摘要：针对当时传统抄表功率低、本钱高、劳动强度大等问题，提出了一种无线长途抄表计划。结合ZigBee无线短间隔通讯技能和GPRS技能规划了一套抄表体系，该体系广域网选用GPRS技能通讯，局域网选用ZigBee无线短间隔通讯，该体系具有能耗低、稳定性强、本钱低、通讯安全牢靠等特色。经现场实验测验，该体系能够完结数据收集、传输，抄表成功率高，一起该体系在医疗、环境监测等范畴使用远景宽广。
0 导言
跟着我国电力企业改革的不断深入，电力企业无论是在办理方面仍是在技能操作方面越来越现代化、智能化，而抄表作为电力行业的根底事务，抄表作业的好坏、抄表速度的快慢直接影响着电力作业的好坏。现如今传统的抄表方法因为功率低、本钱高、劳动强度大等问题，已无法满意现代社会的需求。为此提出了一套先进的长途无线抄表体系，
此体系首要是将ZigBee技能和GPRS网络结合在一起，来完结长途终端对用户电表的操控。
1 体系总体规划
体系总体规划如图1所示。根据ZigBee和GPRS的长途抄表体系首要有三部分组成。
1.1 数据收集传输端
数据收集传输端首要由收集器和集中器组成，数据传输端是经过ZigBee无线网络技能通讯。ZigBee技能是一种新式的短间隔、低复杂度的无线网络技能，具有功耗低、本钱低、网络容量大、时延短、网络的自组织、自愈能力强、通讯牢靠等特色。数据收集传输端首要担任用户电表数据的收集和收集数据的转发，使数据顺畅传输到和谐器。
1.2 和谐器和GPRS网络
和谐器是整个体系的中心节点，担任ZigBee网络的组成而且将ZigBee网络收集到的数据经过GPRS网络传输到监测中心。GPRS网络是长途无线通讯网络，具有传输数据大、实时在线、频率使用率高、传输牢靠等特色。
1.3 监测中心
监测中心由监测设备和数据库服务器组成，监测设备接纳和谐器发来的数据，一起能够向和谐器发送需求。
2 体系硬件规划
2.1 数据收集传输端硬件规划
数据收集传输端首要担任电表数据的收集以及发送。收集器担任电表数据收集，集中器起到承上启下的效果，一方面是担任将收集器收集的数据顺畅传送给和谐器，另一方面是担任传达和谐器下达的指令。收集器和集中器均选用电源供电。收集器由传感器模块、处理器CC2430模块、电源模块、电源办理模块、天线模块、LED指示灯6部分组成，而集中器的组成包括除掉传感器模块的一切模块。主控芯片选用CC2430芯片是因为CC2430在ZigBee技能使用中的优势，CC2430是chipcon公司研讨推出的、用来完结嵌入式的片上体系，CC2430芯片具有高性能、低能耗、抗干扰能力强等特色，CC2430芯片上整合了ZigBee射频前端、内存和微操控器，具有128KB可编程闪存和8KB的RAM，CC2430芯片作业时的电流损耗为27mA，休眠形式时仅为0.9 μA的能耗，待机形式时更少。电源模块用于给处理器供电，LED指示灯用于显现网络的状况。
2.2 和谐器节点硬件规划
和谐器由ZigBee无线通讯模块、处理器模块、电源模块、电源办理模块、GPRS模块、LED指示灯、LCD模块、数据存储模块8部分组成，详细结构如图2所示。
和谐器模块也选用电源供电。ZigBee无线通讯模块首要用于数据通讯，其规划和集中器相同。处理器模块用于数据处理和长途操作功用的完结，其主控芯片选用美国德州仪器的MSP430F系列，MSP430F系列是一种具有功耗低、功用强、性能好等技能特色的16位单片机，具有丰厚的寻址方法，程序代码能够便利地写入和擦出，而且与MSP430F系列相适应的C430言语与规范的C言语兼容性好。处理器模块和ZigBee模块选用SPI总线通讯，与GPRS模块选用RS232串口通讯。GPRS模块用于和谐器和长途终端通讯，GPRS模块选用SSIM900无线通讯模块，该模块是有Simcom公司出产的，具有射频天线，支撑GSM/GPRS通讯，而且还有本地SIM卡衔接等。LCD模块是用户和无线网络交互的界面，用来显现菜单功用，数据存储模块用于对收集到数据的存储。
3 体系软件规划
本体系首要是结合ZigBee技能和GPRS技能来完结规划，体系具有的功用首要是和谐器主动树立网络、收集器守时主动抄表、长途终端指令操控以及长途主动抄表等。根据以上功用，体系的软件规划首要分为两部分：和谐器节点软件规划和收集器节点软件规划。
3.1 和谐器节点软件规划
和谐器是整个体系的网关，而且仍是ZigBee网络和长途终端的桥梁，能经过GPRS网络完结ZigBee网络和长途终端的交互。和谐器节点的功用首要有两部分，一是ZigBee网络的组成，对其组成的网络中的其他节点进行办理，而且向收集器节点发送收集信息，将收集的数据信息贮存，为了下降能耗，收集器和中继器一般处于休眠状况，所以和谐器节点在需求收集数据信息时，首先应该向收集器节点发送激活码，激活收集器节点;二是承受长途终端指令，经过GPRS网络和长途终端树立衔接，将收集的数据信息守时发送给长途终端，而且实时等候接纳长途终端发来的指令，为确保GPRS模块和长途终端有用衔接，单片机需求经过GPRS模块向长途终端发送握手信号，在握手失利时再次发送树立衔接。
3.2 收集器节点软件规划
收集器的功用首要有两部分，一是守时主动抄表，随时记载电表中的数据;二是守时监听体系中和谐器是否发来激活码及网络信号。收集器作为休眠节点，除了设定的守时抄表时刻和接纳和谐器发来网络信息及向和谐器节点发送数据信息时刻，为了下降能耗，一般其他时刻收集器都处于休眠状况。收集器节点的软件流程图如图4所示。
4 体系测验
体系测验首要分为两部分：节点与节点之间通讯的测验和长途抄表成功率的测验。1)节点测验，本体系选取曲阜师范大学教师公寓30台电表进行测验，布置1个和谐器节点、3个集中器节点、30个收集器节点，节点的无线信号发射功率设置为17dBm，节点在空阔的空间通讯间隔可达150m，经测验，节点通讯在楼宇建筑物中能够穿越楼板，而且通讯成果受气候影响不大，体系的鲁棒性较强。2)抄表成功率测验，体系守时每月抄表3次，经测验及对测验成果剖析，体系一次抄表的成功率为98.7%，二次、三次抄表成功率为100%。测验成果表明，本体系安全牢靠、通讯牢靠、抗干扰性强、功耗低、成功率高、保护便利，既便利了用户，一起又提高了电力作业人员的作业功率和服务质量。
5 定论
本文使用当时比较先进的ZigBee无线短间隔通讯技能和GPRS技能相结合规划出了一种有用的无线长途抄表体系，本体系具有能耗低、稳定性强、通讯安全牢靠、鲁棒性强、建立灵敏、运营本钱低一级特色，能够说是与当时电力体系实践相结合的产品。实践使用中，体系无线抄表成功率高，体系保护简略，完全能够替代人工抄表。一起本体系可移植
性较强，不仅在抄表方面使用远景宽广，在医疗、环境监测等范畴也具有很强的商场使用价值。
