(huán) 境參數(shù) 在 線監(jiān) 測(cè) 。第 2 章 相關(guān)研究技術(shù) 7 第 2 章 相關(guān)研究技術(shù) 電力設(shè)備監(jiān)測(cè) 電力設(shè)備監(jiān)測(cè)技術(shù) 電力設(shè)備監(jiān)測(cè)技術(shù)，在全面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的時(shí)代背景下，由過(guò)去的有線監(jiān)測(cè)方式逐漸轉(zhuǎn)變成如今的無(wú)線監(jiān)測(cè)。③ 斷 路器 和氣 體 絕緣 組 合電 器 ：高 壓 斷路 器 是電 力系統(tǒng)中 最重要 的控 制和保 護(hù)設(shè) 備，其 項(xiàng)目應(yīng) 包括 絕緣特 性、開(kāi) 斷能 力 (剩余壽命 )、機(jī) 械特 性。 無(wú)線傳輸技術(shù)的介紹 基礎(chǔ)無(wú)線傳輸技術(shù) 無(wú)線 傳 輸主 要 是通 過(guò) 波長(zhǎng) 在 可見(jiàn) 光 之上 的 光波 ， 或者 電 磁波 來(lái) 進(jìn)行 的非物 理 接觸 性 通信 。 GPRS 和 CDMA 技術(shù) 多 應(yīng)用 于 無(wú)線 視頻 傳輸 ， GPRS 也是手 機(jī) 應(yīng) 用網(wǎng)絡(luò) 之一 。 藍(lán)牙 (Bluetooth)技 術(shù)是 一種支 持點(diǎn) 對(duì)點(diǎn) 或點(diǎn)對(duì) 多點(diǎn) 的話音 、數(shù)據(jù)業(yè) 務(wù)的 短距 離 無(wú) 線通 信 技 術(shù)。 移動(dòng)通信與 Zigbee 移動(dòng) 通 信的 通 信距 離 可達(dá) 幾 公里 ， 依靠 現(xiàn) 有的 網(wǎng) 絡(luò)覆 蓋 ，其 通 信距 離還可 以盡 可能 地延 長(zhǎng) [14 ]。這一名稱(chēng)來(lái)源于蜜蜂的八字舞 。 915MHz是 美 國(guó) 的 ISM頻 段 ， 868MHz是 歐 洲 的 ISM頻 段 。 第 3 章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 第 3 章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方案 基于 Zigbee的 電力 設(shè)備在 線監(jiān) 測(cè)系 統(tǒng)的主 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)框 圖如 圖 31，通 過(guò)利用 各 個(gè)節(jié) 點(diǎn) 的采 集 模塊 ， 進(jìn)行 信 息采 集 ，經(jīng) 過(guò) Zigbee傳 輸 ，將 信 息匯 集到主 控 端， 經(jīng) 過(guò)微 機(jī) 處理 ， 顯示 最 終結(jié) 果 。 采樣節(jié)點(diǎn) C1 采樣節(jié)點(diǎn) C2 主控端 PC 機(jī) 顯示器 采樣節(jié)點(diǎn) Cn 采樣節(jié)點(diǎn) C(n+1) 12 圖 32 節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè) 模塊設(shè)計(jì)框圖 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i tl eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 7 J u n 2 0 1 1 S h e e t o f F i le : F : \P r o te l\ 最終成品 1 1 5 3 \N e w d e s i g n .d d b D r a w n B y :V C C1DQ2G N D3DS18B204 .7 KR1V C C 3 .3 VP 1 .0 圖 33 溫度采集電路 信號(hào) 輸 出為 數(shù) 字信 號(hào) ，可 通 過(guò)單 片 機(jī)直 接 讀取 。 表 31 DS18B20 溫度與輸出信 號(hào) 溫度采集電路 濕度采集電路 風(fēng)力采集電路 煙霧采集電路 （控制 模塊） AT89S