Zigbee技術在電力無線抄表系統(tǒng)中的應用

0? 引言

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

1? Zigbee技術

事實上，短距離通信具有多種技術方式。表1所列是幾種短距離無線通信技術的比較。在表1所列的幾種技術中，基于IEEE 802.15.4協(xié)議的ZigBee技術起源于本世紀初的一種具有代表性的短距離無線通信技術標準，其PHY層與MAC層協(xié)議由IEEE802.15.4工作小組制定，網(wǎng)絡層由ZigBee技術聯(lián)盟制定，應用層的開發(fā)應用則可根據(jù)用戶自己的應用需要來進行開發(fā)，因此，該技術能夠為用戶提供更加靈活機動的組網(wǎng)方式。



2無線抄表系統(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。用戶端則由一個電表和一個數(shù)傳模塊組成。經過改裝，當表讀數(shù)增加時，ZigBee模塊計數(shù)相應增加，當達到預先設定的發(fā)送時間后(該時間可以設定)，系統(tǒng)即可向數(shù)據(jù)集中節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)。

而在管理中心端，數(shù)據(jù)集中節(jié)點的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)自動記錄到本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內，并根據(jù)抄表人員的操作指令顯示數(shù)據(jù)。

3方案特點

本系統(tǒng)標準基于802.15.4協(xié)議棧而建立，具備了強大的設備聯(lián)網(wǎng)功能，它可支持三種主要的自組織無線網(wǎng)絡類型，即星型結構、網(wǎng)狀結構(mesh)和簇狀結構(cluster tree)，特別是網(wǎng)狀結構，具有很強的網(wǎng)絡健壯性和系統(tǒng)可靠性。

mesh網(wǎng)狀網(wǎng)絡拓撲結構具有強大的功能，該網(wǎng)絡的所有實體只要在通信范圍之內，都可以互相通信，如果沒有直接通路，還可以通過“多級跳”的方式來通信，此外，該拓撲結構還可以組成極為復雜的網(wǎng)絡；除此之外，網(wǎng)絡還具備自組織和自愈功能。

本系統(tǒng)的設備十分省電。系統(tǒng)采用多種節(jié)電工作模式，可以確保兩節(jié)五號電池支持長達6個月到2年左右的使用時間，還可以確保通信的可靠。由于本系統(tǒng)采用了CSMA-CA的碰撞避免機制，同時還為需要固定帶寬的通信業(yè)務預留了專用時隙，因而避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖突。MAC層則采用完全確認的數(shù)據(jù)傳輸機制，每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認信息，此外，該系統(tǒng)網(wǎng)絡的自組織和自愈能力也很強。

本系統(tǒng)的自組織功能無需人工干預，網(wǎng)絡節(jié)點就能夠感知其他節(jié)點的存在，并確定連接關系，以組成結構化的網(wǎng)絡；而Zigbee的自愈功能則可完成增加或者刪除一個節(jié)點，或在節(jié)點位置發(fā)生變動時處理。節(jié)點發(fā)生的故障等，以使網(wǎng)絡能夠自我修復，并對網(wǎng)絡拓撲結構進行相應地調整，而無需人工干預，從而保證整個系統(tǒng)仍然能正常工作。可以說，具備自組織、自愈能力的無線通信網(wǎng)絡才是自動抄表系統(tǒng)最理想的通信方式。