基于ZigBee网络的远程电力抄表系统的研究与实现

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近年来,随着互联网的日新月异和新技术不断的出现,社会对电力的依赖程度变得越来越高。传统的人工定期走访用户的抄表形式,不仅没有办法保证数据的实时同步及准确性,而且还浪费了大量的人力物力资源。目前我国远程电力抄表系统大部分采取了RS-485、RS-232等有线的通信方式。然而随着用户数量的不断增多,对数据实时性和稳定性要求也不断增加,这些有线通讯抄表方式的缺点也逐渐暴露出来,如在前期布线过程中,繁琐的线路导致工作量过大、不容易扩展,对于线损的维护成本过高且维护复杂等问题。为使上述难题得到解决,无线远程抄表技术应用而生。无线远程抄表技术既要打破原有的电力抄表方式,又要准确的抄录电能表数据,同时对系统自身的功耗有着极为严格的要求。像蓝牙、GPRS、WiFi等无线抄表技术还不能满足这种高需求。ZigBee是一种较新的技术,它具有许多优点如:功耗较低、成本较低、复杂度低等等。同时,其网络容量大、高安全性和高可靠性等优点也预示着ZigBee技术在无线远程抄表中的优势。本文通过研究传统的抄表技术和新兴的远程抄表技术,提出了一种基于ZigBee无线通信技术的远程电力抄表方案。针对本文实现的远程电力抄表系统,首先对系统进行需求分析,从功能及性能两个角度对系统的需求进行详细阐述,进而形成系统总体的设计方案。然后从软、硬件两方面对系统进行详细设计。硬件部分协调器、路由器、采集终端三类网络节点的芯片均采用TI公司生产的CC2530来作为无线传输模块,同时又加入CC2591射频前端扩大了数据通信距离。接着重点分析了三类网络节点组网、入网的过程,最终实现了数据无线传输的功能。软件部分先是对下位机软件进行设计,利用C语言在IAR平台上完成程序代码的编写;其次对上位机软件的各功能模块和数据库进行详细设计,利用Java语言在MyEclipse平台完成上位机软件程序代码的编写。现在大多数公司设计的抄表系统主要完成了对电能表数据信息的采集,对少数有窃电行为的用户不能达到即时监测的要求,因此在本文设计的抄表系统中加入了窃电识别功能,即时诊断用户是否存在窃电行为。同时又加入了短信催缴费功能,当居民所剩电费额度不够时,以短信方式通知用户及时进行缴费,省去了电力人员挨家挨户张贴欠费单所带来的麻烦。最后搭建了系统的测试平台,对无线抄表系统上位机与下位机整体功能进行测试。通过测试结果得出,本远程抄表系统可以准确地完成数据的采集功能以及对数据的一系列处理,达到了之前需求中期望的效果,证明了实验的可行性。
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