ZigBee 无线电除尘器（ESP）定制协议开发与工业应用

Bharat Heavy Electricals Limited（Ranipet）团队关于基于ZigBee的ESP控制无线化开发与热电厂试点验证

关键词
ESP, ZigBee, 无线, ESP operation, ESP experience, 电除尘器, 烟气治理

在工业烟气治理和电除尘器（ESP）运维领域，实现可靠的信号传输与集中监控对于达标排放与降低运维成本至关重要。随着无线通信技术在工业场景的成熟，基于ZigBee的无线解决方案为ESP控制和监测提供了一个成本可控且扩展性强的替代路径。本文基于Bharat Heavy Electricals Limited（Ranipet, India）团队的研究成果（作者：Remya Kukkilliya 等），介绍了他们为热电厂ESP开发的定制ZigBee Profile的设计思路、实现要点、现场应用与工程价值[1]。作者联系人：remyakukki@bhel.in，报告联系人：muralik@bhel.in。

该方案以ZigBee Pro为协议栈基础，针对工业ESP的多节点、多障碍物、强电磁干扰场景进行了定制。每台锅炉单元构建独立的Mesh网络，网络中包含三类主要节点：协调器（Coordinator）、路由器/功能节点（Router/FFD）和中继/中转（Repeater），并引入了专用的Sniffer节点用于集中采集节点状态并向监控系统汇报。现场输入（如拉臂/敲打马达按钮信号、温控器、灰位检测器）通过输入缓冲卡（IBC）经RS485与现场ZigBee模块相连，控制室输出通过输出继电器卡（ORC）与对应的ZigBee对端配对。配对与寻址通过硬件DIP开关与网络广播—应答机制完成，节点在断电后保留网络ID以避免频繁重入网，提高系统可用性和维护效率。

在工程实现上，团队针对ESP环境的传输难点（大量金属结构、混杂信号源和人员/设备运动导致的非视距传输与衰减）采用Mesh自组织与多中继策略，保证数据可靠达控室；并在软件层面实现了同扩展PAN ID通信隔离、节点状态报警和运行异常指示，便于现场故障定位。实际投运数据显示，该定制Profile已在9个热电厂项目中稳定运行，单厂平均部署约100个节点（大型机组节点可达150个），显著减少了传统控制电缆的敷设需求，从而缩短施工周期并减少材料与维护成本[1]。

从产业价值角度看，采用ZigBee无线ESP方案在浆纸、钢铁、水泥与化工等行业具有明确收益：一是大幅削减长距离控制电缆（传统系统电缆敷设可达数十至上百公里）的资本性支出与工程工期；二是通过无线隔离减少接地回路与信号干扰，提高测量精度；三是便于扩展至整体厂区的传感网络，支持温度、压力、流量等数据的无线采集，从而助力排放监测、能耗分析与运行优化，降低运维人工与停机风险。

面向未来，文章指出ZigBee的多端点绑定、绑定到多接收者、与GPS及集中网关的融合，为跨厂区、移动运维和资产管理提供了实现路径。结合艾尼科（Enelco）在电除尘器极板/极线设计与电场优化的技术储备，可将无线控制与电场性能调优相结合，进一步提升捕集效率并降低比功耗。在中国市场，借助艾尼科在电除尘器设计、极板布局优化与电场数值模拟的工程案例，可将此类ZigBee Profile推广到电厂、钢铁、水泥和造纸等重点行业，助力企业实现排放达标、节能降耗与运维数字化转型。

总之，基于ZigBee的定制ESP Profile在非实时但对可靠性和扩展性有较高要求的电除尘器控制场景展现出良好的工程适配性与经济性。通过合理的网络规划、硬件指示与持久化配置，能在复杂工业环境中提供稳定的无线控制链路，并为后续向Industry 4.0和全厂数字化传感网融合奠定基础。对于寻求在中国市场降低电缆投入、提升监控能力并结合电除尘器性能优化的客户，艾尼科可基于自身技术优势提供端到端的解决方案与工程实施支持。

参考文献
[1] Remya Kukkilliya, K. Murali, Vivek Philip John, V. S. Suresh Kumar, Divya S Pai, Aravind Rajkumar, Venkatesan K. Development and implementation of custom ESP profile on ZigBee protocol for industrial applications. Bharat Heavy Electricals Limited, Ranipet, India. (Presenter: muralik@bhel.in; *Corresponding author: remyakukki@bhel.in).
[2] K.P.Manimala, V.S.SureshKumar and Vivek Philip John, “Wireless Technology in Electrostatic Precipitator – A method to optimize resources”, NTPC GETS conference, 2014.
[3] Zhihai Liu, Yuxuan Wang, Qingliang Zeng, Yang Yang, Zhenrui Dai, “Research on Optimization Measures of ZigBee Network Connection in an Imitated Mine Fading Channel”.
[4] N. Javaid, A. Sharif, A. Mahmood, S. Ahmed, U. Qasim, Z. A. Khan, “Monitoring and Controlling Power using ZigBee Communications”.
[5] Zhengbing Zheng, “Design and Implement of Zigbee Network System Based on the Transparent Transmission Mode”.