基于ZigBee的无线远程抄表系统设计

摘要

进入本世纪，由于信息技术的进步以及世界各国对电力能源依赖的不断加大，电力行业的发展受到越来越多的重视。构建更加安全、高效、可靠、经济的电力系统，成为国内外电力行业的首要任务。作为电网建设不可或缺的部分，抄表系统的发展却相对比较落后。论文针对传统的远程抄表系统只能从电表到监控中心的单向通信，无法实现监控中心对电表数据主动采集和实时监控的缺点，提出了一种具备双向通信能力的主动采集式远程抄表系统，即基于ZigBee的无线远程抄表系统。
　　本系统包括监控中心、基于ZigBee和GPRS的集中器、ZigBee采集器和智能电表。对ZigBee网络中的集中器和采集器节点的软硬件进行了优化和设计，实现ZigBee节点通信距离为0-70米，丢包率小于0.9％，节点功耗比常用GPRS/WiFi模块降低70%以上。通过设计采集器由485总线控制多块电表，取代常规的一表一个通信模块方案，将单表平均数据采集时间控制在1秒以内，简化了网络，避免了信道阻塞。对监控中心进行了数据采集软件设计，将电表总电能、实时功率、实时电流数据进行采集和存储。设计了数据分析软件，采用图形化曲线显示方案，曲线横坐标为抄表时间，纵坐标为相应电表数据。软件可以同时显示多条数据曲线，方便数据比较分析和对以后用电情况的预测。
　　将无线远程抄表系统应用于公司员工宿舍用电量采集中，系统可以准确地实时获取电表电能值并存入公司数据库。测试表明该系统方案可行，软硬件设计较为合理，系统运行状态良好，对远程抄表系统的发展具有很好的推动作用。

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1 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状与分析

1.3 国内现有电表数据抄表方式

1.4 ZigBee与其他几种无线通信技术的比较

1.5论文内容安排

2无线远程抄表系统整体方案设计

2.1 ZigBee的技术介绍

2.2无线远程系统方案论证及选择

2.3系统总体结构设计

2.4系统功能单元与工作过程

2.5本章小结

3无线远程抄表系统硬件电路设计

3.1 ZigBee通信系统主控芯片选型

3.2采集器主要功能模块硬件电路设计

3.3 集中器主要功能模块硬件电路设计

3.4 智能电表介绍

3.4 本章小结

4无线远程抄表系统软件设计

4.1 软件开发环境介绍

4.2 ZigBee网络通信协议的软件实现

4.3 采集器软件设计

4.4 集中器软件设计

4.5 监控中心软件设计

4.6 本章小结

5无线远程抄表系统测试及实验结果

5.1 ZigBee节点通信可靠性测试

5.2 ZigBee节点功耗测试

5.3ZigBee网络抓包测试

5.4系统运行测试

5.5本章小结

6总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录1 作者在攻读硕士学位期间发表的论文