基於ZigBee蜂窩網路的無線電力抄表系統

2023-01-22 10:45:02 字數 1751 閱讀 6730

1.引言:

傳統的手工抄表費時、費力,準確性和及時性得不到可靠的保障,這導致了相關營銷和企業管理類軟體不能獲得足夠詳細和準確的原始資料;一般人工抄表都按月抄表,對於使用者計量來說是可行的,但對於相關**部門進行更深層次的分析和管理決策卻不夠,因為在很多時候相應的管理部門需要實時的資料資料,行業的實際需求催生著自動抄表系統的技術和應用的不斷發展。目前電力行業對智慧型電網的研究成了重中之重,美國,歐洲,中國等相關電力研究機構相應出台各項智慧型電網技術的標準體系,2023年5月18日,美國商務部長駱家輝和能源部長朱棣文聯合宣布了美國智慧型電網建設的第一批標準,在標準中,把zigbee作為家庭區域網裝置通訊和資訊模型的標準。

目前的自動抄表系統,從資料傳輸角度劃分,可分為有線傳輸、無線傳輸兩大類,這兩大類抄表系統各有其適用的應用領域,但就抄表系統的投資、建設、維護等幾方面而言,無線抄表系統顯然具有更大優勢。無線抄表系統對無線通訊資料的傳輸和儲存有著很高的要求,即資料可靠性要求很高;由於用電池供電,因此對功耗要求也很苛刻;無線抄表系統可以擺脫人工抄表的辦法,利用資料通訊協議傳輸資料;基於以上原因,要求設計的自動無線遠傳抄表系統應該具有計量準確、通訊可靠、抄表方便、功耗低等遠端抄表系統的優點,以及節省人力、遠端監控、遠端維護的功能。目前大多無線抄表方式是電表資料通過有線方式傳送給集採器,集採器通過無線方式將所採集的電表資料傳送給相關部門。

隨著無線通訊技術的不斷發展,近年來出現了面向低成本裝置無線聯網要求的技術,稱之為zigbee,它是一種近距離、低複雜度、低功耗、低資料速率、低成本的雙向無線通訊技術,主要適合於自動控制、遠端控制領域及家用裝置聯網,我們採用zigbee技術和gprs/cdma技術結合,可以為電表的無線抄表提供很好的解決方案。採用zigbee技術我們能更進一步採用無線傳輸方案,使系統建設更加靈活,方便。

技術zigbee 是一種新興的短距離、低功耗、低資料速率、低成本、低複雜度的無線網路技術;採取了ieee 802.15.4強有力的無線物理層所規定的全部優點:

省電、簡單、成本又低的規格;zigbee增加了邏輯網路、網路安全和應用層;主要應用領域包括無線資料採集、無線工業控制、消費性電子裝置、汽車自動化、家庭和樓宇自動化、醫用裝置控制、遠端網路控制等場合;可使用的頻段有 3 個,分別是2.4ghz 的ism頻段、歐洲的868mhz頻段、以及美國的915mhz頻段,而不同頻段可使用的通道分別是16、1、10個,在中國採用2.4g頻段,是免申請和免使用費的頻率。

2.4ghz 波段為全球統一的無需申請的ism 頻段,有助於zigbee裝置的推廣和生產成本的降低。2.

4ghz 的物理層通過採用高階調製技術能夠提供250kbps的傳輸速率,有助於獲得更高的吞吐量、更小的通訊時延和更短的工作週期。主要適合用於自動控制和遠端控制領域,可以嵌入各種裝置。

3.系統設計

本文提出一種比較理想的無線抄表方案:以zigbee 為無線感測器網路,高速rs-485為骨幹網,系統框架如圖2。

無線抄表系統由三部分組成:

1) zigbee遠端節點:負責採集監測點的電表資料,並把資料通過zigbee 網路傳送到zigbee中心節點。

2) zigbee中心節點:負責收集zigbee遠端節點資料可以通過mcwill,gprs,cdma網路傳送到電力公司的集抄管理中心。

3) 集抄管理中心:負責對資料接收終端進行工作引數設定,接受從系統中各個zigbee中心節點上傳的電表資料,並對資料儲存,分析和管理等;測溫資料可在系統實時資料庫中做長期儲存記錄,供隨時查詢顯示。

乙個zigbee集抄管理中心管理多個zigbee中心節點,乙個zigbee中心節點負責多個zigbee遠端節點。集抄中心通過高速骨幹網路傳輸到系統實時資料庫伺服器,由監控終端實時顯示資料,能列印相關報表。

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