短距离无线网络通信技术及其具体应用

短距离无线网络通信技术及其具体应用

雷翔,马增翼,李桂萍

云南电网有限责任公司德宏供电局云南昆明678400

摘要：在电网2.0时代，云南电网积极推进电网智能化建设，在加强电网管理、保障电网运营安全的同时，为电力用户提供更加优质的电能和更加完善的服务。在智能电网建设中，短距离无线网络通信技术发挥了不可替代的重要应用，通过收集电网运行数据、发送管理控制指令和反馈故障问题等，方便电网公司管理人员更加全面的了解电网情况，提高了管理的针对性和科学性。

关键词：短距离无线通信；ZigBee；蓝牙技术；应用

引言：现阶段成熟的短距离无线网络通信技术有十余种，其中较为常用的有ZigBee技术、蓝牙技术等。不同技术的使用条件、适用范围、技术成本等均存在较大差异，这就需要电网公司结合电网管理的具体需要，进行科学选择。本文首先介绍了几种常用的短距离无线通信技术，随后就这些技术在电网管理中的实际应用，以及今后的发展方向展开了简要概述。

一、短距离无线网络通信技术

1、ZigBee技术

ZigBee技术其实就是低功耗局域网协议，其是一种功耗低、距离短的无线通信技术。这种短距离无线通信技术功率较低，自动控制和远程控制领域较适合应用这一技术，尽管信息具有较慢的传输速度，但其却具有非常快的反应速度。通常情况下，将状态由休眠调整为工作，只需要几毫秒。除此之外，在短距离通信设备中应用这一技术，能够对维护和安装的成本花费进行节省，同时还具备网络容量大、稳定性高等长处。

2、蓝牙技术

作为无线技术标准，蓝牙技术能够在短距离内在楼宇个人局域网、固定设备和移动设备之间进行数据传输，一般情况下10m之内都在蓝牙技术的接受范围内，其相当于对等的临时连接。蓝牙技术具有散射网和微微网这两种组网方式，在散射网中，其组成内容为重复覆盖的微微网，在其中蓝牙设备可以作为主设备存在，也可以作为从设备存在。蓝牙通常只对一条异步的数据通信通道进行支持或这对三条同步语音信道进行支持。

3、Wi-Fi技术

Wi-Fi是基于以太网的一种无线扩展技术，相比于蓝牙技术，它能够实现“一对多”的无线连接，同时满足多台设备、多个用户的使用需求。Wi-Fi在短距离无线传输时，最高传输速率能够达到8Mb/s，并且覆盖范围较广，信号失真情况不明显，这也直接降低了Wi-Fi在实际应用中的成本。目前技术应用需要解决的障碍主要是技术的安全性问题，相比于蓝牙和ZigBee技术，Wi-Fi在数据信息保密性和安全性方面还具有一定差距，另外支持Wi-Fi的802.11a标准，目前在个别行业还未被认可，这也导致Wi-Fi技术应用受到限制。

4、IrDA技术

红外线无线连接是最早的一种短距离无线网络通信技术，能够实现点对点的信息传递。IrDA物理层结构如下图1所示。在技术发展过程中，IrDA（红外线数据协会）制定了一套数据传输标准，为提高短距离无线网络信号传输的稳定性和精确性起到了积极帮助。目前，IrDA技术仍然在部分领域有着特殊应用，传输速率最快可以达到5Mb/s。IrDA技术的优势在于技术较为成熟，操作起来比较方便，能够应用到各种小型设备上。但是也存在一些不足，例如红外线传输过程中可能会受到其他物体的遮挡等，传输距离也会受到相应的影响。

图1IrDA物理层结构图

二、短距离无线网络通信技术在电网中的应用

1、在电网智能监控方面的应用

电网覆盖范围的增加，在给一些偏远农村群众带来用电方便的同时，也增加了电网公司管理的难度。一旦电网出现故障而又不能及时确定故障位置或采取及时维修，很有可能导致故障扩大化，对区域电网都产生影响。短距离无线网络通信技术的应用，能够将电网划分成若干个区域，每个区域内安装短距离无线网络通信装置，一方面能够检测电网运行状况，另一方面又可以借助于无线传输技术，将这些信息传输给控制终端。管理人员可以动态的掌握电网运行状态，做好定期的检修工作。

2、在集中抄表工作中应用

以往电力抄表工作是由人工来完成，随着智能电表的普及和短距离无线网络通信技术的应用，使得自动化、智能化抄表成为了可能。智能电表可以自动记录电力用户的用电信息，然后借助于短距离无线网络通信技术，将用电信息转发给电网管理中心。从用户角度来说，也可以选择网络在线缴费，这样就节省了电力用户和电网公司双方的时间，对于优化供电服务也有一定的帮助。

3、在故障定位与检修中的应用

电网发生故障后，需要第一时间确定故障发生位置，然后采取相应的处理措施，使电网尽快投入正常使用。短距离无线网络通信技术的应用，能够对网络信号覆盖范围内的电网系统进行动态、实时的监控。当电网某一部分发生故障后，通过信号分析与判断，确定故障位置，为技术人员及时开展抢修工作提供了信息参考。

三、今后的发展方向

1、技术融合

通过上文介绍的几种短距离无线网络通信技术可以发现，虽然目前常用的技术已经达到了10余种，但是不同技术之间的交互性差，且每一种技术都有其优缺点。在今后的短距离无线网络通信技术发展中，将会加快不同技术之间的交互和融合，通过实现多种技术之间的取长补短、相互借鉴，改变技术缺陷，提高其应用价值，确保该技术能够在智能电网管理以及其他领域发挥更大的作用。

2、干扰规避

无论是ZigBee技术还是蓝牙技术，在信号传输过程中都不可避免会受到外界干扰的情况，特别是在无线信号发射装置周边有电磁干扰源时，信号失真情况和传输速率都会受到明显的影响。因此，在未来短距离无线网络通信技术发展中，提高抗干扰能力是研究的重要方向，可以尝试通过信号传输通道加密等技术手段，保证信号在短距离传输中不受干扰影响。

结语：现阶段短距离无线网络通信技术已经在各个领域得到了广泛应用，对实现智能化监管与控制提供了必要的技术支持。其中，ZigBee、蓝牙以及Wi-Fi等是目前应用较广且技术较为成熟的几种，在智能电网建设中，通过运用并不断优化这些短距离无线网络通信技术，可以为电网管理提供方便，推动电网运行效率和服务质量的双重提升。

参考文献：

[1]朱一峰,袁华璐,刘淼,etal.智能电网无线通信网中的级联潮汐排队模型[J].电子设计工程,2018,26(19):107-111.

[2]方如举,王建平,孙伟.智能配电网无线传感器通信网络的跨层协作控制[J].电子测量与仪器学报,2018.