Attualmente, nelle sottostazioni sono presenti numerosi sottosistemi ausiliari non collegati dei sistemi di supervisione, controllo e acquisizione dati (SCADA), come sistemi di illuminazione, sistemi di approvvigionamento e drenaggio dell'acqua e altri piccoli sistemi, nonché dispositivi ausiliari di riscaldamento e rimozione dell'umidità che funzionano in modo isolato. Questi sono controllati da relè o da dispositivi programmabili A causa dell'importanza dell'apparecchiatura principale della sottostazione e di considerazioni di costo, i sottosistemi o i dispositivi controllati dal controllore logico (Programmable LogicController, PLC) non realizzano il controllo o il monitoraggio a distanza. Tuttavia, poiché la sottostazione diventa sempre meno presidiata e non presidiata, con il continuo progresso della tecnologia, come realizzare il monitoraggio remoto di questi sottosistemi o dispositivi a basso costo è diventato sempre più un problema urgente da risolvere. L'Internet degli oggetti (Internet of Things) utilizza l'identificazione a radiofrequenza, i sensori a infrarossi, i sistemi di posizionamento globale, gli scanner laser e altre apparecchiature di rilevamento delle informazioni per collegare qualsiasi oggetto a Internet secondo protocolli concordati per lo scambio di informazioni e la comunicazione per ottenere l'intelligenza. Una rete in grado di identificare, localizzare, tracciare, monitorare e gestire le informazioni. È stata ampiamente utilizzata in molti campi. Questo articolo presenta la progettazione del sistema software e hardware e gli scenari applicativi tipici di un modulo relè wireless a basso costo basato sul protocollo di comunicazione wireless Zigbee dell'Internet degli oggetti. Grazie ai vantaggi della trasmissione wireless, del basso costo e dell'auto-organizzazione della rete, può risolvere bene il problema del monitoraggio remoto, che può essere esteso a molti campi, come le case intelligenti.
1. Rete wireless Zigbee
ZigBee è una tecnologia di comunicazione wireless a breve distanza con un basso consumo energetico, una bassa velocità di trasmissione e un'architettura semplice, basata sul protocollo IEEE802.15.4. La sua applicazione nel campo del controllo automatico sta attirando sempre più l'attenzione dell'industria. La distanza di trasmissione Zigbee può raggiungere i 100 metri, la banda di frequenza utilizzata è libera a 2,4 GHz e la velocità di trasmissione è di 20~250 kbps. Rispetto alle varie tecnologie di comunicazione wireless esistenti, il basso consumo energetico e la bassa velocità della tecnologia ZigBee sono gli standard più adatti per le reti di sensori, che diventeranno la principale direzione di sviluppo della tecnologia Zigbee in futuro. Inoltre, Zigbee ha le caratteristiche di basso costo, struttura semplice e basso consumo energetico, che fanno sì che la rete composta dalla tecnologia Zigbee abbia molti vantaggi come il risparmio energetico, l'affidabilità, il basso costo, la grande capacità, la sicurezza e la forte auto-riparazione. La struttura della rete mesh basata sulla tecnologia Zigbee è più flessibile e libera per quanto riguarda il collegamento in rete e la selezione dei percorsi di rete. Pertanto, la tecnologia ZigBee presenta molti vantaggi rispetto al mercato dell'Internet degli oggetti. 1.1 Tipi di dispositivi della rete ZigBee Come mostrato nella Figura 1, ci sono tre tipi di dispositivi logici in una rete ZigBee: c è il coordinatore, R è il router e E è il dispositivo terminale. Una rete Zigbee contiene un nodo coordinatore, più router e nodi di dispositivi terminali. In quanto organizzatore dell'intera rete, il coordinatore è il primo dispositivo della rete. Di solito il coordinatore seleziona 1 canale e 1 identificatore di rete (PANID), quindi avvia la rete. Durante il processo di avvio della rete, il coordinatore può essere utilizzato per aiutare a stabilire la sicurezza della rete e il binding a livello di applicazione, consentendo al coordinatore di trasferirsi automaticamente dopo aver stabilito la rete wireless. Funziona il nodo di tipo router. Ogni nodo distribuito all'interno della rete wireless può operare in modo autonomo. Il router svolge funzioni di gestione della rete, di instradamento multi-hop e di gestione dei nodi finali a basso consumo. Il nodo router consente a dispositivi specifici di unirsi alla sua rete e di partecipare all'inoltro e al controllo dei dati della rete Mesh. Allo stesso tempo, il nodo router può avere una propria applicazione di dati del nodo. Una funzione importante di un nodo router è quella di risvegliare attraverso i dati i nodi finali o le sottoreti che sono rimasti inattivi a causa dei requisiti di basso consumo energetico. Il dispositivo terminale non ha responsabilità specifiche di rete, ma di solito è un collegamento ad un'applicazione di rete specifica. Il nodo finale alimentato a batteria ha una funzione di ibernazione e il consumo di energia viene mantenuto al minimo durante l'ibernazione fino a quando non viene risvegliato da un nodo router specifico.
1.2 Il processo di rete ZigBee è illustrato nella Figura 2. La rete ZigBee ha caratteristiche di auto-organizzazione. Quando il coordinatore completa la creazione della rete e la rete funziona automaticamente, qualsiasi nodo con lo stesso PANID nella rete può unirsi alla rete ZigBee da solo e comunicare con altri nodi della rete. comunicare