一、目的
近年來，包括歐洲各國以及日本，都已經陸續推出許多太陽能建筑，透過太陽能板等裝置，在海邊興建風力發電機，將免費取得的太陽能及風能轉換為電力，而用剩的電，還能轉賣給電力公司，因此，如何監測用戶端的再生能源發電量，及紀錄儲存這些資料，并透過網際網路將資料傳至電力公司，便成為相當重要的關鍵， 以了解實際的發電量及效益評估，甚至作為維護依據的參考，以下為各位做深入的介紹。
二、系統介紹
因應全球暖化，除了限制溫室氣體排放量，全世界必須轉向不同的能源模式，這可以藉由全世界的能源系統都「去碳化」來做到。 「去碳化」意謂著大輻改用太陽光電、太陽熱能、風力發電、燃料電池、水力發電、 生質能利用等再生能源， 而這些能源當中目前以太陽光電及風力發電最為常見(太陽光電發電 (Photovolt aic，以下簡稱PV)。 大部份的太陽光電發電系統（PV system）及風力發電系統主要是由太陽電池組列、風力發電機、電力調節器（Power Conditioner， 即包括直/交流轉換器 （Inverter）、系統控制器及并聯保護裝置等）、配線箱、 蓄電池等所構成，系統中通常需要量測當地的環境參數(如:溫度、照度、風速、風向… 等)及太陽能或風能所發的電量(包含:電壓、電流、功率及發電量)， 這些資訊通常是由一資料擷取裝置將資料收集后， 透過RS485工業通訊協定將資料傳回中控電腦或是人機介面，而中控電腦通常會包含資料紀錄及可透過乙太網絡以網絡方式讓遠端電腦監看。
隨著環保意識及電價的高漲，太陽能及風力發電的日漸需求，開始有一些中小型的再生能源系統走入一般家庭大眾及企業，結合市電并聯發電。然而，這樣的系統通常是在建筑物本體完成后才附加上去， 在布線上通常會有美觀及施工上的困難，因此， 若能透過ZigBee無線的方式將發電量及環境參數的資訊傳送至小型顯示器，顯示，則會帶來相當大的便利。 對大型的發電系統來說，透過ZigBee無線方式可同時監測多個小系統的數據， 再將資料匯整到中控電腦，中控電腦再將資料以乙太網路的方式傳送至遠方， 以利統計及觀察不同地區不同系統的發電情形，使用該無線技術有以下優點:
1. 美觀、不需另外布訊號線
2. 降低施工成本及維護成本
3. 距離不受限制
4. 大型分散式系統多點應用
5. 可輕易將無線模組嵌入到Invertor或產品中(如: 太陽能路燈)
應用領域：本系統具有穩定、可靠、成本低、易于彈性擴展等特點， 具有很強的競爭力。 主要應用于小型家用太陽能系統、風力發電系統、大型發電站示范基地等。
三、ZigBee無線傳感器網絡介紹
在工廠、建筑物、農場溫室中需要量測多個訊號點，擷取速度不需很快，但訊號點分布相當分散且布線相當復雜，距離大約都在數十公尺左右， 目前市面上很難找到合適的硬體裝置，深圳旭昂電子科技有限公司日前推出ZigBee無線傳感器模組主要以 ZigBee無線方式的資料擷取器，以下是產品使用方式及相關資訊介紹提供給各位參考。
1.ZigBee 簡介：
IEEE802.15.4/ZigBee是目前一種相當先進的短距離傳輸技術標準，從家用無線通訊規格HomeRF聯盟中所分出來，ZigBee聯盟成立于2002年， 在不同區域有不同的定義的頻段(全球2.4GHz、美國915MHz、 歐洲868MH)，2.4GHz ~ 2.4835GHz 最為全球通用之頻段。 ZigBee聯盟成立于2002年， 目前全球已有不少廠商加入成為ZigBee 聯盟會員，其成員包括IC設計、家電、通訊設備及玩具等廠商。 就像ZigBee的標志(Logo)所呈現， ZigBee聯盟以監測與控制為主要應用，而定義出簡單、成本低，又容易實現的無線通訊標準。
2.ZigBee主要特性:
(1)高資料傳輸可靠度
(2)低功耗
(3)低成本
(4)支持多樣性的網絡架構
(5)低功率長距離
(6)可加密提高資料安全性
3.ZigBee與其他通訊協定比較:
Zigbee 是一種短距離的通訊技術， 理想中的傳輸距離是 300公尺，實際距離約150~200公尺， 資料傳輸速率從20Kbps 到250Kbps，而且會隨著距離的增長而不同， 有人說它和藍芽有重疊,不過從下面的表看起來還是有點差別, 因為藍芽的傳輸速率是1Mbps,適合比較復雜的應用， 而ZigBee的應用定位主要是在一般的資料擷取，例如環境監測、家電自動化控制、個人醫療、工業廠房監控、商務 大樓自動化、保全監控...等。
4. ZigBee 標準現況
ZigBee標準主要是 IEEE 802.15.4與ZigBee Alliance 這二個組織，分別制定硬體與軟體標準。在實體層(PHY)、媒體儲存控制層(MAC)、 資料鏈結層(Data Link)等發展由IEEE 主導， 而ZigBee Alliance 負責制定邏輯網路、資料傳輸加密機制、 應用介面規范及各系統產品之間互通規范。
5. ZigBee 基本規格標準現況
ZigBee主要可使用的頻段有三個， 分別是 2.4GHz 的ISM 頻段、915MHz 頻段以及868MHz 頻段， 而不同頻段可使用的通道分別是16、10、1個。 ZigBee 的傳輸速率介于20kbps - 250kbps 之間， 依使用頻段不同而有所差異，并隨著傳輸距離的延長而減慢，不過借著提高發射功率， 還是可以提高傳輸速率。
6. ZigBee 網路架構
ZigBee網路層方面，ZigBee支援 Star、 Cluster Tree與Mesh三種網絡架構，在各個節點之角色方面，可分為全功能（Full-Function Device； FFD）與精簡功能設（Reduced-Function Device；RFD）。相較于 FFD，RFD之電路較為簡單且記憶體較小。 FFD 之節點具備控制器（Controller）之功能提供資料交換， 而RFD則是只能傳送資料給予 FFD或是從 FFD接受資料。 所課Full Mesh架構，整個網路設計上采取一個Master節點， 其他的Client 均是使用RN+的網路節點， Mesh 網路提供多條備份的通信路徑， 如果一條路徑因某種原因產生故障(包括干擾)，網路自動通過備用路徑傳送訊息。 這種 Mesh 拓撲增加了整個網路的可靠度，同時由于Mesh配置相當容易， 因為要增加新的裝置或重新配置現有的設備是非常簡單。
四、以ZigBee做為太陽能及風力發電系統無線數據傳輸
基于前面對于太陽能及風力發電系統介紹，及 ZigBee的介紹， 透過 ZigBee 產品開發無線再生能源監控系統可輕易的在一般家庭及企業中安裝，在大型發電站可以一臺現場控制電腦同時監控多個量測及控制單元(如:太陽能、風力機、燃 料電池…等)，再將這些系統資訊以乙太網路的方式傳送至遠端中控中心， 充份運用ZigBee可多點量測的優勢，在距離上因為采用Mesh 架構， 資料可透過其它傳輸點傳回現場電腦，因此較不受距離上的限制，且具有下列幾個特點:
1.采用Mesh網狀網路結構， 保證資料傳輸可靠性
2.每個量測及控制單元設置一個ZigBee終端節點
3.一個溫室設置一個ZigBee中心節點(安置在現場電腦或嵌入式系統)
4.ZigBee中心節點可透過TCP/ IP或GPRS/CDMA傳送到遠端監測中心。