Zigbee技術(shù)在電力無(wú)線抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用

0? 引言

居民用電的計(jì)量收費(fèi)，最常用的傳統(tǒng)方式是傳統(tǒng)的入戶抄表收費(fèi)。但傳統(tǒng)的抄表方式不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，準(zhǔn)確性和及時(shí)性得不到可靠的保證。而且存在入戶麻煩這樣的弊端，已不適應(yīng)現(xiàn)代物業(yè)管理的需要。無(wú)線抄表系統(tǒng)具有省時(shí)、少人、少力，能提高工作效率、降低物業(yè)成本，并可及時(shí)準(zhǔn)確地將用戶電表數(shù)據(jù)抄送上來(lái)，因而是抄表計(jì)費(fèi)發(fā)展的趨勢(shì)。而在眾多無(wú)線技術(shù)中，Zigbee技術(shù)有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其低速率，低能耗，傳輸可靠，組網(wǎng)靈活等特點(diǎn)正日益成為樓宇智能化中的熱門技術(shù)。

1? Zigbee技術(shù)

事實(shí)上，短距離通信具有多種技術(shù)方式。表1所列是幾種短距離無(wú)線通信技術(shù)的比較。在表1所列的幾種技術(shù)中，基于IEEE 802.15.4協(xié)議的ZigBee技術(shù)起源于本世紀(jì)初的一種具有代表性的短距離無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其PHY層與MAC層協(xié)議由IEEE802.15.4工作小組制定，網(wǎng)絡(luò)層由ZigBee技術(shù)聯(lián)盟制定，應(yīng)用層的開發(fā)應(yīng)用則可根據(jù)用戶自己的應(yīng)用需要來(lái)進(jìn)行開發(fā)，因此，該技術(shù)能夠?yàn)橛脩籼峁└屿`活機(jī)動(dòng)的組網(wǎng)方式。



2無(wú)線抄表系統(tǒng)描述

本系統(tǒng)中的硬件模塊采用Helicomm公司的IP-Link 1221-2033模塊與MSP430以及按鍵和液晶顯示器件組成。用戶端則由一個(gè)電表和一個(gè)數(shù)傳模塊組成。經(jīng)過(guò)改裝，當(dāng)表讀數(shù)增加時(shí)，ZigBee模塊計(jì)數(shù)相應(yīng)增加，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的發(fā)送時(shí)間后(該時(shí)間可以設(shè)定)，系統(tǒng)即可向數(shù)據(jù)集中節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。

而在管理中心端，數(shù)據(jù)集中節(jié)點(diǎn)的ZigBee模塊具有數(shù)據(jù)融合處理的功能，它可以將采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄到本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，并根據(jù)抄表人員的操作指令顯示數(shù)據(jù)。

3方案特點(diǎn)

本系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)基于802.15.4協(xié)議棧而建立，具備了強(qiáng)大的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)功能，它可支持三種主要的自組織無(wú)線網(wǎng)絡(luò)類型，即星型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(mesh)和簇狀結(jié)構(gòu)(cluster tree)，特別是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性。

mesh網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有強(qiáng)大的功能，該網(wǎng)絡(luò)的所有實(shí)體只要在通信范圍之內(nèi)，都可以互相通信，如果沒有直接通路，還可以通過(guò)“多級(jí)跳”的方式來(lái)通信，此外，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還可以組成極為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)；除此之外，網(wǎng)絡(luò)還具備自組織和自愈功能。

本系統(tǒng)的設(shè)備十分省電。系統(tǒng)采用多種節(jié)電工作模式，可以確保兩節(jié)五號(hào)電池支持長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月到2年左右的使用時(shí)間，還可以確保通信的可靠。由于本系統(tǒng)采用了CSMA-CA的碰撞避免機(jī)制，同時(shí)還為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，因而避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突。MAC層則采用完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息，此外，該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的自組織和自愈能力也很強(qiáng)。

本系統(tǒng)的自組織功能無(wú)需人工干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)就能夠感知其他節(jié)點(diǎn)的存在，并確定連接關(guān)系，以組成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò)；而Zigbee的自愈功能則可完成增加或者刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn)，或在節(jié)點(diǎn)位置發(fā)生變動(dòng)時(shí)處理。節(jié)點(diǎn)發(fā)生的故障等，以使網(wǎng)絡(luò)能夠自我修復(fù)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整，而無(wú)需人工干預(yù)，從而保證整個(gè)系統(tǒng)仍然能正常工作。可以說(shuō)，具備自組織、自愈能力的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)才是自動(dòng)抄表系統(tǒng)最理想的通信方式。