Atualmente, existe nas subestações um grande número de subsistemas auxiliares não ligados a sistemas de Controlo de Supervisão e Aquisição de Dados (SCADA), tais como sistemas de iluminação, sistemas de abastecimento e drenagem de água e outros pequenos sistemas, bem como dispositivos auxiliares de aquecimento e remoção de humidade que funcionam isoladamente. Devido à sua importância para o equipamento principal da subestação e a considerações de custo, os subsistemas ou dispositivos controlados pelo controlador lógico (Programmable LogicController, PLC) não realizam controlo ou monitorização remotos. No entanto, à medida que a subestação se torna menos tripulada e não tripulada, com o avanço contínuo da tecnologia, a forma de realizar a monitorização remota destes subsistemas ou dispositivos a baixo custo tornou-se cada vez mais um problema urgente a resolver. A Internet das Coisas (|nternetOfThings) utiliza a identificação por radiofrequência, sensores de infravermelhos, sistemas de posicionamento global, scanners a laser e outros equipamentos de deteção de informação para ligar quaisquer itens à Internet de acordo com protocolos acordados para a troca de informações e a comunicação para obter inteligência. Uma rede que pode identificar, localizar, seguir, monitorizar e gerir informações. Tem sido amplamente utilizada em muitos domínios. Este artigo apresenta a conceção do sistema de software e hardware e os cenários de aplicação típicos de um módulo de retransmissão sem fios de baixo custo baseado no protocolo de comunicação sem fios Zigbee da Internet das Coisas. Devido à sua transmissão sem fios, ao baixo custo e às vantagens da rede auto-organizada, pode resolver bem o subsistema auxiliar. O problema da monitorização remota também pode ser alargado a muitos domínios, como as casas inteligentes.
1. Rede sem fios Zigbee
ZigBee é uma tecnologia de comunicação sem fios de curta distância com baixo consumo de energia, baixa taxa de transmissão e arquitetura simples baseada no protocolo IEEE802.15.4. A sua aplicação no domínio do controlo automático está a atrair cada vez mais a atenção da indústria. A distância de transmissão do Zigbee pode atingir 100 metros, a banda de frequência utilizada é de 2,4 GHz livres e a taxa de transmissão é de 20~250 kbps. Em comparação com várias tecnologias de comunicação sem fios existentes, o baixo consumo de energia e a baixa velocidade da tecnologia ZigBee são as normas mais adequadas para as redes de sensores, que se tornarão a principal direção de desenvolvimento da tecnologia Zigbee no futuro. Além disso, a tecnologia Zigbee tem caraterísticas de baixo custo, estrutura simples e baixo consumo de energia, o que faz com que a rede composta pela tecnologia Zigbee tenha muitas vantagens, como a poupança de energia, a fiabilidade, o baixo custo, a grande capacidade, a segurança e a forte auto-cura. A estrutura da rede em malha baseada na tecnologia Zigbee é mais flexível e livre na ligação em rede e na seleção de caminhos de rede. Por conseguinte, a tecnologia ZigBee tem muitas vantagens no mercado da Internet das Coisas. 1.1 Tipos de dispositivos da rede ZigBee Como mostra a Figura 1, existem três tipos de dispositivos lógicos numa rede ZigBee: c é o coordenador, R é o router e E é o dispositivo terminal. Uma rede Zigbee contém um nó coordenador, vários routers e nós de dispositivos terminais. Como organizador de toda a rede, o coordenador é o primeiro dispositivo da rede. Normalmente, o coordenador seleciona um canal e um identificador de rede (PANID) e, em seguida, inicia a rede. Durante o processo de arranque da rede pelo coordenador, este pode ser utilizado para ajudar a estabelecer a segurança da rede e a ligação ao nível da aplicação, permitindo que o coordenador efectue automaticamente a transferência após o estabelecimento da rede sem fios. O nó do tipo router é executado. Cada nó distribuído na rede sem fios pode funcionar de forma autónoma. O encaminhador efectua a gestão da rede, o encaminhamento multi-hop e as funções de gestão do nó final de baixo consumo. O nó router permite que dispositivos específicos adiram à sua rede e participem no encaminhamento e controlo dos dados da rede Mesh. Ao mesmo tempo, o nó router pode ter a sua própria aplicação de dados de nó. Uma função importante de um nó router é despertar nós terminais ou sub-redes que tenham ficado inactivos devido a requisitos de baixo consumo de energia através dos dados. O dispositivo terminal não tem responsabilidades de rede específicas, sendo normalmente uma ligação de aplicação de rede específica. O nó terminal alimentado por bateria tem uma função de hibernação e o consumo de energia é mantido a um nível mínimo durante a hibernação até ser despertado por um nó router específico.
1.2 O processo de ligação em rede do ZigBee é apresentado na figura 2. A rede ZigBee tem caraterísticas de rede auto-organizável. Quando o coordenador conclui o estabelecimento da rede e a rede funciona automaticamente, qualquer nó com o mesmo PANID na rede pode juntar-se à rede ZigBee por si próprio e comunicar com outros nós da rede. comunicar