1、基于 ZigBee 技术的太阳能风力机监测解决方案一、目的:近年来，包括欧洲各国以及日本，都已经陆续推出许多太阳能建筑，透过太阳能板等装置， 在海边兴建风力发电机，将免费取得的太阳能及风能转换为电力，而用剩的电， 还能转卖给电力公司，因此，如何监测用户端的再生能源发电量，及纪录储存这些资料，并透过网际网路将资料传至电力公司，便成为相当重要的关键， 以了解实际的发电量及效益评估，甚至作 为维护依据的参考，以下为各位做深入的介绍。二、系统介绍:因应全球暖化，除了限制温室气体排放量，全世界必须转向不同的能源模式， 这可以藉由全世界的能源系统都去碳化来做到。 去碳化意谓着大辐改用太阳光电、太阳热能、风
2、力发电、燃料电池、水力发电、 生质能利用等再生能源， 而这些能源当中目前以太阳光电及风力发电最为常见(太阳光电发电 (Photovolt aic，以下简称 PV)。 大部份的太阳光电发电系统（PV system）及风力发电系统主要是由太阳电池组列、风力发电机、电力调节器（Power Conditioner， 即包括直/交流转换器 （Inverter） 、系统控制器及并联保护装置等） 、配线箱、 蓄电池等所构成，系统中通常需要量测当地的环境参数(如:温度、照度、风速、风向 等)及太阳能或风 能所发的电量(包含:电压、电流、功率及发电量)， 这些资讯通常是由一资料撷取装置将资料收集后， 透过 RS
3、485工业通讯协定将资料传回中控电脑或是人机介面，而中控电脑通常会包含资料纪录及可透过乙太网络以网络方式让远端电脑监看。随着环保意识及电价的高涨，太阳能及风力发电的日渐需求，开始有一些中小型的再生能源系统走入一般家庭大众及企业，结合市电并联发电。 然而，这样的系统通常是在建筑物本体完成后才附加上去， 在布线上通常会有美观及施工上的困难，因此， 若能透过ZigBee 无线的方式将发电量及环境参数的资讯传送至小型显示器，显示， 则会带来相当大的便利。 对大型的发电系统来说，透过ZigBee 无线方式可同时监测多个小系统的数据， 再将资料汇整到中控电脑，中控电脑再 将资料以乙太网路的方式传送至远方，
4、 以利统计及观察不同地区不同系统的发电情形，使用该无线技术有以下优点:1. 美观、 不需另外布讯号线2. 降低施工成本及维护成本3. 距离不受限制4. 大型分散式系统多点应用5. 可轻易将无线模组嵌入到 Invertor 或产品中(如: 太阳能路灯)应用领域：本系统具有稳定、可靠、成本低、易于弹性扩展等特点， 具有很强的 竞争力。 主要应用于小型家用太阳能系统、风力发电系统、大型发电站示范基地等。三、ZigBee 无线传感器网络介绍：在工厂、建筑物、农场温室中需要量测多个讯号点， 撷取速度不需很快，但讯号点分布相当分散且布线相当复杂，距离大约都在数十公尺左右， 目前市面上很难找到合适的硬体装置
5、，深圳旭昂电子科技有限公司日前推出 ZigBee 无线传感器模组主要以 ZigBee 无线方式的资料撷取器，以下是产品使用方式及相关资讯介绍提供给各位参考。1.ZigBee 简介：IEEE802.15.4/ZigBee 是目前一种相当先进的短距离传输技术标准，从家用无线通讯规格 HomeRF 联盟中所分出来，ZigBee 联盟成立于2002年， 在不同区域有不同的定义的频段(全球2.4GHz、美国915MHz、 欧洲868MH)，2.4GHz 2.4835GHz 最为全球通用之频段。ZigBee 联盟成立于2002年， 目前全球已有不少厂商加入成为ZigBee 联盟会员，其成员包括 IC 设计
6、、家电、通讯设备及玩具等厂商。 就像 ZigBee 的标志(Logo)所呈现， ZigBee 联盟以监测与控制为主要应用，而定义出简单、成本低， 又容易实现的无线通讯标准。2.ZigBee 主要特性:(1)高资料传输可靠度(2)低功耗(3)低成本(4)支持多样性的网络架构(5)低功率长距离(6)可加密提高资料安全性3.ZigBee 与其他通讯协定比较:Zigbee 是一种短距离的通讯技术， 理想中的传输距离是 300公尺，实际距离约150200公尺， 资料传输速率从20Kbps 到250Kbps，而且会随着距离的增长而不同， 有人说它和蓝芽有重叠,不过从下面的表看起来还是有点差别, 因为蓝芽的
7、传输速率是1Mbps,适合比较复杂的应用， 而 ZigBee 的应用定位主要是在一般的资料撷取，例如环境监测、家电自动化控制、 个人医疗、工业厂房监控、商务 大楼自动化、保全监控.等。4. ZigBee 标准现况ZigBee 标准主要是 IEEE 802.15.4与 ZigBee Alliance 这二个组织，分别制定硬体与软体标准。 在实体层(PHY)、媒体储存控制层(MAC)、 资料链结层(Data Link)等发展由 IEEE 主导， 而ZigBee Alliance 负责制定逻辑网路、资料传输加密机制、 应用介面规范及各系统产品之间互通规范。5. ZigBee 基本规格标准现况 Zig
8、Bee 主要可使用的频段有三个， 分别是 2.4GHz 的 ISM 频段、915MHz 频段以及868MHz 频段， 而不同频段可使用的通道分别是16、10、1个。 ZigBee 的传输速率介于20kbps - 250kbps 之间， 依使用频段不同而有所差异，并随着传输距离的延长而减慢，不过借着提高发射功率， 还是可以提高传输速率。6. ZigBee 网路架构ZigBee 网路层方面，ZigBee 支援 Star、 Cluster Tree 与 Mesh三种网络架构，在各个节点之角色方面， 可分为全功能（Full-Function Device； FFD） 与精简功能设（Reduced-Fu
9、nction Device；RFD） 。 相较于 FFD，RFD 之电路较为简单且记忆体较小。 FFD 之节点具备控制器（Controller）之功能提供资料交换， 而RFD 则是只能传送资料给予 FFD 或是从 FFD 接受资料。 所课 Full Mesh 架构，整个网路设计上采取一个 Master 节点， 其他的 Client 均是使用 RN+的网路节点， Mesh 网路提供多条备份的通信路径， 如果一条路径因某种原因产生故障(包括干扰)，网路自动通过备用路径传送讯息。 这种 Mesh 拓扑增加了整个网路的可靠度，同时由于 Mesh 配置相当容易， 因为要增加新的装置或重新配置现有的设备是
10、非常简单。四、以 ZigBee 做为太阳能及风力发电系统无线数据传输基于前面对于太阳能及风力发电系统介绍，及 ZigBee 的介绍， 透过 ZigBee 产品开发无线再生能源监控系统可轻易的在一般家庭及企业中安装， 在大型发电站可以一台现场控制电脑同时监控多个量测及控制单元(如:太阳能、 风力机、燃 料电池等)，再将这些系统资讯以乙太网路的方式传送至远端中控中心， 充份运用ZigBee 可多点量测的优势，在距离上因为采用 Mesh 架构， 资料可透过其它传输点传回现场电脑，因此较不受距离上的限制，且具有下列几个特点: 1.采用 Mesh 网状网路结构， 保证资料传输可靠性2.每个量测及控制单元设置一个 ZigBee 终端节点3.一个温室设置一个 ZigBee 中心节点(安置在现场电脑或嵌入式系统) 4.ZigBee 中心节点可透过 TCP/ IP 或 GPRS/CDMA 传送到远端监测中心。更多技术支持和资料索取请联系：上海皕科电子有限公司TEL：139 1746 7447Mail：QQ：1004992316
