物联网技术在能源管理系统中的应用

0　章节　无所不在的物联网通信时代即将来临，物联网被专家及多个国家指出是时隔互联网浪潮之后的又一次科技革命。不管是IBM明确提出的智慧地球，还是温家宝总理在无锡明确提出的感官中国，都意味著物联网将是当下最热门最不具竞争性的产业。传统的能源管理系统一般必须埋设现场总线，然后将现场设备相连到一台电脑展开数据处理并向用户表明界面，当数据量较小时有可能必须分开的数据处理服务器，而如果必须构建跨地区的远程管理，堪称必须在互联网上架设一台专门的服务器，这样，不仅必须投放服务器等网络设备以及研发适当的服务软件，系统的确保除现场级设备和总线链路外还必须IT部门的管理员帮助确保服务器设备，防止服务器故障而导致损失。

因此，将物联网技术引进到远程能源管理系统中来，底层运用无线传感网络连接现场传感器及设备，上层用于互联网技术服务，避免现场级布线的苦恼，可以避免网络硬件的投放及日常的IT确保，同时可以精彩构建基于WEB服务的远程管理。由于本文所述的能源管理系统使用安科瑞（Acrel）公司获取的平台及解决方案，因此，在系统明确构建的设计皆按照Acrel平台的拒绝，但这并不影响糅合和参照此平台和解决方案来辩论物联网的构架、问题，及前景。

1什么是物联网　　1.1物联网的定义　目前国内对物联网也还没一个统一的标准定义，只是在大体的技术框架上做到了一个概念性的阐释：通过射频辨识（RFID）、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按誓约的协议，把任何物品与互联网连接起来，展开信息互相交换和通讯，以构建智能化辨识、定位、追踪、监控和管理的一种网络。物联网就字面意义上解读就是物物连接的互联网。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础依然是互联网，是在互联网基础上的伸延和拓展的网络；第二，其用户端伸延和扩展到了任何物品与物品之间，展开信息互相交换和通讯。从物联网本质上看，物联网是现代信息技术发展到一定阶段后经常出现的一种单体性应用于与技术提高，将各种感官技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术单体与构建应用于，使人与物智慧对话，建构一个智慧的世界。

因为物联网技术的发展完全牵涉到到了信息技术的方方面面，是一种单体性、系统性的创意应用于与发展，也因此才被称作是信息技术的第三次革命性创意。物联网的本质总结一起主要反映在三个方面：一是互联网特征，即对必须联网的物一定要需要构建互联互通的互联网络；二是辨识与通信特征，即划入物联网的物一定要不具备自动识别与物物通信的功能；三是智能化特征，即网络系统不应具备自动化、自我对系统与智能控制的特点。　　1.2物联网的构成　物联网的结构主要由三大块构成：　一、还包括各类传感器、控制器等数据采集掌控设备，及包含这些设备网络的底层传感网络构成的设备感官层。

感官层中的智能终端、智能传感器、射频辨识，以及传感网络，构成了物联网的底层基础。　二、将底层传感器数据传输到互联网上的网络层。网络层运用各种终端技术：如以太网、GPRS、3G、Wi-Fi，甚至卫星通讯等，最后终端互联网。

云技术强劲的存储、查找、计算能力，也都归属于在这一层。　　三、根据客户自身市场需求，利用感官数据或状态为用户获取有效地的特定服务的应用层。应用层是对感官数据的一种特定形式的呈现出。

　1.3ZigBee技术的特点　　ZigBee协议基于IEEE802.15.4标准，从2004年公布ZigBeeV1．0到近期的减少了ZigBee-PRO拓展指令集的ZigBee2006版本，ZigBee功能大大强劲。ZigBee不具备强劲的设备联网功能(闻图1)，它反对3种主要的自的组织无线网络类型，即星型结构(Star)、网状结构(Mesh)和树型结构(ClusterTree)，尤其是网状结构，具备很强的网络健壮性和系统可靠性。

与目前广泛应用于的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、发送信息功耗较低，并且RFD(ReducedFunctionDevice，修改功能器件)使用了休眠状态模式，不工作时都可以转入睡眠中模式。　　(2)低成本。通过大幅度修改协议(将近蓝牙的1/10)，减少了对通信控制器的拒绝，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点必须32KB代码，子功能节点较少至4KB代码。

　　(3)较低速率、较短延时。ZigBee的仅次于通信速率超过250kb／s(工作在2.4GHz时)，符合较低速率传输数据的应用于市场需求。ZigBee的响应速度较慢，一般从睡眠中转至工作状态只需15ms，节点相连转入网络只需30ms，更进一步节省了电能。

相比较，蓝牙须要3～10S、Wi-Fi须要3S。　　(4)近距离，高容量。

传输范围一般介于10～100m，在减少RF发射功率后，均可减少到1~3km。这所指的是邻接节点间的距离，若通过路由和节点间通信的接力赛，拓展后超过几百米甚至几公里。ZigBee可使用星状、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)高可靠性和低安全性。ZigBee的媒体终端掌控层(MediumAccessControl，MAC)使用CSMA/CA的撞击防止机制，同时为必须相同比特率的通信业务腾出了专用时隙，防止了发送数据时的竞争和冲突。ZigBee还获取了3级安全模式，还包括无安全性原作、用于相接人掌控表格避免非法获取数据以及使用高级加密标准(AdvancedEncryptionStandard，AES)的平面密码，以灵活性确认其安全性属性。　　(6)免除许可频段。

使用必要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868MHz(欧洲)。

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