ZigBee是一種用于控制和監(jiān)視的短距離、低速率、低功耗、成本低廉、高可靠無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它基于IEEE802.15.4國際標(biāo)準(zhǔn)，上層協(xié)議為ZigBee協(xié)議棧。其網(wǎng)絡(luò)路由功能強大，組網(wǎng)靈活，自恢復(fù)及冗余性能優(yōu)異，能簡單地覆蓋廣闊范圍，每個ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可支持65,535臺設(shè)備，也就是說，每臺ZigBee設(shè)備可以與另外65,534臺設(shè)備相連接。近年來ZigBee技術(shù)在智能家居、照明控制、建筑自動化、工業(yè)自動化、自動抄表和醫(yī)療等方面逐漸展開應(yīng)用，是目前嵌入式應(yīng)用的一大熱點。

    ZigBee技術(shù)無線監(jiān)測系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)，即由無線電能參數(shù)及溫度采集模塊、ZigBee接收節(jié)點和計算機工作站三部分組成。無線電能參數(shù)及溫度采集模塊完成被測對象的電能參數(shù)及溫度測量，然后通過ZigBee無線通信接口把數(shù)據(jù)傳給ZigBee接收節(jié)點，ZigBee接收節(jié)點把接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過簡單處理后通過RS485、CAN和以太網(wǎng)等總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C工作站作一進步處理。

    電能參數(shù)無線監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計主要由無線電能參數(shù)及溫度測量模塊（傳感器）和無線電能參數(shù)監(jiān)視儀（ZigBee接收節(jié)點）兩部分組成。圖2為電能參數(shù)無線監(jiān)測系統(tǒng)硬件原理框圖，左邊部分為無線電能參數(shù)監(jiān)視儀硬件原理框圖，右邊則為無線電能參數(shù)及溫度測量模塊。

ZigBee技術(shù)無線監(jiān)測系統(tǒng)工作原理

    電能參數(shù)無線監(jiān)測系統(tǒng)中最關(guān)鍵的技術(shù)難點為無線電能參數(shù)及溫度測量模塊低功耗技術(shù)實現(xiàn)。一般ZigBee無線通信模塊睡眠模式下工作電流小于1μA,MSP430系列MCU在超低功耗工作模式下工作電流也小于1μA,溫度傳感器電路低功耗模式工作電流約為2μA,電能參數(shù)測量電路BL6519工作電流約為6.8mA,再加上系統(tǒng)外圍電路的功耗，整個無線電能參數(shù)及溫度測量模塊在低功耗模式下平均電流約為6.81mA,因而可以用PT電壓互感器在線取電技術(shù)實現(xiàn)模塊供電。在變壓器設(shè)備斷電情況下，只要關(guān)斷BL6519芯片的供電，整個模塊工作電流就降到10μA左右，這樣模塊就切換到3.6V（1,200mAh）的鋰電池供電模式。

    無線電能參數(shù)及溫度測量模塊正常供電下的工作過程為：
    1. 用BL6519電能測量芯片測量變壓器負(fù)載電流、電壓和功率等參數(shù)；
    2. 用溫度傳感器測量變壓器的油溫；
    3. 喚醒ZigBee無線通信模塊，發(fā)送測量數(shù)據(jù)給監(jiān)測儀，接著通信模塊進入睡眠模式。

    無線電能參數(shù)監(jiān)視儀的工作過程為接收到無線電能參數(shù)及溫度測量模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行分析處理，通過LCD顯示器以不同畫面顯示電壓、電流、功率和溫度等測量值，包括成組顯示圖、棒狀圖、實時趨勢圖、歷史趨勢圖和報警記錄等。通過RS485通信接口或CAN、以太網(wǎng)通信接口把數(shù)據(jù)送到計算機監(jiān)控工作站，對數(shù)據(jù)作進一步的分析處理。

    低功耗電能參數(shù)測量芯片和無線網(wǎng)絡(luò)ZigBee技術(shù)的出現(xiàn)，使得在線供電或電池供電的電能參數(shù)無線監(jiān)測系統(tǒng)成為可能。它的許多特點和優(yōu)勢也使之具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和市場前景。