ZigBee技术在智能电网系统中的应用(3)

　　3网络原理及硬件组成

　　3．1ZigBee实现电能质量监测的网络组成

　　ZigBee电能质量检测网络由许多个小型的节点构成。以这些工作节点为依托，通过无线通信组成各种网络托普结构。为降低成本，系统中大部分的节点为子节点，从组网通信上看，它们只是其功能的一个子集，称为RFD(精简功能设备)，这种设备不具有路由的功能；另外还有一些节点负责与控制的子节点通信、汇集数据和发布控制，或起到通信路由的作用，称为FFD(全功能设备或协调器)。图2示出了一个ZigBee设备在智能电网中建立采集控制网络应用的拓扑示意图。

　　每个节点由一个具备ZigBee协议栈的MCU作为主控设备。每个信号采集节点通过ADC从模拟传感器得到实时数据，按照ZigBee协议把数据打包并通过射频芯片及前端天线发送给簇内的RFD，再由RFD路由转发到数据中心，以做进一步处理。在每个节点的外部可外接相应的PIO芯片和其他外围电路进行交互。同时，由现场操作人员在控制中心可以对相应节点发出指令，使遥控相应节点按遥控指令做出一些动作，比如紧急合闸、开闸动作等。

　　3．2监测节点的硬件原理

　　实验采用了MoteWork开发平台。该实验模拟在数据中心远端获取母线及变压器测试节点的温度参数，平台的硬件结构如图3所示。

　　ZigBee测试节点由传感器模块、处理器模块、无线电通信模块和能量供应模块4部分组成。此节点的节点采用一款Atmel公司的AVR系列8位单片机ATmegal28为处理器芯片。ATmegal28具有如下特点：128KB系统内可编程FLASH(具有在写的过程中还可以读的能力，即RWW)，4KBE2PROM，4KBSRAM，53个通用I／O口线，32个通用工作寄存器，实时时钟RTC，4个灵活的具有比较模式和PWM功能的定时器／计数器(T／C)，2个USART，面向字节的两线接口TWI，8通道10位ADC(具有可选的可编程增益)，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，SPI串行端口，与IEEE1149．1规范兼容的JTAG测试接口，以及6种可以通过软件选择的省电模式。无线收发模块则采用了TI公司的CCl000通用无线通信模块。

　　此开发板可外接多种传感器设备，此次实验选用一款高精度温度传感器。

　　4、软件设计

　　该系统的软件开发建立在加州大学伯克利分校开发设计的一种新型的嵌入式系统——TinyOS之上.