基于zigbee的无线抄表系统的集中器设计

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1、万方数据低压电器f姗№20现代建筑电气篇·智能小区·基于ZigBee的无线抄表系统的集中器设计龙玉湘，章兢，戴瑜兴(湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410012)了基于zigB。。无线通信的薏中冀。该苎中器避免了长距离布线和复杂的线路干扰，可龙玉湘(1983一)，以快速抄读电表实时数据，多据传输可靠。．．男，硕士研究生，研葶键词：．无线抄表系统；z‘gB∞；集皇器；GPRs网琶；双向通信；居民小区究方向为电能管理中图分类号：Tfw3+·5：TN92文献标识码：B文章编号：1001_5531(2007)20‘和负荷终端控制。DesignofConcentratorBasedonZigB

2、eeinWirelessMeterReadingSystemmNGY“池Hg，zmNGJ讯g，DAiYWtng(collegeofElectrical＆Irlf0珊ationEn百neering，Hunanunivers时，Changsha410012，china)Abslrac‘：UsingGPRSnetwork蚰dZigBeewirelessco咖unicati加t∞hnolo盯，awirelesBmeterreadi“g8ys_temw鲫develdped．Theconcentmlorb船ed佣thetechnoIo舒ofz唔Beewi他kssc0曲uni阻tionw船deBigI

3、led．Il00uldavoidlorIgdlstance18youtandcomplexmutedigturh卸ce．他ahzedto瑚d陀altiI眦daIaquicklyandt眦sm“data耐iablv．Keywo—s：耐rde船mekr啪diTlgsyst唧；zjgB牌；伽眦entmtoo；GPRsnetwork-bidirectio眦l∞胁m咖ication；r吲de叫alcommuni姆0引言随着城市居民住宅建设日益发展，独立电能表数量迅速增多，抄表计量也日趋复杂。近年来用电形势越来越紧张，分时电价已势在必行。由于长距离室内外的布线存在着短路、断线隐患，错综复杂的线路使系

4、统调试和维护困难重重，传统的远程集中抄表方式已不能满足电力公司日益增长的业务需求。采用zigBee技术可以很好地解决下段信道的供电效益问题，无线抄表技术能够更好地为广大用户提供服务。zigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，是一组基于IEEE802．15．4无线标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的技术。它支持3种主要的自组织无线网络类型，即星型结构、网状结构和簇状结构。可由多到65ooO个无线数传模块组成无线数传网络，每个网络节点间的距离可以从标准的75m到扩展后的几百米，甚至几千米。无线数据传输速率高达76．8kb／s。GPRs(通用

5、无线分组业务)技术是在现有的GsM网络上增加的一种新型分组数据传输技术，具有永久在线、快速登录、高速传输、按量计费、自动切换、安全可靠等优点。现有的GPRS实际数据传输速率约为40kh／8。本文采用zigBee无线技术实现底层采集器与集中器间的数据通信，通过GPRs网络实现集中器与抄表中心之问的数据传输。对于居民小区章兢(1957一)，男，教授，博士生导师，研究方向为控制理论与控制工程．复杂系统计算机控制。戴瑜兴(1956一)，男，教授，博士生导师，研究方向为数字化与智能化系统设计理论及应用。14一万方数据·智能小区·低压电器(2∞7№20现代建筑电气篇抄表终端分布较密集、距离较近的情况

6、，基于zig．Bee的无线组网能很好地解决自动抄表系统下段信道出现的问题。l总体方案抄表系统整体采用分布式体系结构，用电管理中心与集中器之问(上层)数据的采集采用星型结构；集中器与采集器之间(下层)数据的采集采用总线型结构。无线抄表系统总体结构如图l所示。图l无线抄表系统总体结构图力线藏渡上层通信以电力局中心的系统主站为中心，通过中国移动GPRs网络与分散于各物业小区的集中器连接，形成1对n的连接形式，实现集中器和数据中心系统的实时在线连接；下层通信包括集中器对电表参数的采集、存储、转发，以及转发上位机下达的指令和对电表进行控制操作等。出于成本与通信可靠性的考虑，设计了采集器(图l中的z

7、igBee无线抄表终端)。每栋居民楼没置一个采集器，电表通过Rs一485总线或者电力线载波与采集器进行通信，采集器通过天线与小区中心的集中器进行通信。2集中器硬件设计在整个系统中，集中器处于信息传递通路的中间位置。该系统的集中器采用无线方式传输数据，是整个系统的核心。集中器的主要功能有：(1)执行协议转换功能，负责z噜Bee通信协议与GPRs通信协议之间的转换。(2)承担存储、转发和遇错重发(ARQ)功能。(3)对用户提供透明连接。