基于ZigBee的智能用電系統(tǒng)協(xié)同通信機制與協(xié)議.pdf

1、隨著階梯電價政策的實施和人們節(jié)能環(huán)保意識的提高，家庭能源管理、特別是面向家庭的智能用電系統(tǒng)有廣闊的市場需求。家庭智能用電系統(tǒng)的基本功能是融合電能實時計量、自動控制、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，實現(xiàn)家庭電能消費的可見、可控、計劃性和自動規(guī)劃等目標(biāo)。家庭智能用電系統(tǒng)通常由智能用電插座(Smart Power Outlet，縮寫為SPO)和智能用電網(wǎng)關(guān)(Intelligent Power Gateway,縮寫為IPG)(控制器)組成。區(qū)別于普通電源插座，

2、智能用電插座除了給用電器提供電源，還支持對接駁用電器的電能消費實時計量、自動開關(guān)控制等功能;智能用電網(wǎng)關(guān)通過ZigBee等網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和智能用電插座通信，實現(xiàn)電量數(shù)據(jù)實時采集、開關(guān)命令和狀態(tài)交互等功能。為了支持智能用電系統(tǒng)管理，智能用電網(wǎng)關(guān)還需具備因特網(wǎng)或電信網(wǎng)訪問機制。
　　本文主要針對家庭智能用電系統(tǒng)中三個方面的通信需求，包括智能用電插座和智能用電網(wǎng)關(guān)之間基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的消息和命令交互、智能用電網(wǎng)關(guān)內(nèi)部ZigBee協(xié)調(diào)器

3、和IP應(yīng)用之間的消息和命令交互、智能用電網(wǎng)關(guān)的SIP(Session Initiation Protocol)通信機制等展開研究，完成的主要工作包括:1）提出了相關(guān)電量數(shù)據(jù)通信事務(wù)處理、關(guān)鍵消息確認(rèn)、ZigBee節(jié)點規(guī)劃、時鐘同步等通信機制，設(shè)計實現(xiàn)了一種支持電量實時數(shù)據(jù)采集、電源開關(guān)命令交互的ZigBee應(yīng)用層協(xié)議;2）設(shè)計了智能用電網(wǎng)關(guān)內(nèi)部ZigBee協(xié)調(diào)器和業(yè)務(wù)處理單元之間基于串口通信的數(shù)據(jù)交互機制，實現(xiàn)了智能用電網(wǎng)關(guān)應(yīng)用通過串口

4、和ZigBee協(xié)調(diào)器和智能插座進(jìn)行數(shù)據(jù)消息和控制命令交互;3）設(shè)計了智能用電網(wǎng)關(guān)SIP協(xié)議通信機制，實現(xiàn)了一個嵌入式簡化的SIP協(xié)議棧，只支持注冊、發(fā)布/訂閱．通知等少數(shù)SIP消息，可以與IMS(IP Multimedia Subsystem)標(biāo)準(zhǔn)終端進(jìn)行通信，進(jìn)而支持IMS終端對家庭智能用電進(jìn)行管理和控制。實驗和測試結(jié)果表明本文定義的通信機制和協(xié)議，能夠有效支持智能用電系統(tǒng)通信需求，進(jìn)而支撐相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用。
　　作為智能電網(wǎng)高級量