韋軍+方亞坤+楊振+江健

摘 要：本研究主要是將電力分析儀及數(shù)字電表測量到的數(shù)據(jù)經(jīng)由Zigbee無線傳輸至PC機，并利用Zigbee連接板將各個感測節(jié)點測量到的參數(shù)一并傳輸至LabVIEW圖控軟件來顯示數(shù)值結(jié)果，透過計算機網(wǎng)絡(luò)進行遠程監(jiān)控，達到長時間系統(tǒng)監(jiān)測及數(shù)據(jù)記錄與分析的目的。

關(guān)鍵詞：電力參數(shù)測量；ZigBee；LabVIEW

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.178

1 緒論

目前的電力參數(shù)測量系統(tǒng)測量方式大多還是以電表連接線路為主，但是如果測量目標(biāo)的距離不方便以線路連接時，則使用受到限制，例如：要在室外測量溫度、濕度、照度等參數(shù)時，都需要透過 RS-485 布線才可獲取到希望測量的數(shù)值。如今測量儀器均可搭配 RS-232 傳輸線連接至計算機，但在有線的情形下無法將測量距離拉遠?，F(xiàn)在則可透過 ZigBee-CC2430 來傳送所需的參數(shù)，而且遠程測量亦可有效的提升效率與安全性。此系統(tǒng)能由ZigBee無線傳輸特性來有效提升感測距離，實現(xiàn)隨時隨地都可測量且攜帶方便的設(shè)備。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

本研究硬設(shè)備主要是PC機、電力分析儀 TES-3600、無線傳輸模塊 ZigBee-CC2530、Xbee連接板、數(shù)字電表 Protek608。程序軟件則使用LabVIEW圖控軟件與 IAR 軟件。LabVIEW是由美國國家儀器（National Instrument）于 1986 年發(fā)展出的圖控語言（Graphic Language），使用圖像對象函數(shù)的方式編輯程序，取代傳統(tǒng)用文字編輯的方式，讓使用者能簡單上手并了解程序結(jié)構(gòu)。而系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就像是虛擬儀表一樣，使用計算機對遠程的控制對象下達命令。而LabVIEW主要功能為訊號之測量、分析、數(shù)據(jù)儲存和數(shù)據(jù)獲取等，其應(yīng)用程序架構(gòu)分為兩部份，分別為前置面板（Front Panel）窗口與程序方塊（Block Diagram）窗口。前置面板窗口是屬于用戶的人機接口，也就是用戶使用計算機的窗口，可以執(zhí)行數(shù)據(jù)和命令的輸入、顯示相關(guān)運算、監(jiān)控及獲取結(jié)果等。面板窗口上有兩種重要的對象，一是輸入，稱為控制對象（ Control ），另一個輸出，稱之為顯示對象（Indicators）。通過不同的控制與顯示對象，以設(shè)計出一個虛擬儀表出來。至于設(shè)計前置面板之相關(guān)應(yīng)用程序，就稱為程序方塊窗口。依前置面板所設(shè)計的虛擬儀表面板，進行相對應(yīng)的程序撰寫。其中可能包含常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)組、常數(shù)、變量或更復(fù)雜的方程式等。IAR Systems 公司的產(chǎn)品 IAR Embedded Workbench 是一套整合開發(fā)環(huán)境，使用于 C 語言或C++編寫的嵌入式應(yīng)用程序進行編譯和除錯。開發(fā)環(huán)境包含 IAR 的 C/C++編譯程序、匯編器、鏈結(jié)器、檔案管理器、文件管理器、工程管理器及 C-SPY 除錯器。兼容于 ARM、Samsung、Texas Instruments 等廠商的芯片。而本研究使用Texas Instruments的CC2530芯片為ZigBee架構(gòu)，因此使用 for MCS-51 版本來開發(fā)。

本系統(tǒng)架構(gòu)如圖 1 所示。在 PC 上利用LabVIEW軟件下指令，以Xbee芯片無線傳輸?shù)姆绞剑高^RS-232 接口轉(zhuǎn)換后給電力分析儀，使電力分析儀將測量到的數(shù)據(jù)透過無線傳輸?shù)姆绞交貍鞯?PC 上的LabVIEW人機接口監(jiān)控數(shù)值；也可在人機接口上利用無線傳輸接收數(shù)字電表回傳的數(shù)據(jù)。各個感測節(jié)點則經(jīng)由 Zigbee-CC2530 連接板傳輸?shù)焦?jié)點收集參數(shù)，通過無線傳輸傳回到LabVIEW軟件進行監(jiān)控。

3 討論

本研究以理論與實務(wù)相互配合，利用LabVIEW人機接口下達指令分別把電力分析儀和數(shù)字電表測量到的參數(shù)藉由Xbee芯片回傳封包數(shù)據(jù)到 PC 上，再整合各個感測節(jié)點偵測數(shù)據(jù)一起顯示在LabVIEW接口上，并可利用 PC 進行遠程監(jiān)控，以達到長時間系統(tǒng)監(jiān)測和數(shù)據(jù)紀(jì)錄分析。由于本系統(tǒng)采用無線傳輸?shù)姆绞竭M行遠程監(jiān)控，已經(jīng)改善傳統(tǒng)利用接線來傳輸數(shù)據(jù)上的機動性及測量距離；傳統(tǒng)以接線方式來回傳測量數(shù)據(jù)雖然穩(wěn)定，卻因為傳輸線距離上的限制，導(dǎo)致測量范圍難以擴大；本系統(tǒng)之所以采用ZigBee無線傳輸，除了降低有線傳輸?shù)木嚯x限制外，ZigBee的傳輸穩(wěn)定性也和有線傳輸不相上下，在此無線傳輸更符合近年來的趨勢。

然而此系統(tǒng)更可以應(yīng)用在放置高精密設(shè)備儀器的場合，若在此類的實驗室中會需要控管內(nèi)部的溫度、濕度及照度，除了隨時監(jiān)控內(nèi)部環(huán)境之外，電力分析儀和數(shù)字電表即可做為測量設(shè)備之用途。

4 結(jié)論

本研究成果如下：（1）利用LabVIEW下達指令給電力分析儀進行電力參數(shù)測量，并將結(jié)果回傳。（2）利用LabVIEW下達指令至數(shù)字電表，進行測量后將數(shù)據(jù)藉由無線傳輸芯片回傳到PC。（3）將溫濕度傳感器、光敏電阻、三軸加速度傳感器測量的數(shù)據(jù)透過 ZigBee-CC2530 感測板無線傳輸回傳至 PC。（4）整合各個傳感器、電力分析儀和數(shù)字電表測量到的數(shù)據(jù)，一并顯示在LabVIEW接口。（5）改善傳統(tǒng)以連接線連接計算機所產(chǎn)生測量距離受限之問題。（6）采用無線傳輸后，使得本系統(tǒng)可以隨身攜帶，更具機動性。

參考文獻：

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