基于zigbee无线抄表系统的设计与实现

摘要：针对传统的抄表系统施工周期长、存在穿线和布管等问

题，市场越来越需要一种复杂度低、成本低的无线通信网络技术，Zigbee技术应运而生。Zigbee 是一种新兴的低复杂度、近距离、低数据速率、低成本、低功耗的无线通信网络技术。该通信技术在建立无线自动抄表系统、用户计量仪表组网的应用中，具有很高的市场价值。结合GPRS 技术和Zigbee技术的新型远程无线抄表装置，可有效解决数据的无线远传和自动采集问题，方便了供电部门抄表，提高了自动化水平，提高了公司的效益。

关键词：Zigbee Cc2430 GPRS 抄表

0 引言

一直以来，如何把庞大且分散的用电量和其他数据及时有效且准确无误的进行收集、统计和分析，都是供电企业迫切需要解决的一个问题。供电企业需要一种计量准确、安装和维护方便、投资较少的电能表抄表解决方案。ZigBee技术主要适用于自动控制和远程控制领域，国外一些发达国家研究无线抄表技术比较早，早在70年代就有研究员研究和开发无线抄表系统，目前广泛应用于楼宇自动化控制、无线控制家用电器、远程监控以及工业领域的自动化控制等。而中国开始接触无线抄表系统已经到了90年代，目前人工抄表、有线抄表系统、无线抄表系统以及IC卡预付费表是国内厂家生产的主要抄表系统。本设计结合GPRS技术和Zigbee技术，研究一种新型的远程无线抄表装置，有效的解决抄表数据的无线远传和数据的自动采集问题，方便供电部门的抄表，提高供电系统自动化水平，提高了供电公司的经济效益。

1 无线抄表系统的硬件设计

无线抄表系统硬件的设计总体思路为：首先，在单元楼内安装ZigBee数据采集模式，使得读表人员便捷的收集各住户电表数据；同时为了读取水表数据，还要将ZigBee远程用户终端模块安装于各住户家中；最终，数据通过ZigBee的射频部分传输到ZigBee的数据采集模块。电表数据采集人员通过数据采集模块就可以读出数据。图1为单元楼内ZigBee通信框图。

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1.1 ZigBee模块的设计 为了实现数字基带处理器功能，ZigBee模块采用了Chipcon公司推出的一款符合IEEE 802.15.4规范的2.4GHz射频芯片CC2430，并将RF、模拟电路及系统存储器整合在同一个硅晶片上。Zigbee数据采集器由协调器和终端两个部分组成，而协调器和终端是由软件设定的，所以协调器和终端的硬件是一样的，只是安放的位置不同。Zigbee终端是安装在用户的电表里。

1.2 GSM网络采集器设计 GSM网络数据采集终端的主要功能包括电能数据的采集、处理、存储以及传输等，它一般处于电能采集系统的中间级，并安装于变电站、发电厂、大用户和关口计算点处。

2 无线抄表系统的软件设计

为了保持整个系统的稳定性并且以较小的系统功耗实现项目的实际需求，我们将系统软件设计为双节点网络，即网络由一个协调器节点和一个RFD节点组成。

2.1 RFD节点设计 RFD节点的主要应用程序设计流程图如图2所示，RFD节点主要用于完成加入由协调器节点组建的网络并实现数据的发送功能。硬件初始化是其主要功能，但同时也要根据用户指令进入工作模式。

■图2 RFD节点主应用程 图3 主程序设计流程图

序设计的流程图

2.2 协调器节点设计 组建一个新的网络是协调器节点需要完成的主要功能，在此之前，也要完成节点自身的各项初始化、地址配置以及节点间的绑定操作。图3为主程序设计流程图。

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