1、第27卷第1期趲靜霉3胃韶怠電力|島電工FUJIANDIANLIYUDIANGONGlSSN1006一0170CN35—1174／TM基于ZigBee的遠程無線抄表系統(tǒng)設計DesignofRemoteWirelessMeterReadingSystembasedonZigBeeTechnology連瑞紅薛毓強(福州大學電氣工程與肉動化學院，福建福州350002)摘要：針對傳統(tǒng)抄表技術(shù)中存在的一些問題，提出了基于ZigBee技術(shù)的遠程無線

2、抄表系統(tǒng)。結(jié)合ZigBee特點和系統(tǒng)各部分的功能，建立了系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。介紹了系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)通信方式及智能表、數(shù)據(jù)采集點務中心節(jié)點秘設事。關鍵詞：ZigBee；智能表；無線網(wǎng)絡；抄表系統(tǒng)Abstract：TheremotewirelessmeterreadingsystembasedonZigBeetechnologyispresentedaimatresolvetheshortcomingofthetechnologyofthet

3、raditionalmeterreadingnetworkstructureisconstructedbasedonthefeaturesoftheZigBeeandthefunctionsoftheunitofthesystemThecommunicationmodebetweentheunitsthedesignof出eintelligentmetemandthedatacollectionunitandthecentralnode

4、areintroducedKeywords：ZigBee；intelligentmeter；wirelessnetwork；meterreadingsystem中圖分類號：TM931文獻標識碼：A文章編號：1006—0170(2007)01—0025—03水、電、氣三表數(shù)據(jù)通常采用傳統(tǒng)的手工和半乎工方式抄送。存在蓿費時、費力、費用高等問題。因此，實現(xiàn)三表數(shù)據(jù)的遠程自動抄送，具有分重要盼現(xiàn)實意義。ZigBee技術(shù)是近年來興起的一種無線網(wǎng)絡

5、通信技泰標準。它是一種低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低殘本盛數(shù)據(jù)可靠性高的雙向無線通信技術(shù)，主要用于自動、遠程控制領域及家用設備聯(lián)網(wǎng)?；赯igBee的技術(shù)特點以及抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸要求，本文提凄了采瘸ZigBee無線網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)本地數(shù)據(jù)采集，并通過GPRS、CDMA、以太網(wǎng)等網(wǎng)絡實現(xiàn)與中心站數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆桨?，有效解決傳統(tǒng)抄表系統(tǒng)存在酌一些聞蹶；著重介紹了系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)通信方式及系統(tǒng)中各相關設備單元的設量。1基于ZigBee技術(shù)的抄表系統(tǒng)的

6、整體結(jié)構(gòu)基予ZigBee懿無線抄表系統(tǒng)主要凌終端智能表(本文把終端水表、電表、氣表統(tǒng)稱為終端智能表)、中心節(jié)點、抄襲中心等構(gòu)成。由于三表系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)糯皴，因此，本文以電表為綢，說驥單個表系統(tǒng)的整體構(gòu)架與工作原理?；赯igBee技術(shù)的網(wǎng)絡有3種：隰型網(wǎng)絡、網(wǎng)狀網(wǎng)絡、簇型網(wǎng)絡。通常小區(qū)中使用星塑網(wǎng)絡即可形成一個由中心節(jié)點和終端智能表組成的抄表系統(tǒng)無線隧絡。考慮到小醫(yī)孛鴦的智能表離中心節(jié)點較遠，數(shù)據(jù)傳輸可靠性低，因此，采用網(wǎng)狀網(wǎng)絡。即在距

7、中心節(jié)點較遠的單元樓中設置一個數(shù)據(jù)采集點。起到數(shù)據(jù)上摶下送的功麓，基數(shù)據(jù)采集點之聞可以互櫻通信。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)框圖一25—萬方數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)時MCU將所要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過SPI寫入發(fā)送緩沖囂孛(發(fā)送數(shù)據(jù)的頭摟程羧檢測序列患MCl3192產(chǎn)生)，并將MCl3192置為發(fā)送狀態(tài)，RXTXEN腳為高電平，即可開始發(fā)送。接收數(shù)據(jù)時。MCU逶過孛斷線IRQ潑及寄存器中懿狀態(tài)霹辯數(shù)據(jù)從MCl3192的天線接收進來，緩沖區(qū)中的數(shù)掇，則通過s

8、PI讀取。軟俘設計可溢使用飛卡爾思配套的Codewarrior集成開發(fā)環(huán)境，MCU上需要集成的IEEE80215。4MAC層的協(xié)議和簡單的ZigBee協(xié)議可直接采霜飛爾卡愚編寫好鵑協(xié)議韁籜。應黑層軟件設計主要完成串口的初始化和對MCl3192的參數(shù)設置。規(guī)始化時，使MCl3192處于休眠狀態(tài)，并將RXTXEN置鴦接收狀態(tài)。只有當中心節(jié)點廣播信標幀時，才被喚醒；當接收完畢后，根據(jù)地址校驗結(jié)果，轉(zhuǎn)相應的服務子程序。如果校驗結(jié)果正確，則轉(zhuǎn)發(fā)送

9、數(shù)據(jù)、巾斷子程穿，錯誤更|j重新進入體眠狀態(tài)，并等待下一次的激活。4基子ZigBee的數(shù)據(jù)采集點設計數(shù)據(jù)采集點在無線通信網(wǎng)絡中主要充當中繼器，將中心節(jié)點發(fā)送的指令轉(zhuǎn)發(fā)給終端鏹能表，或?qū)⒔K端智熊表的數(shù)據(jù)上傳給中心節(jié)點，從而使網(wǎng)絡具有延伸性，傳輸?shù)木嚯x更遠。通信時，數(shù)據(jù)采集點對接收到的數(shù)據(jù)進行勰斬。勢獒斷遺垃包含在自己的路由表中時，則為接收的數(shù)據(jù)選擇最佳路徑，并轉(zhuǎn)發(fā)出去路由算法采用AODV這些功能可通過ZigBee協(xié)議酶網(wǎng)絡層實瑗。數(shù)據(jù)采集

10、點主要塞ZigBee模塊、微控制器、存儲模塊等部分組成。ZigBee模塊仍采用MCl3192芯片，MCU可采羆16位微控裁器。數(shù)據(jù)采集點需要先存儲接收的數(shù)據(jù)，再選擇路徑將數(shù)據(jù)發(fā)出去，需要足夠的存儲單元。數(shù)據(jù)采集煮趣采霜ZigBee協(xié)議，MCU上集戒了ZigBee協(xié)議，腋用層軟件主要實現(xiàn)串口初始化、MCl3192的參數(shù)設置、數(shù)據(jù)的接收與轉(zhuǎn)發(fā)。5基于ZigBee的數(shù)據(jù)中心節(jié)點數(shù)據(jù)中心節(jié)點是ZigBee網(wǎng)絡中的協(xié)調(diào)器。負責瘧動、配置、協(xié)調(diào)整個

11、ZigBee無線網(wǎng)絡以及整個小區(qū)與抄表中心的數(shù)據(jù)傳輸。中心節(jié)點通過以太網(wǎng)或GPRS等通信網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)上傳剄抄表中心?？梢?。在網(wǎng)絡中，中心節(jié)點又相當予一個接入點，需要送行ZigBee無線網(wǎng)與其它網(wǎng)絡的協(xié)議轉(zhuǎn)換?？偟膩碚f，中心節(jié)點是負責終端智能表的管理及協(xié)調(diào)ZigBee無線圈與其它闕絡之聞遺售的關鍵部件。中心節(jié)點主要由ZigBee模塊、32位的嵌入式微處理器、存儲模塊及外圍部分等組成。如圖4所示。中心葛點定熬態(tài)誨、叁動抄寫各智麓表的數(shù)據(jù)，將數(shù)

12、據(jù)保存在存儲器中，供抄表中心定期讀取。因此，中心節(jié)點需要較大容量的存儲器，一般需外擴存儲器。圖4中心節(jié)點框爨ZigBee模塊仍采用MCl3192芯片，微處理器可采用Samsung公司32位芯片$3C2410。它集成了非常辜富懿背上資源，可以很葑楚實現(xiàn)鼷絡葵麓、實時數(shù)據(jù)處理等功能，便于系統(tǒng)集成。由于$3C2410本身不帶網(wǎng)絡接口控制器，因此，需要外接一個相應的瓣絡通信接13用予網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)換，跌ii；將數(shù)據(jù)上傳給抄液中心。作為連接ZigBee

13、憑線網(wǎng)絡穰其它網(wǎng)絡的接入點。數(shù)據(jù)中心節(jié)點主要的程序有：系統(tǒng)奎檢、對ZigBee模塊的初始化、對網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換接口模塊的驅(qū)動、數(shù)據(jù)協(xié)議的轉(zhuǎn)換等。6結(jié)論本文介纓了基予ZigBee技術(shù)的遠程無線抄表系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用的ZigBee技術(shù)其有協(xié)議簡單，無需布線，快速組網(wǎng)，傳輸可靠，數(shù)據(jù)安全性高等特點，非常適合于抄表系統(tǒng)。隨著ZigBee技術(shù)的逐步成熟及計算機通倍網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，無線抄表系統(tǒng)將更加成熟和實用。參考文獻[1]壬凱，彭瑜等?；赯igBee無線