摘要：针对东莞高科技工业园的实际情况，提出了一种基于无线传感网络的电能质量实时监测系统。系统采用DSP加ARM结构完成对现场电信号的采集、分析和处理，通过高可靠性ZigBee CC2530模块实现DSP与ARM间的无线通信，完成数据的传输。重点介绍了射频电路及天线的设计，分析了电磁兼容及抗干扰措施，采用SmanRF Studio 7验证电路的RF性能，测试结果表明该系统能满足工业园中自动化生产线的精密仪器、设备的电能质量的实时监测的要求。
关键词：电能质量监测；无线传感网络；射频电路；天线；RF性能

0 引言
具有“世界工厂”称号的东莞，在新的经济形势下，工业自动化水平不断提高，工业园内对电源敏感的高科技电力设备越来越多，电能质量的实时监测是提高生产效率、节能减排、安全生产的关键，本文针对东莞高科技产业园对电能质量的要求，提出了一种基于ZigBee无线
传感网络的电能质量实时监测系统。该系统不仅具有强大的测量和通信功能，而且具有组网方便、动态拓扑、低成本、大容量、高可靠性的特点，能很好地满足高科技工业园电能质量实时监测的实际需要。

1 系统概述
系统结构如图1所示，由数据采集节点，ARM9S3C2440控制模块(汇聚节点)、本地上位机、远程监测管理中心组成，数据采集节点分布在每个需要监测的电源点，比如：每台精密加工设备，每台变频调速驱动器，自动化生产线等；S3C2440模块(汇聚节点)分布在离数据采集节点约40 m距离的范围内，本地上位机分布在各厂监控室，远程监测管理中心放置在工业园电力管理中心，各部分的功能如下：
(1)数据采集节点：由电压、电流互感器、信号调理电路、频率同步电路、A／D、DSP及ZigBee模块组成，电压、电流互感器将从电网上得到的电压、电流信号转换成适合A／D转换的交流小信号，经滤波后输入到A／D转换器，DSP读取A／D转换结果并进行相关电能质量参数运算和分析，分析结果通过CC2530无线通信模块传送至ARM控制中心，频率同步电路的作用是减小非同步采样造成的FFT算法中的栅栏效应。
(2)S3C2440模块(汇聚节点)：由ARM9 S3C2440、SDRAM、ZigBee模块、以及看门狗、时钟等外围电路组成。S3C2440模块是系统下位机的管理控制中心，负责数据采集节点和本地上位机之间的通信与数据交换，ZigBee模块作为协调器，负责通信链路及路由的建立以及数据包协议转换等。
(3)本地上位机：本地使用PC作为上位机，完成数据收集、数据分析、结果显示及存储等功能。
(4)远程监测管理中心：远程用户通过互联网接入本地上位机的服务器平台，通过“终端一服务器”的形式完成对本地上位机的操作，从而实现数据和信息的共享。