研究物联网技术的只能抄表系统的方法

摘要：结合目前传统抄表系统存在的工作量大，周期长等问题，本文提出一种基于物联网技术的智能抄表系统。该系统结合物联网思想，利用ZigBee技术与GPRS技术，设计出远程无线抄表系统。该系统具备网络覆盖面大，低功耗，易检修等特点。
　　关键词：物联网 无线抄表 ZigBee GPRS
　　1 无线通信技术比较
　　（表1）比较了各种无线通讯的关键技术要点，从表中可以看出不同技术之间的区别。对于组建无线抄表系统来讲，红外传输距离太短，且仅支持点对 点两个设备之间的传输；不能实现多数据通信；蓝牙技术相对成熟，并且工作频段也在2.4GHz频段，可是连接设备不足，功耗较高，不便于组建大范围的网 络；WI-FI传输速率较高，组网能力相对稳定，但功耗和成本较高。综合分析，ZigBee网络技术是构建无线抄表系统的最佳选择[2]。
　　2 方案设计
　　本系统采用ZigBee无线通信技术组建以物联网技术为核心的智能抄表系统。该系统的主要由采集器，集中器，控制中心，数据库构成。采集器主 要采用CC2430模块，利用ZigBee短距离无线通信技术组建本地局域网络，实现本地数据的采集，并且将采集到的数据通过协调器传递给集中器。集中器 内镶嵌GPRS数据模块和ZigBee模块，将采集器采集到的数据传递给远程的控制平台。控制平台收集到数据后能够对网内用户的用表情况进行分析。本抄表 系统实现的主要功能可以从以下三个方面体现：
　　（1）根据不同的需求可以设置定时采集，也可以设置成即时采集。且具有双向通信功能，平时数据定期上传，有特殊需求时从控制中心下达抄表命令到节点进行实时抄集。
　　（2）数据在网络中有效的传输。采用ZigBee自组网络结构，方便节点的管理，提高数据传输效率，降低节点管理和数据传输成本。
　　（3）实时监测网络状况。对采集层节点的运行情况进行实时监测，保证系统中的每一个节点都能够正常运行。当节点有故障时（如电源问题、通讯中断等），将会报警给控制中心。
　　以上三点是本抄表系统整体的功能概述，也是本系统的特点所在。
　　3 硬件设计
　　3.1 采集器设计
　　采集器是ZigBee网络的基础网络，是本系统的一个重要的环节，主要是对电能表的数据进行采集，并且与集中器进行通信，将采集的数据进行实时传递与存储。
　　其框架结构如（图1）示。
　　本系统主要采用CC2430技术进行数据的采集工作，实际的工作过程中，可以根据实际情况来选择更加合理的数据采集模式。软件设计流程图如（图2）示。
　　3.2 集中器设计
　　集中器是整个网络的管理者，它主要的作用是收集采集器采集到的数据进行整理和储存，并且在控制中心发送数据收集指令后，将采集器采集到得数据进行上传。具体框架图如（图3）示：
　　集中器是整个网络的协调者，是整个网络的桥梁，主要工作模式是唤醒网络节点中每一个采集节点，并且将这些节点数据进行集中管理存储，并且利用网络层的数据绑定，提高了整个网络的安全性。
　　在工作状态下起到了节点的唤醒，绑定，网络安全管理，其软件流程图如（图4）示。
　　4 结语
　　本文提出的基于ZigBee和GPRS的远程无线抄表系统设计方案，组建无线网络，实现了抄表无人化，管理智能化的特点。并具有以下优点：
　　（1）抄送数据准确、及时和高效；
　　（2）安装简便灵活，维护量小，故障率低；
　　（3）网络搭建和运营低成本、低功耗、组网灵活。
　　参考文献
　　[1]连瑞红，薛毓强.基于ZigBee的远程无线抄表系统设计[J].福建电力与电工， 2007，27（1）：25-27.
　　[2]王凯，彭瑜等.基于ZigBee无线水表自动抄表系统的研究与设计[J].自动化仪表，2006，（1）：12-15.
　　[3]冯震宇.无线智能（GPRS）远程抄表与监控系统设计与应用[J].低温与特气，2007，25（2）：11-15.
　　[4]李文仲，段朝玉. ZigBee 无线网络技术入门与实战[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007： 189-371.