1藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙技術(shù)為藍(lán)牙特別興趣小組（SIG，SpecialInterestGroup）在1998年提出。它是一種新的短距離無線通信協(xié)議，是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放標(biāo)準(zhǔn)，目的是以無線的方式取代現(xiàn)有的有線接口。其優(yōu)勢在于：具有很強(qiáng)的移植性，可應(yīng)用于多種通信場合；硬件集成應(yīng)用簡單，成本低廉，實(shí)現(xiàn)容易，而且易于推廣；藍(lán)牙功耗低，對(duì)人體危害小；采用擴(kuò)頻跳頻技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)，增加了信息傳輸?shù)陌踩?。藍(lán)牙系統(tǒng)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信。在一點(diǎn)對(duì)多瞇的連接方式中，多個(gè)藍(lán)牙單元共享一條信道，采用同一跳頻序列。各個(gè)藍(lán)牙設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)稱為匹克網(wǎng)（Piconet）。匹克網(wǎng)中藍(lán)牙設(shè)備以主從方式實(shí)現(xiàn)通信。由于藍(lán)牙設(shè)備的物理尋址地址為3位，因此在同一時(shí)刻，匹克網(wǎng)最多只能激活8位設(shè)備（1主7從）；但不同時(shí)刻，多個(gè)匹克網(wǎng)可以構(gòu)成一個(gè)可重疊的散射網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。藍(lán)牙通信的有效半徑和其輸出的功率有關(guān)：當(dāng)輸出功率是2類（2.5mW/4dB）時(shí)，通信范圍為15m；如果增加其功率到1類（4mW/20dB）時(shí)，就能使通信范圍達(dá)到100m。

2基本標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的傳感器結(jié)構(gòu)模型

基于IEEE1451.5和藍(lán)牙協(xié)議的無線網(wǎng)絡(luò)化傳感器由STIM、藍(lán)牙模塊和NCAP三部分組成，其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。此方案的實(shí)現(xiàn)，相當(dāng)于在IEEE1451.2的結(jié)構(gòu)模型上取代了原有的TII接口。采用無線的藍(lán)牙協(xié)議實(shí)現(xiàn)連接，類似于實(shí)現(xiàn)了一個(gè)無線的STIM和無線NCAP接收終端的模式。通過在原有的STIM和NCAP中嵌入了藍(lán)牙模塊，構(gòu)成的無線NCAP和無線STIM，以點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)在藍(lán)牙匹克網(wǎng)以主從方式實(shí)現(xiàn)相互通信。

與典型的有線方式相比，上述無線網(wǎng)絡(luò)模型增加了兩個(gè)藍(lán)牙模塊。對(duì)于藍(lán)牙模塊部分標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)牙對(duì)外接口電路一般使用RS232或USB接口，而TII是一個(gè)控制鏈接到它的STIM的串行接口。因此，必須設(shè)計(jì)一個(gè)類似于TII接口的藍(lán)牙電路，構(gòu)造一個(gè)專門的處理器來完成控制STIM和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)到藍(lán)牙主控制接口HCI（HostControlInterface）的功能。

3藍(lán)虎無線抄表傳感器的設(shè)計(jì)

摘要：介紹了一種基于MSP430和nRF401的家用射頻無線自動(dòng)抄表系統(tǒng)，詳細(xì)地?cái)⑹隽讼到y(tǒng)設(shè)計(jì)原理與軟硬件的實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞：MSP430nRF401無線傳輸自動(dòng)抄表家庭內(nèi)部傳統(tǒng)的抄表收費(fèi)方式存在許多弊端，如入戶麻煩、管理費(fèi)用過高、存在安全隱患等，已不適應(yīng)現(xiàn)代物業(yè)管理的需要。小區(qū)自動(dòng)抄表系統(tǒng)具有節(jié)省時(shí)間、人力、物力，提高工作效率，降低物業(yè)成本，可以準(zhǔn)確及時(shí)地將用戶三表數(shù)據(jù)抄送上來等優(yōu)點(diǎn)，是抄表收費(fèi)系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。為了在已建成的小區(qū)中方便地使用自動(dòng)抄表系統(tǒng)，免除家庭內(nèi)部重新布線的不便，設(shè)計(jì)了一個(gè)應(yīng)用于家庭內(nèi)部的短距離無線抄表系統(tǒng)。1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖1為短距離無線抄表系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，它可用于家庭內(nèi)部三表或多表數(shù)據(jù)的抄送。系統(tǒng)下層直接與水表、電表、煤氣表等連接，上層可以通過電話、以太網(wǎng)、GSM或GPRS等與抄表中心連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程抄送。

系統(tǒng)一般使用被動(dòng)抄表方式。上層模塊接收到儀表中心的抄表命令時(shí)，通過無線方式向下層模塊發(fā)送抄表指令。下層模塊接收到指令后通過485總線采集三表的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)打包后通過無線通訊芯片發(fā)送出去。上層模塊收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)解包，發(fā)送給抄表中心。系統(tǒng)也可采用主動(dòng)抄表，即下層模塊定時(shí)采集三表數(shù)據(jù)，發(fā)送到上層模塊，再由上層模塊發(fā)送到儀表中心。2系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)2．1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖2為系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的MCU使用TI公司MSP430系列中的F123型，通過nRF401芯片實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)收發(fā)，并通過MAX3485芯片及485總線與三表(下層模塊)或電話、網(wǎng)絡(luò)等(上層模塊)連接。如果需要與232總線或儀表總線等連接，只需更換轉(zhuǎn)換芯片即可方便地連接。通過液晶和簡易鍵盤，用戶可以查看三表的數(shù)據(jù)并對(duì)儀表地址進(jìn)行設(shè)定。2．2主要系統(tǒng)器件介紹無線通訊使用Nordic公司的單片收發(fā)芯片nRF401。這是一個(gè)為433MHzISM頻段設(shè)計(jì)的真正單片UHF無線收發(fā)芯片，它采用FSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)。nRF401的最高工作速度可以達(dá)到20kbps，發(fā)射功率可調(diào)，最大為＋10dBm。天線接口設(shè)計(jì)為差分天線，便于使用低成本的PCB天線。該芯片具有待機(jī)模式，可以更省電和高效。nRF401的工作電壓范圍為2．7V～5．25V，發(fā)射電流約為8mA～18mA(—10dB輸出)，接收電流約為10mA，待機(jī)電流為8μA。

nRF401可以通過串行接口與單片機(jī)直接相連，無需復(fù)雜的編碼，所需的外圍器件很少，使用簡單。其電路原理圖如圖3所示。系統(tǒng)的MCU使用TI公司的MSP430系列，是一種具有超低功耗特性的功能強(qiáng)大的16位單片機(jī)。當(dāng)運(yùn)行在1MHz時(shí)鐘條件下時(shí)，工作電流可因工作模式不同在0．1pμA～200μA(2．2V)之間，工作電壓為1．8V～3．6V。其高效率精簡16位指令結(jié)構(gòu)可以確保任何任務(wù)的快速執(zhí)行，大多數(shù)指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成；它還具有高級(jí)語言編程的能力，可以加速軟件的開發(fā)。本系統(tǒng)使用的是該系列的F123型，具有8KB+256ByteFlashMemory和256ByteRAM以及一個(gè)串口和一個(gè)定時(shí)器。485芯片使用MAX公司的MAX3485芯片，不需485總線傳輸時(shí)可工作在關(guān)斷模式下，在該模式下所需的電流小于1μA。

圖3

2．3硬件設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)射頻電路部分會(huì)受到數(shù)字電路部分的干擾。天線到射頻芯片的輸入信號(hào)可能小于1μV，所以數(shù)字信號(hào)與射頻信號(hào)強(qiáng)度之間的差別可以達(dá)到100萬倍(120dB)。如果這些信號(hào)沒有被恰當(dāng)?shù)馗綦x或屏蔽，射頻信號(hào)就將被干擾，傳輸性能會(huì)受到非常嚴(yán)重的影響。另外射頻部分對(duì)電壓的波動(dòng)非常敏感，所以電源的噪聲會(huì)嚴(yán)重影響傳輸性能。因此，射頻部分電路的設(shè)計(jì)就顯得非常重要。在設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循以下原則：首先一定要有一個(gè)可靠的地平面，電源地應(yīng)該直接與射頻部分的地相連；其次，與地平面的連接越短越好。與地連接的焊盤應(yīng)該在附近設(shè)置一個(gè)過孔，并且兩個(gè)接地焊盤不可以共用一個(gè)過孔。解耦電容應(yīng)該盡量靠近需要解耦的引腳，每個(gè)需要解耦的節(jié)點(diǎn)單獨(dú)使用一個(gè)解耦電容。恰當(dāng)?shù)剡x擇電容大小會(huì)起到很好的效果。電源要采用星形布線，即不同部分(數(shù)字部分、模擬部分、射頻部分)的電源線分別直接從總電源引出，并且分別解耦，如圖4所示。這樣可以有效地防止電源噪聲的干擾。3系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3．1軟件流程系統(tǒng)軟件分上層模塊軟件和下層模塊軟件兩部分，圖5和圖6分別為系統(tǒng)上、下層模塊軟件流程圖。上層模塊收到抄表中心的命令后，通過射頻無線通訊方式向下層模塊發(fā)送命令，同時(shí)開始計(jì)時(shí)。如果下層模塊沒有數(shù)據(jù)返回，超時(shí)后上層模塊會(huì)重新發(fā)送命令。如果超過三次仍未有數(shù)據(jù)返回，則認(rèn)為是下層模塊工作異常，向抄表中心返回異常信號(hào)。下層模塊收到上層模塊發(fā)來的抄表命令，首先檢查地址。如果地址不符，說明命令是發(fā)給其它模塊的，則丟棄命令，繼續(xù)等待。如果地址符合，則將上層模塊發(fā)來的命令轉(zhuǎn)發(fā)給儀表，等待數(shù)據(jù)返回。如果超時(shí)則重新發(fā)送，超時(shí)三次則認(rèn)為儀表故障，向上層返回異常信號(hào)。數(shù)據(jù)正常接收完畢后，模塊按照與儀表的協(xié)議檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤，則重新向儀表發(fā)送命令，如果正確則向上層發(fā)送數(shù)據(jù)，之后重新進(jìn)入等待狀態(tài)。MSP430F123只有一個(gè)串口，而上下兩層的模塊需要兩個(gè)串口。第二個(gè)串口由定時(shí)器A的捕獲／比較功能實(shí)現(xiàn)。發(fā)送特性的實(shí)現(xiàn)采用比較功能將數(shù)據(jù)從輸出單元的引腳移出的方法，波特率用比較數(shù)據(jù)及中斷來獲得。接收特性的實(shí)現(xiàn)采用捕獲／比較功能將引腳數(shù)據(jù)經(jīng)SCCIx位移入內(nèi)存。3．2無線通訊協(xié)議本系統(tǒng)是一個(gè)簡單的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通訊，所以通訊協(xié)議分為三層即可。第一層為物理層，由nRF401模塊硬件實(shí)現(xiàn)；第二層為數(shù)據(jù)鏈路層；第三層為應(yīng)用層。數(shù)據(jù)鏈路層的功能是提供可靠的無線數(shù)據(jù)傳輸。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，將應(yīng)用層發(fā)來的比較長的數(shù)據(jù)幀拆分為短的數(shù)據(jù)幀，并加上包頭和校驗(yàn)和，重新打包后發(fā)送出去。接收數(shù)據(jù)時(shí)，將接收到的數(shù)據(jù)解包并重新組合成完整的長數(shù)據(jù)，移交給應(yīng)用層。

數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)幀格式為：0x550x55地址類型編號(hào)數(shù)據(jù)（十字節(jié)）校驗(yàn)和

摘要：基于IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)和藍(lán)牙協(xié)議提出藍(lán)牙無線傳感器結(jié)構(gòu)模型，并就具體的抄表系統(tǒng)完成藍(lán)牙傳感器的設(shè)計(jì)。該傳感器不僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)檢測和傳輸?shù)臒o線化，同時(shí)也提供了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_性能。

關(guān)鍵詞：IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙協(xié)議無線傳感器無線抄表

引言

IEEE1451.2是智能傳感器接口模塊標(biāo)準(zhǔn)。它提供了將傳感器和變送器連接到網(wǎng)絡(luò)的接口標(biāo)準(zhǔn)，主要用于實(shí)現(xiàn)傳感器的網(wǎng)絡(luò)化。IEEE1451.2標(biāo)準(zhǔn)采用通用的A/D或D/A轉(zhuǎn)換裝置作為傳感器的I/O接口，將各種傳感器模擬量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定格式的數(shù)據(jù)，連同一個(gè)小存儲(chǔ)器—傳感器電子數(shù)據(jù)表TEDS（TransducerElectronicDataSheet），與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的處理器目標(biāo)模型—網(wǎng)絡(luò)適配器NCAP（NetworkCapableApplicationProcess）連接。如此，數(shù)據(jù)可以按網(wǎng)絡(luò)規(guī)定的協(xié)議接入網(wǎng)絡(luò)。該標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)模型提供了一個(gè)連接智能變送器的接口模型STIM（SmartTransducerInterfaceModule）NCAP的10線標(biāo)準(zhǔn)接口—變送獨(dú)立接口TII（TransducerIndependenceInterface）。

圖1

采用上述IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)化的同時(shí)，無線通信技術(shù)被引入原有傳感器以實(shí)現(xiàn)無線化也是傳感器當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，是今后傳感器發(fā)展的一個(gè)重要方向。尤其隨著藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用的失言以及其芯片價(jià)格的進(jìn)一步下調(diào)，將藍(lán)牙技術(shù)引入傳感器以實(shí)現(xiàn)傳感器的無線化已成為可能。目前絕大多數(shù)抄表系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)檢測和傳輸，主要是有線方式進(jìn)行。本文將給出基于IEEE1451.2和藍(lán)牙協(xié)議的無線抄表傳感器的具體實(shí)現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)抄表系統(tǒng)的無線化。

摘要：針對(duì)目前我國電能數(shù)據(jù)的采集方法不便的這一現(xiàn)狀，提出并實(shí)現(xiàn)了一種電能裝置無線性表系統(tǒng)。介紹電能表無線自動(dòng)抄表系統(tǒng)的原理、構(gòu)成、特點(diǎn)，并敘述AT90S2313單片機(jī)在電能表自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無線抄表系統(tǒng)AT90S2313單片機(jī)電能計(jì)量

引言

電能表自動(dòng)抄表簡稱ARM（AutomaticReadingMeter），是供電部門將安裝在用戶處的電能表所記錄的用電量等數(shù)據(jù)通過遙測、傳輸和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)匯總到營業(yè)部門，代替人工抄表及一連串后續(xù)工作。

隨著經(jīng)濟(jì)體制改革的深入，電能計(jì)量、電費(fèi)核算及收繳的及時(shí)性和準(zhǔn)確性已成為用電企業(yè)的重要課題；而目前我國電能數(shù)據(jù)的采集基本上為手工抄表，需要抄表人員走家串戶，每月或每兩月抄一次，再通過微機(jī)或手工制作的電費(fèi)單催繳用戶電纜，存在著錯(cuò)抄、漏抄、估抄等問題。自動(dòng)抄表系統(tǒng)的研制與應(yīng)用是解決上述問題的有效途徑之一，而無線抄表系統(tǒng)則是自動(dòng)抄表系統(tǒng)中種較優(yōu)的方式。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是邁向配電自動(dòng)化的第一步，并有助于提高電力系統(tǒng)用電管理的水平。

一、系統(tǒng)硬件構(gòu)成

一、解決方案

基于上述種種原因，并適應(yīng)智能電網(wǎng)[1]和當(dāng)前的電網(wǎng)電力管理信息系統(tǒng)（MIS）[2]建設(shè)的迫切要求，集抄系統(tǒng)無疑是電力管理信息化的一個(gè)重要部分，而且其先天的優(yōu)勢也得到很多人的認(rèn)可。但是理想和現(xiàn)實(shí)存在一定差距，目前的集抄系統(tǒng)絕大多數(shù)屬于有線的集抄方案，該方案的應(yīng)用不容樂觀，甚至很多企業(yè)電力管理部門將其視為一塊“心病”，92％以上的抄表成功率對(duì)于現(xiàn)實(shí)而言意義也不大，抄表人員還要為沒有成功得到讀表數(shù)據(jù)的電能表進(jìn)行人工抄表。此外，有線的抄表系統(tǒng)投資成本巨大，加上硬件設(shè)施，一個(gè)中小規(guī)模的廠區(qū)也要十萬元以上，且施工周期長，需要和很多部門例如市政、自來水、煤氣、電信等協(xié)調(diào)，至少需要1至2個(gè)月的工期，同時(shí)由于線纜是埋入地下，讓故障修復(fù)變得不可控制，維護(hù)壓力巨大。當(dāng)然其他還有些方案，例如自帶采集功能的載波電表等方案，但是都因?yàn)槌杀尽⒓夹g(shù)和實(shí)施問題未得到很好的推廣。很多企業(yè)的電力管理部門要求抄表工作不僅僅是抄回表碼，還要關(guān)注電能表的現(xiàn)場情況，例如是否有偷電現(xiàn)象、電能表燒毀、電能表損壞等。近年來，隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，抄表行業(yè)出現(xiàn)了基于GSM、GPRS等收費(fèi)使用頻段，以及基于紅外、藍(lán)牙、ZigBee技術(shù)等免使用頻段的無線抄表方式。前一種基于GSM、GPRS等收費(fèi)使用頻段的方式穩(wěn)定性較好，但需要按實(shí)際使用流量收費(fèi)，且工作頻段高峰期擁擠，實(shí)時(shí)性較差，而后一種基于紅外、藍(lán)牙、ZigBee技術(shù)等免使用頻段的方式費(fèi)用低，實(shí)時(shí)性好。本文采用一種基于ZigBee的無線抄表系統(tǒng)方案，可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)抄表系統(tǒng)的遠(yuǎn)程智能化管理。

二、系統(tǒng)構(gòu)成

一般來講，無線抄表系統(tǒng)[3]的構(gòu)建主要是無線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，無線抄表系統(tǒng)分為三個(gè)部分：數(shù)據(jù)采集部分、無線組網(wǎng)部分和數(shù)據(jù)管理部分，可由電表集抄中心、智能電表、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、公網(wǎng)等構(gòu)成，形成多層分布式結(jié)構(gòu)。本文所使用的無線抄表系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。廠房每層樓的電表經(jīng)RS-485總線與本層的采集器相連，采集的電表數(shù)據(jù)經(jīng)過采集器收集后由本廠房的路由設(shè)備將其匯總并發(fā)出，不同廠房之間的路由設(shè)備經(jīng)過無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組成一種網(wǎng)狀廠區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于廠區(qū)這種實(shí)際工業(yè)環(huán)境，由于地形、干擾等種種因素的影響，不能實(shí)時(shí)保證網(wǎng)絡(luò)中每條通道的可行性，采用這種網(wǎng)狀無線網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)某條通道出現(xiàn)暫時(shí)性問題時(shí)，通過其他路徑仍可以達(dá)到目的地，從而保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。網(wǎng)絡(luò)中的所有電表數(shù)據(jù)經(jīng)過集中器的整理，通過GPRS公網(wǎng)發(fā)送給集抄中心。集抄中心接收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行電表數(shù)據(jù)的記錄以及費(fèi)用的核算。廠區(qū)網(wǎng)狀無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采用免費(fèi)頻段的ZigBee協(xié)議。ZigBee[4]協(xié)議是一種可靠的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，與GSM和CDMA類似。ZigBee的無線傳輸模塊的作用類似于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的基站，通訊距離適中，而且可以根據(jù)實(shí)際的需要無限擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。和GSM與GPRS兩種常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相比，其不同之處是此種網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)最初的目的是解決工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化中控制數(shù)據(jù)的傳輸問題，從實(shí)際出發(fā)具有使用方便、傳輸可靠、價(jià)格低廉等顯著特點(diǎn)。其自2001年出現(xiàn)以來得到工業(yè)界的廣泛關(guān)注，并得到迅速發(fā)展。時(shí)至今日，ZigBee協(xié)議已成為一種世界認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)連接協(xié)議，其優(yōu)勢也在不斷擴(kuò)展。1.低功耗由于ZigBee的傳輸速率低，發(fā)射功率僅為1mW，而且采用了休眠模式，功耗低，因此ZigBee設(shè)備非常省電。據(jù)估算，ZigBee設(shè)備僅靠兩節(jié)5號(hào)電池就可以維持長達(dá)6個(gè)月到2年左右的使用時(shí)間，這是其他無線設(shè)備望塵莫及的。2.成本低ZigBee模塊的初始成本在6美元左右，估計(jì)很快就能降到1.5—2.5美元，并且ZigBee協(xié)議是免專利費(fèi)的。低成本對(duì)于ZigBee也是一個(gè)關(guān)鍵的因素。3.時(shí)延短通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短，典型的搜索設(shè)備時(shí)延30ms，休眠激活的時(shí)延是15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入的時(shí)延為15ms。因此ZigBee技術(shù)適用于對(duì)時(shí)延要求苛刻的無線控制（如工業(yè)控制場合等）應(yīng)用。4.網(wǎng)絡(luò)容量大一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個(gè)從設(shè)備和1個(gè)主設(shè)備，一個(gè)區(qū)域內(nèi)可以同時(shí)存在最多100個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)，而且網(wǎng)絡(luò)組成靈活。5.可靠采取了碰撞避免策略，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避開了發(fā)送數(shù)據(jù)的競爭和沖突。MAC層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸模式，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息。如果傳輸過程中出現(xiàn)問題可以進(jìn)行重發(fā)。6.安全ZigBee提供了基于循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能，支持鑒權(quán)和認(rèn)證，采用了AES-128的加密算法，各個(gè)應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。因此采用ZigBee協(xié)議作為本無線抄表系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，在廠區(qū)分散環(huán)境下，可以在較小的投入下得到更好的效果。并且采用以上無線抄表系統(tǒng)不僅符合智能電網(wǎng)和當(dāng)前的電網(wǎng)電力管理信息系統(tǒng)（MIS）的建設(shè)的要求，而且可以大幅度提高工作效率，降低管理核算部門的管理難度，更有助于企業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展。

三、應(yīng)用效果

為確保本系統(tǒng)的可行性與準(zhǔn)確性，隨機(jī)抽取本企業(yè)一個(gè)廠區(qū)中不同分布的五臺(tái)電能表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并與經(jīng)抄表人員人工抄表的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比數(shù)據(jù)如表1所示。由上表所示，使用本文所述的無線抄表系統(tǒng)，抄表準(zhǔn)確率可達(dá)到99.99%。同時(shí)由于采用了無線抄表系統(tǒng)，滿足了企業(yè)的實(shí)時(shí)性需求，實(shí)時(shí)掌握企業(yè)各部門的電能消耗，使得電量考核數(shù)據(jù)更加精確，驗(yàn)證了本系統(tǒng)可行性與準(zhǔn)確性。

【摘要】隨著時(shí)代的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國的得到了飛速的發(fā)展，“萬物互聯(lián)”理論的提出，標(biāo)志著我國邁入信息化時(shí)代，作為將物與物通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行相連的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，近年來被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，例如采礦，土木工程等領(lǐng)域。而在民用燃?xì)忸I(lǐng)域中，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)做到直接運(yùn)用的是無線遠(yuǎn)傳監(jiān)控技術(shù)，本文將通過對(duì)無線遠(yuǎn)傳監(jiān)控技術(shù)以及民用燃?xì)獾默F(xiàn)狀進(jìn)行相關(guān)介紹，并對(duì)無線遠(yuǎn)傳監(jiān)控技術(shù)在民用燃?xì)忸I(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】無線遠(yuǎn)傳監(jiān)控技術(shù)；民用燃?xì)?；物?lián)網(wǎng)

1無線遠(yuǎn)傳監(jiān)控技術(shù)

1.1無線遠(yuǎn)傳監(jiān)控技術(shù)的簡介

隨著信息化時(shí)代的到來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在很多領(lǐng)域，傳統(tǒng)的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)下社會(huì)的工作節(jié)奏，無線遠(yuǎn)傳監(jiān)控技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，在之前監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中無線信息傳輸以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行信息化處理的技術(shù)的應(yīng)用，來完成從控制中心對(duì)所監(jiān)測監(jiān)控領(lǐng)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集并進(jìn)行處理。無線遠(yuǎn)傳監(jiān)控系統(tǒng)一般是使用控制中心監(jiān)測分區(qū)的運(yùn)作方式，其中，控制中心是整個(gè)無線遠(yuǎn)傳監(jiān)控系統(tǒng)的必要組成，在控制中心可以對(duì)各個(gè)監(jiān)測分點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并加以分析，而監(jiān)測分區(qū)則是將所監(jiān)測監(jiān)控的領(lǐng)域的不同監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行劃分，最終，每個(gè)監(jiān)測分區(qū)所監(jiān)測的數(shù)據(jù)將會(huì)統(tǒng)一通過無線遠(yuǎn)傳的方式傳送至控制中心，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析和處理。

1.2無線遠(yuǎn)傳監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢

摘要：自來水智能抄表系統(tǒng)是能源管理體制現(xiàn)代的體現(xiàn)。該系統(tǒng)的結(jié)合傳感技術(shù)、射頻技術(shù)、微電子技術(shù)等，通過無線通訊傳輸水量信號(hào)，利用現(xiàn)有廣泛使用的電話網(wǎng)及計(jì)算機(jī)，將數(shù)據(jù)發(fā)送給管理端，完成數(shù)據(jù)處理。

關(guān)鍵詞：無線通訊公司電話網(wǎng)計(jì)算機(jī)抄表

傳統(tǒng)的供水計(jì)量操作通常是由各管理部門派人到裝表地點(diǎn)抄表，由于用戶面廣、量大，極易造成差錯(cuò)，人工抄表不但效率低，且不利于科學(xué)管理，給城市管網(wǎng)的建模、分析、規(guī)劃等都帶來很大的困難。電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表技術(shù)提供了大環(huán)境，管理體制的現(xiàn)代化也呼喚著自動(dòng)抄表時(shí)代的到來。目前我國普遍采用將水表安裝在用戶室內(nèi)，每月入戶抄表收費(fèi)的方法。這給用戶帶來很多麻煩，給抄表人員帶來煩惱，造成很多不必要的糾紛。為了有效解決入戶抄表收費(fèi)存在的諸多弊端、提高效率、避免入戶抄表引發(fā)的治安問題（如冒充收費(fèi)入室搶劫）和杜絕拖欠費(fèi)用，水表戶外計(jì)量呼聲越來越高。尤其對(duì)高層、毫華居住小區(qū)，水表戶外計(jì)量是非常必要的，傳統(tǒng)的抄表方式已不能適應(yīng)今后住宅的發(fā)展要求。

隨著電子技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，水表戶外計(jì)量已經(jīng)開發(fā)出不少產(chǎn)品。主要有：IC卡、電力載波、遠(yuǎn)傳抄表三種戶外計(jì)量方式。建設(shè)部《2000年小康型城鄉(xiāng)住宅科技產(chǎn)業(yè)工程城市示范小區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則（修改稿）》中已經(jīng)明確提出：“推廣應(yīng)用戶外計(jì)量（含水、電、曖、燃?xì)獗恚┘夹g(shù)”。在《中國住宅產(chǎn)品發(fā)展綱要》中也明確提出：“實(shí)現(xiàn)方便查表，不干擾住戶，使大量人工查表工作逐步過渡到數(shù)字化傳送，開發(fā)智能化的水、電、氣、熱計(jì)量裝置及接口箱框”。目前水表戶外計(jì)量的智能抄表系統(tǒng)已達(dá)到使用要求。因此，結(jié)合傳感技術(shù)、射頻技術(shù)，利用現(xiàn)有廣泛使用的電話網(wǎng)，設(shè)計(jì)開發(fā)了結(jié)構(gòu)獨(dú)特、性能穩(wěn)定、完全可靠的自來水智能抄表系統(tǒng)。

1設(shè)計(jì)要求

為保證自來水智能抄表系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性，提高能源管理的科學(xué)性、規(guī)范化，對(duì)智能抄表系統(tǒng)提出以下要求：

摘要：該文簡要敘述了電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)產(chǎn)生的背景，介紹了電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，從電能表、采集器和集中器，以及通信信道等方面闡述了電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)的現(xiàn)狀，指出電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)在電力線載波通信、無線擴(kuò)頻通信、復(fù)合通信和自動(dòng)抄表的安全性等方面的研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：電能計(jì)量自動(dòng)抄表信道采集終端

電能計(jì)量是現(xiàn)代電力營銷系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的電能量結(jié)算是依靠人工定期到現(xiàn)場抄讀數(shù)據(jù)，在實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和應(yīng)用性等方面都存在不足。而用電客戶不僅要求有電用，而且要求用高質(zhì)量的電，享受到更好的服務(wù)。因此提高電力部門電費(fèi)實(shí)時(shí)性結(jié)算水平,建立一種新型的抄表方式已成為所有電力部門的共識(shí)。再加上供電部門對(duì)防竊電技術(shù)也提出了更高的要求。

電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)是將電能計(jì)量數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、傳輸和處理的系統(tǒng)。它克服了傳統(tǒng)人工抄表模式的低效率和不確定性，推進(jìn)了電能管理現(xiàn)代化的發(fā)展進(jìn)程。

1電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)的構(gòu)成和特點(diǎn)

典型的電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)主要由前端采集子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)和中心處理子系統(tǒng)等三部分組成，如圖1所示。

1GPRS概述

GPRS它是利用分封交換的概念方式演變出的一套無線傳輸方式。在具體應(yīng)用中將Date分裝成許多個(gè)獨(dú)立的封包，然后再將這些封包傳送出去。根據(jù)現(xiàn)在的使用情況，GPRS大多數(shù)被使用在GSM網(wǎng)絡(luò)上，它是開通的一種全新的分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，除此之外，它還可以提供系列式的交互式業(yè)務(wù)服務(wù)，但是服務(wù)各有不同，側(cè)重點(diǎn)也不同。表1給出的是GPRS與其他無線方式服務(wù)的應(yīng)用對(duì)比。

2GPRS通信服務(wù)器關(guān)鍵技術(shù)及終端

在實(shí)際的應(yīng)用中，GPRS通信服務(wù)器的一側(cè)是和電能量采集系統(tǒng)通過串行的方式進(jìn)行連接的，而它的另一側(cè)就是與GPRS網(wǎng)絡(luò)采用普通的網(wǎng)絡(luò)連接方式進(jìn)行連接。通過實(shí)際應(yīng)用，GPRS終端接收時(shí)來自GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包，同時(shí)還要負(fù)責(zé)接收電能表的RS232串行數(shù)據(jù)流，再次轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)包，然后依次通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到通信中心的服務(wù)器。圖1所表示的是符合實(shí)際網(wǎng)路安全的GPRS網(wǎng)絡(luò)通信示意圖。

3GPRS無線通信技術(shù)在自動(dòng)抄表時(shí)的應(yīng)用

下面根據(jù)筆者自身的工作情況，將GPRS無線通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中自動(dòng)抄表時(shí)的應(yīng)用做以闡述分析。

電力體制革新逐漸深化,電力市場競爭已成為電業(yè)行業(yè)的發(fā)展機(jī)制。作為一種商品,電能必需有自己的市場。為了自身有更廣闊的發(fā)展前景,供電企業(yè)應(yīng)當(dāng)擴(kuò)寬需求市場,爭取客戶資源,增加終端客戶數(shù)量,保證電力市場需求的不斷增加。但在營銷過程中,傳統(tǒng)的人工抄表也隨著任務(wù)量的增加而出現(xiàn)不順應(yīng)市場發(fā)展的狀況。因此,為提高供電企業(yè)的效率和管理水平,引入自動(dòng)抄表技,優(yōu)化電能計(jì)量管理,拓展電力市場是供電企業(yè)的迫切需求。

1電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)介紹

1.1無線擴(kuò)頻通訊技術(shù)

所謂的無線擴(kuò)頻通訊技術(shù)實(shí)質(zhì)是一種無線的通訊方式。這種方式經(jīng)過轉(zhuǎn)換技術(shù),把發(fā)送的信息換成數(shù)字信號(hào),以供擴(kuò)頻碼發(fā)作器調(diào)制,調(diào)整往往是由擴(kuò)頻碼發(fā)作器發(fā)生的擴(kuò)頻碼序列來完成的。擴(kuò)展信號(hào)的頻譜之后,再接納信號(hào),需求用相反的頻碼序列去解調(diào),使之由數(shù)字信息變?yōu)樵瓉淼男畔?讓另一端有效地接納。這種通訊技術(shù)可以完成幾十千米的大距離通訊,具有抗攪擾才干較強(qiáng)的良好特點(diǎn),關(guān)于需求平安保密有通訊就更為牢靠。所以,無線擴(kuò)頻通訊技術(shù)在電能計(jì)量自動(dòng)抄表系統(tǒng)具有很強(qiáng)的運(yùn)用性,運(yùn)用方式有多種多樣,但目前最典型的方式是:應(yīng)用集中器的中轉(zhuǎn)功用,把采集器的數(shù)據(jù)經(jīng)過經(jīng)過電力線載波傳遞過去,再經(jīng)過擴(kuò)頻電臺(tái)把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到中央處置站的接納電臺(tái),完成無線通訊。

1.2電力線載波通訊技術(shù)

電力線載波通訊是一種新興的技術(shù),其主要原理是將信息調(diào)制為50～500kHz的高頻信號(hào),借助于電力線路上的疊加停止通訊。具有增加鋪設(shè)通訊信道,浪費(fèi)投資本錢、降低維護(hù)任務(wù)量、到達(dá)靈敏運(yùn)用目的等特點(diǎn),在電力市場深受歡迎,有力地推進(jìn)了電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)的開展,特殊是在國際10kV以上電壓等級(jí)輸電中,電力線載波技術(shù)已運(yùn)用相當(dāng)成熟。