應(yīng)用需求

　　在電力系統(tǒng)的信息化過程中，戶表數(shù)據(jù)的自動抄送具有十分重要的意義，也是行業(yè)單位迫切想要解決的問題，因為電表數(shù)據(jù)抄送的準(zhǔn)確性、及時性，直接影響電力系統(tǒng)的信息化水平、甚至管理決策、經(jīng)濟(jì)效益。

　　傳統(tǒng)的手工抄表費(fèi)時、費(fèi)力，準(zhǔn)確性和及時性得不到可靠的保障，這導(dǎo)致了相關(guān)營銷和企業(yè)管理類軟件不能獲得足夠詳細(xì)和準(zhǔn)確的原始數(shù)據(jù)；一般人工抄表都按月抄表，對于用戶計量來說是可行的，但對于相關(guān)供應(yīng)部門進(jìn)行更深層次的分析和管理決策卻不夠，行業(yè)的實際需求催生著自動抄表系統(tǒng)的技術(shù)和應(yīng)用的不斷發(fā)展。

　　技術(shù)要求

　　目前的自動抄表系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)傳輸角度劃分，可分為有線、無線兩大類，這兩大類抄表系統(tǒng)各有其適用的應(yīng)用領(lǐng)域，但就抄表系統(tǒng)的投資、建設(shè)、維護(hù)等幾方面而言，無線抄表系統(tǒng)顯然具有更大優(yōu)勢。

　　無線抄表系統(tǒng)對無線通訊數(shù)據(jù)的傳輸和保存有著很高的要求，即數(shù)據(jù)可靠性要求很高；由于用電池供電，因此對功耗要求也很苛刻；無線抄表系統(tǒng)可以擺脫人工抄表的辦法，利用數(shù)據(jù)通訊協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)；基于以上原因，要求設(shè)計的自動無線遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)應(yīng)該具有計量準(zhǔn)確、通信可靠、抄表方便、功耗低等遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，以及節(jié)省人力、遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程維護(hù)的功能。

　　隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來出現(xiàn)了面向低成本設(shè)備無線聯(lián)網(wǎng)要求的技術(shù)，稱之為zigbee，它是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)，主要適合于自動控制、遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域及家用設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，我們采用zigbee技術(shù)和GPRS/CDMA技術(shù)結(jié)合，可以為電表的無線抄表提供很好的解決方案。

　　成 本

　　無論是家庭用戶，還是企業(yè)用戶，抄表終端的成本始終是繞不開的話題，特別是家庭用戶，對于成本更為敏感。這里的成本包括兩個部分：，性改造或者安裝的成本；第二，系統(tǒng)的運(yùn)行成本。的方案應(yīng)當(dāng)是性投入的成本盡可能低，運(yùn)行成本沒有或者非常低。

　　通信可靠性

　　這是無線抄表系統(tǒng)的基本的要求，但同時又是不很容易解決定問題。

　　無線網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈功能

　　自組織：無需人工干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠感知其他節(jié)點(diǎn)的存在，并確定連接關(guān)系，組成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò)；

　　自愈功能：增加或者刪除一個節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)位置發(fā)生變動，節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障等等，網(wǎng)絡(luò)都能夠自我修復(fù)，并對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整，無需人工干預(yù)，保證整個系統(tǒng)仍然能正常工作。

　　具備自組織、自愈能力的自動抄表網(wǎng)絡(luò)才是理想的網(wǎng)絡(luò)， zigbee技術(shù)能夠很好地支持這種智能型的網(wǎng)絡(luò)。

　　Zigbee技術(shù)特點(diǎn)

　　通信可靠

　　系統(tǒng)采用了CSMA－CA的碰撞避免機(jī)制，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖突；采用完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，保證信息傳輸?shù)目煽啃裕?/P>

　　網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng)

　　zigbee的自組織功能：無需人工干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能感知其他節(jié)點(diǎn)的存在，并確定連接關(guān)系，組成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò)；

　　zigbee自愈功能：增加、刪除或移動節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障等等，網(wǎng)絡(luò)都能夠自我修復(fù)無需人工干預(yù)，保證整個系統(tǒng)仍然能正常工作。

　　成本低廉

　　設(shè)備的復(fù)雜程度低，且Zigbee協(xié)議是的，這些可以有效地降低設(shè)備成本；Zigbee的工作頻段靈活，為免執(zhí)照頻段的2.4GHz，就是沒有使用費(fèi)的無線通信。

　　網(wǎng)絡(luò)容量大

　　一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以容納多254個從設(shè)備和一個主設(shè)備，一個區(qū)域內(nèi)可以同時存在200多個ZigBee網(wǎng)絡(luò)。

　　基于ZigBee技術(shù)的無線電力抄表系統(tǒng)解決方案

　　通過前面對電力抄表系統(tǒng)的技術(shù)要求分析，結(jié)合zigbee技術(shù)特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢，采用zigbee技術(shù)來實現(xiàn)電表的無線抄表是一個非常理想的解決方案。

　　在實際應(yīng)用中，我們選擇了將zigbee技術(shù)與GPRS/CDMA結(jié)合起來，根據(jù)抄表用戶的不同分布，來靈活地構(gòu)建抄表的無線網(wǎng)絡(luò)。

　　對于每個抄表終端而言，要求超低功耗、低成本（包括設(shè)備成本、運(yùn)行成本），并且數(shù)據(jù)的傳輸速率不高，對于居民小區(qū)的抄表，抄表終端通常分布較密集、距離較近，zigbee技術(shù)可以很好地滿足這些要求；

　　終端采集的數(shù)據(jù)需要送到電力公司的集抄管理中心，這可以通過GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)，它無距離限制，且無需網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、幾乎不需要維護(hù)；

　　所構(gòu)建的zigbee網(wǎng)絡(luò)既可以是星形拓?fù)?，也可以是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，不論是哪種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的zigbee網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)實際的組網(wǎng)需要，設(shè)計合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

圖一 小區(qū)ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)

圖二 ZIGBEE模塊與數(shù)　

　  采用MESH網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?/P>

　　每幢單元樓設(shè)置一個ZIGBEE遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)

　　一個小區(qū)設(shè)置一個ZIGBEE中心節(jié)點(diǎn)

　　ZIGBEE中心節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)通過GPRS/CDMA或ADSL上傳到集抄中心

　　每樓層電表通過RS485總線連接ZIGBEE遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)

　　每幢單元樓設(shè)置一個ZIGBEE遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收發(fā)或作路由器

　　ZIGBEE遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)上傳到ZIGBEE中心節(jié)點(diǎn)

　　Zigbee技術(shù)方案優(yōu)勢

　　目前的自動抄表系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)傳輸角度劃分，可分為有線、無線兩大類，這兩大類抄表系統(tǒng)各有其適用的應(yīng)用領(lǐng)域，但就抄表系統(tǒng)的投資、建設(shè)、維護(hù)等幾方面而言，無線抄表系統(tǒng)顯然具有更大優(yōu)勢。

　　目前市場上的無線抄表系統(tǒng)大致可分為基于無線數(shù)傳模塊、基于GPRS/CDMA數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)、或者是二者結(jié)合等幾種方式，從應(yīng)用角度而言，都存在以下一種或幾種問題：

　　使用成本較高

　　GPRS/CDMA數(shù)據(jù)傳輸需要付費(fèi)，對于家庭電表抄表來說，系統(tǒng)的運(yùn)行成本很高；

　　網(wǎng)絡(luò)的自管理能力有限

　　采用無線數(shù)傳模塊，除了數(shù)據(jù)輪詢時間隨節(jié)點(diǎn)數(shù)增加而線形增加外，所組建的無線網(wǎng)絡(luò)的自管理功能非常有限，增加或者減少節(jié)點(diǎn)，都需要人工去修改相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫配置；節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，也常常需要人工去診斷等等；

　　抄表終端的供電問題難以很好地解決，由于抄表終端難以做到極低功耗，所以供電問題始終是一個瓶頸。