基于zigbee无线抄表系统的设计与实现

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基于ZigBee的无线抄表系统的设计与实现

过程；给出了系统软件设计和调试结果。结果表明，该系统方案可行，具有结构简单、可靠性高、实
用性好的特点。
关键词：ＺｉｇＢｅｅ技术；无线抄表；ＣＣ２４３０中图分类号：ＴＮ９２文献标志码：Ａ文章编号：１０００— ０６８２（２０１３）０２—００３４— ０４
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３４・
工业仪表与自动化装置
２０１３年第２期
基于ＺｉｇＢｅｅ的无线抄表系统的设计与实现
鲍卫兵，陈伟杰，朱向军
（浙江工业大学之江学院，杭Ｊ，Ｉ、Ｉ３１００２４）摘要：为了实现低成本、低功耗的无线抄表，提出了一种基于ＺｉｇＢｅｅ的无线抄表系统。简要阐述了ＺｉｇＢｅｅ技术；介绍了该系统的硬件组成和工作原理，重点介绍了采集器与表计间的无线抄表
（Ｚｈ￣ｉａｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｗｉｒｅｌｅｓｓｍｅｔｅｒｒｅａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＺｉｇＢｅｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｗｉｒｅｌｅｓｓｍｅｔｅｒｒｅａｄｉｎｇｗｉｔｈｌｏｗｃｏｓｔａｎｄｌｏｗｐｏｗｅｒ．ＴｈｅｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆＺｉｇＢｅｅｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｃｏｍｐｏｓｉ — ｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｓｏｆｔｗａｒｅｏｒｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅ — ｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｉｓｇｉｖｅｎ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓｃｈｅｍｅｉｓｆｅａｓｉｂｌｅ，ａｎｄｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｇｏｏｄｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＺｉｇＢｅｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｗｉｒｅｌｅｓｓｍｅｔｅｒｒｅａｄｉｎｇ；ＣＣ２４３０

基于ZIGBEE无线电表集抄系统设计

基于ZIGBEE无线电表集抄系统设计
ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。

主要用于近距离无线连接。

它依据802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。

这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。

在楼宇自动化、工业监控领域具有广阔的市场空间。

ZigBee技术在户用计量仪表组网、建立无线自动抄表系统的应用中，具有很好的市场前景，但是还友很多具有挑战性的问题需要解决。

其中包括ZIGBEE协议栈的实现问题、网络的组织模式的设定，各层协议的节能机制等问题。

本文着重于整个网络的实现，对优化网络的性能问题不作进一步的研究。

GPRS无线网络技术是目前成熟的技术，由于无需布线、使用安装方便、成本低、监控不受距离、地域、时间的限制，适合批量小数据量的传输，所以广泛的用于远程的无线抄表领域。

利用ZIGBEE做为局部的无线组网方式，而利用GPRS作为远程的无线数据传输方式，这样就实现了局部无线到远程无线的连接。

在这种背景下，本文选择了基于ZIGBEE网络无线电表集抄系统设计为主要研究方向，归纳起来，主要的研究工作包括： ZIGBEE网络无线电表集抄系统设计中硬件方案的选择及主要硬件电路的实现；应用层数据传输格式应该遵守的规约；ZIGBEE协议中数据结构的组织和组网技术；讨论了一些网络路由算法的可用性、面临的问题和改进；给出了终端设备的程序流程和网关设备的程序流程。

总结并讨论后继的研究工作。

基于Zigbee技术的无线抄表系统的设计

终端节点组成无线自组网络，将采集到的数据以多跳的方式发送到中心节点，由中心节点实现数
混合信号系统级ＭＣＵ芯片，具有３２个数字Ｉ／Ｏ引脚，由于其具有高速的５１内核、４Ｋ字节６ＦＡＨ存储器和硬件实现的ＳＩＥ，所以非常ＬＳＰ接ｌ
第３３卷第２２期３
．
电
力
系
统
通
信
Ｖｏ．３１３ＮＯ２３．２Ｆｂ．０，０１ｅ１２２
６．０
２２年２月ｌ日０１０
ＴｅｅｏｌｃｍｍｕｃｔｏｓｏＥｌｃｒｃｏｒｙｔｍｎｉａｉｎｆｒｅｔｉＰｗｅＳｓｅ
为输出低电平。８５Ｆ２和Ｃ２２Ｃ０１０１Ｃ４０的电路连接如图２所示ＳＩ口由ＣＮ．ＩＳＰ接ＳＳ．Ｏ和ＳＬ四个引脚组ＣＫ
适合作为节点的控制芯片。
无线传输采用Ｃ２２射频芯片，该芯片是Ｃ４０某公司开发的首款符合Ｚｇｅｉｅ标准的２Ｈ射ｂ．Ｇｚ４
频芯片，集成了所有Ｚｇｅｉｅ的优点。基于Ｓａｔｂｍｒ
据的远程传送。网状网络的拓扑结构如图１示。所
２２无线抄表系统的总体设计．
本设计主要用于楼宇电能表的自动抄表．总
体设计为首先在单元楼内安装１个Ｚｇｅｉｂｅ数据采集终端，主要负责对单个电表的数据进行采集，并且将每个用户的数据分别存储，当接收到集中

基于ZigBee技术的无线抄表通信系统的设计

基于ZigBee技术的无线抄表通信系统的设计现行的人工抄表方法给用户和抄表人员带来很多麻烦,采用无线抄表不仅能节省人力物力,还能提高工作效率。

GSM／GPRS无线抄表系统费用过高,不能被人们广泛接受。

本文采用ZigBee技术和GPRS技术相结合的方式,提出了无线抄表系统的设计思想和总体方案,此方案能很好地解决上下行信道的数据传输问题。

采用
CC2430芯片作为数据采集器硬件系统的核心,为使通信距离更远,增设了功放电路和低噪声功放电路,着重设计了基于ZigBee技术的下行通信信道。

在分析ZigBee协议栈的基础上,设计了无线抄表系统的组网方案,给出了楼宇集中器和数据采集器的网络流程,以IAR Embedded Workbench为软件开发平台,进行了C语言编程。

通过ZigBee节点的软／硬件测试,结果表明系统具有一定的接收灵敏度和较为理想的通信距离,可以满足无线抄表系统下行信道的要求。

基于ZigBee的无线抄表系统网关的设计与实现

0引言自动抄表系统作为配电网自动化技术的重要组成部分，在智能电网的建设中占据着举足轻重的作用。

目前，大部分自动抄表系统都是基于电力线载波通信、红外线和GPRS。

电力线载波技术基于窄带技术，成本低，易于实现，但其缺点也较为明显，即抗干扰能力差[1]。

而红外线和GPRS无线抄表技术都存在着传输距离短、付费使用频段等缺点[2]。

建立在IEEE802.15.4上的ZigBee技术以其低功耗、数据传输可靠性高、网络容量大等特点，在无线抄表系统中将大有作为。

ZigBee技术使用国际通用的免费频段和具有自组织的功能，能够解决现有抄表系统成本高、不可靠的问题[3]。

基于ZigBee的无线抄表系统采用分布式结构设计，系统主要包括电能采集器节点、ZigBee无线通信网络、ZigBee无线网关、以太网以及数据服务器。

短距离的信息传输，也即ZigBee无线网关与电能采集器的信息传输采用ZigBee无线通信网络；而ZigBee无线网关与数据服务器之间的长距离信息传输采用基于TCP/IP协议的以太网通信网络。

ZigBee无线网关作为ZigBee无线抄表系统的核心，除了要将电能采集器采集到的电能数据传输到管理中心，还担负着管理网络、建立无线网络、加入并断开ZigBee电能采集器节点的作用。

因此设计高效、稳定的网关节点是ZigBee无线抄表系统设计的重要一环。

文章提出了一种基于32位ARM嵌入式微处理器、嵌入式实时操作系统C/OS-II嵌入式操作系统的以太网通信软件的设计方法。

实际应用结果表明，该方案稳定、可靠，满足无线抄表系统对数据透明传输的要求。

关键词：ZigBee;无线抄表系统;网关;ARM;CC2430;以太网中图法分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-7024(2011)03-0875-04Design and implementation of wireless meter reading system gateway based on ZigBeeSHI Jia-jun,ZHONG Jun,YI Ping(School of Electrical and Information Engineering,Sichuan University,Chengdu610065,China)Abstract：In order to accomplish the merging between ZigBee wireless network and Ethernet in wireless meter reading system,a ZigBee wireless gateway based on AT91SAM9261ARM microprocessor and CC2430wireless transceiver is proposed by analyzing the require-ment of wireless gateway.The hardware configuration and principle of the system are introduced in detail.The constructing of ZigBee protocol stack and design of Ethernet communication software basedon备和JAzELLEJava 加速器，在工作频率为180MHz 的情况下，其运算速度为200MIPS ，完全满足网关对数据的高速处理和发送。

基于ZigBee无线网络的电力抄表系统的设计与实现

基于ZigBee无线网络的电力抄表系统的设计与实现随着电力行业的自动化程度越来越高,自动抄表技术正在改变着传统的抄表方式,自动抄表能减少抄表所需的人力、物力代价,为电力部门提供更科学的管理和决策。

本文在对几种自动抄表技术进行分析比较的基础上,提出了将ZigBee 无线通信技术应用于自动抄表中的方案。

通过对ZigBee的网络结构和协议栈的详细介绍,同时结合实际应用的要求,设计了基于ZigBee的无线抄表监控系统的总体架构。

该系统既能实现自动抄取整点电量数据的功能,同时还能通过发送指令查看电能表的实时信息。

系统采用网状结构的ZigBee网络和以太网组成混合网络,由采集终端、路由器、集中器、上位机软件、后台服务器、数据中心和Web管理系统等部分组成,论文分别对集终端、路由器和集中器进行了硬件和软件设计,其中在硬件设计时,采用AVR单片机作为核心处理器,IP-Link 1221-2264作为无线通信的ZigBee模块。

系统用VB设计了上位机软件和后台服务器,上位机软件实现了计算机和单片机之间的串口通信,同时把接收的串口数据经处理后存储在本地数据库中,由后台服务器读取处理后,写入到数据中心,用语言设计了B/S结构的前台Web管理系统,是用户操作的前台界面,可以对电量数据进行查看与分析,同时还可以发送实时监控指令对集中器和采集终端进行控制。

最后论文对系统进行了测试与分析,验证了该方案的可行性。

基于zigbee的远程无线抄表系统设计

图１系统框图
万方数据
一２５—
系统中各部分的功能为：（１）中心节点具有建立、协调、配置整个网络的功能。可设置定期向终端智能表发送数据采集请求、接收数据、并存储数据，可通过ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ等网络将数据传送到抄表中心。（２）数据采集点起数据上传下送的中继作用，可将中心节点发出的命令转发给终端智能表、接收终端智能表返回的数据并转发给中心节点，具有存储转发的功能。（３）智能表具有数据采集、存储，接收指令和发送数据的功能。可对计量对象进行计量、存储数据。或接收中心节点发送的指令并按照指令的要求完成相应的动作。
送数据时．ＭＣＵ将所要发送的数据通过ＳＰＩ写入发送缓冲嚣孛（发送数据的头搂程羧检测序列患ＭＣｌ３１９２产生），并将ＭＣｌ３１９２置为发送状态，ＲＸＴＸＥＮ脚为高电平，即可开始发送。接收数据时。ＭＣＵ逶过孛断线ＩＲＱ泼及寄存器中懿状态霹辩数据从ＭＣｌ３１９２的天线接收进来，缓冲区中的数掇，则通过ｓＰＩ读取。
中心节点主要由ＺｉｇＢｅｅ模块、３２位的嵌入式微处理器、存储模块及外围部分等组成。如图４所示。中心葛点定熬态诲、叁动抄写各智麓表的数据，将数据保存在存储器中，供抄表中心定期读取。因此，中心节点需要较大容量的存储器，一般需外扩存储器。
图４中心节点框爨
ＺｉｇＢｅｅ模块仍采用ＭＣｌ３１９２芯片，微处理器可采用Ｓａｍｓｕｎｇ公司３２位芯片￥３Ｃ２４１０。它集成了非常辜富懿背上资源，可以很葑楚实现鼷络葵麓、实时数据处理等功能，便于系统集成。由于￥３Ｃ２４１０本身不带网络接口控制器，因此，需要外接一个相应的瓣络通信接１３用予网络的转换，跌｛ｉｉ；将数据上传给抄液中心。
ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆ出ｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍｅｔｅｍａｎｄｔｈｅｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｕｎｉｔａｎｄｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｎｏｄｅａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．

基于ZigBee技术的无线电力抄表系统

基于ZigBee技术的无线电力抄表系统
一、应用需求在电力系统的信息化过程中，户表数据的自动抄送具有十分重要的意义，也是行业单位迫切想要解决的问题，因为电表数据抄送的准确性、及时性，直接影响电力系统的信息化水平、甚至管理决策、经济效益。

传统的手工抄表费时、费力，准确性和及时性得不到可靠的保障，这导致了相关营销和企业管理类软件不能获得足够详细和准确的原始数据；一般人工抄表都按月抄表，对于用户计量来说是可行的，但对于相关供应部门进行更深层次的分析和管理决策却不够，行业的实际需求催生着自动抄表系统的技术和应用的不断发展。

二、行业现状目前的自动抄表系统，从数据传输角度划分，可分为有线、无线两大类，这两大类抄表系统各有其适用的应用领域，但就抄表系统的投资、建设、维护等几方面而言，无线抄表系统显然具有更大优势。

无线抄表系统对无线通讯数据的传输和保存有着很高的要求，即数据可靠性要求很高；由于用电池供电，因此对功耗要求也很苛刻；无线抄表系统可以摆脱人工抄表的办法，利用数据通讯协议传输数据；基于以上原因，要求设计的自动无线远传抄表系统应该具有计量准确、通信可靠、抄表方便、功耗低等远程抄表系统的优点，以及节省人力、远程监控、远程维护的功能。

随着无线通信技术的不断发展，近年来出现了面向低成本设备无线联网要求的技术，称之为zigbee，它是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适合于自动控制、远程控制领域及家用设备联网，我们采用zigbee 技术和GPRS/CDMA 技术结合，可以为电表的无线抄表提供很好的解决方案。

三、Zigbee 技术简介Zigbee 是一种无线连接技术的商业化命名，。

基于Zigbee的无线抄表系统设计

１４ｔｈ．２００４
２．２协议分析设计
在ｚｉｇｂｅｅ网络中。我们采用的电表为电子式单相多费率电度表．这种表符合ＤＵＴ６４５—１９９７多功能电能表通信规约．该规约定义的帧格式基本和我们定义的Ｚｉｇｂｅｅ网络和ＰＣ网络通信的协议帧格式相似。在智能电表节点上．Ｚｉｇｂｅｅ模块通过ＵＡＲＴｌ口和电表ＭＣＵ串Ｅｌ连接，发送指令采集电表数据和设置电表参数。在设计ＰＣ和Ｚｉｇｂｅｅ网络之间传输协议时，我们参照ＤＩ／Ｉ＂６４５—１９９７多功能电能表通信规约，对协议作了以下设计：
『５１多功能电能表通信规约．ＤＩ／ｒ“５一１９９７
万方数据
现代计算机２０１０．０６
＠
ＤｅｓｉｇｎｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｃＭｅｔｅｒＲｅａｄｉｎｇＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄ
ｏｎ
Ｚｉｇｂｅｅ
ＨＵＡＮＧＸｉａｏ－ｌｉｎ９１，ＬＩＣｅｎ９２
（１．Ｉｎｆｏｒｇｎａｔｉｏｎ—ＢａｓｅｄＯｆｆｉｃｅ，ＳｈａｎｇｈａｉＬｉｘｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｏｍｍｅｒｃｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１６２０；
装．就满足定义的帧格式。（２）ＰＣ在向Ｚｉｇｂｅｅ网络发送指令时，ＰＣ服务器端程序通过数据库接收到指令后．按照帧格式进行封装发送．协调器在接收到指令后．通过解析电表地址直接把该帧发给相应智能电表．电表上的Ｚｉｇｂｅｅ模块在收到数据后可以直接通过ＵＡＲ口发送该指令给电表ＭＣＵ进行相应的动作。
ｃｕｓｔｏｍｅｒｃａｔｅｓ
ｔｅｒｍｉｎａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｐｒｏｇｒａｍｗｉｌｌａｕｔｏｍｎｗｈｅｎｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｓｔａｒｔｕｐ，ａｎｄｃｏｍｍｕｎｉ．
ｗｉｔｈｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｔｅｒｍｉｎａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ

基于ZigBee的无线抄表系统设计分析

（3）降压器电路。使用CMOS降压转换器，可以提供高达 2A输出电流，集成了脉宽调制电路、保护电路、软启动电路、振荡器以及电压调节器等。降压器作为保护装置，可以在芯片温度过高、电路短路以及电流电压过大等情况下展开保护。
（4）稳压器电路。稳压器可以对电压进行调节，让电压保持在电路需要的范围中，保证通信模块可以正常使用。本设计选择稳压器芯片RP170N331B，稳压器给存储器、数字外设以及内核提供稳定的1.8V工作电压，保证正常功耗运行。若 CC1100E中CSN引脚是低电平，启动稳压器和振荡器。CSN转变为高电平时，停止工作。
信息化技术应用
TECHNOLOGY AND INFORMATION
基于ZigBee的无线抄表系统设计分析
高淼中国联合网络通信有限公司北京市分公司北京 100010
摘要智能电网的发展让智能电表进入每家每户，无线抄表系统受到集中重视，ZigBee技术作为一种短距离无线通信技术，具有低功耗和低成本优势，无线抄表系统利用ZigBee技术进行设计具有巨大应用空间。基于此，本文研究了在ZigBee技术基础上设计的无线抄表系统，借助于ZigBee技术开拓无线抄表系统的应用市场。关键词 ZigBee技术；无线抄表系统；硬件设计；软件设计
（下转第38页）
34 科学与信息化2019年7月中
3 软件设计 3.1 软件流程该系统通信程序建立在ZigBee协议基础上，使用ZigBee的
OSAL系统，启动系统后，通信模块先初始化功能模块，根据需要设置显示信息，执行系统后，进入OSAL循环[2]。
3.2 抄表网络利用集中器建立通信ZigBee网络，电表设备收到集中器许可进入网络，集中器将负责网络维护和管理。在NWK目录下建立ZigBee网络，设定短地址为Ox0000。建立网络后，设备加入网络要加入信标帧，调用函数。集中器收到电表命令，判断电表是否存在，得到肯定结果允许电表加入。 3.3 功能模块程序（1）集中器程序设计。集中器接口协议使用USART进行数据的传送，每次只能传送16位数据，使用函数对数据加以处理。向设定GWIFState参数，利用switch语句定义数组，储存受到的数据。若GWIFState数值为0，将数据储存在对应数组中。如果数据是协议帧初始字符，要设置在GWIF_STATE_1数组中。（2）通信模块程序设计。使用路由主动形式抄表，集中器模块根据节点短地址轮询，在ZigBee网络下接收数据，将数据集中上报集中器，集中器抄读电表。主要抄读电流数值、电压数值、正向有功、反向有功以及有功功率等数据。集中器先抄读00014节点上数据，进入抄读流程后，若通信数据和本地信道出现延时，集中器模块发送抄读请求，集中器按照轮询方式发布命令，对抄读节点数据以及短地址进行抄读。

基于ZigBee的远程无线抄表系统设计

基于ZigBee 的远程无线抄表系统设计Design of Remote Wireless Meter Reading System based on ZigBee Technology连瑞红薛毓强(福州大学电气工程与自动化学院,福建福州350002)摘要:针对传统抄表技术中存在的一些问题,提出了基于ZigBee 技术的远程无线抄表系统。

结合Zig Bee 特点和系统各部分的功能,建立了系统的网络结构。

介绍了系统中各环节的数据通信方式及智能表、数据采集点和中心节点的设计。

关键词:Zig Bee ;智能表;无线网络;抄表系统Abstr act:The remo te w ireless meter reading sy stem based on Zig Bee techno log y is presented aim at reso lve the shortcoming of the technolog y of the traditional meter work structure is constructed based on the features o f the Z igBee and the functions of the unit of the system.T he communication mode betw een the units,the design of the intelligent meters and the data collectio n unit and the central node are intro duced.Keywords:Zig Bee;intellig ent meter;w ireless netw ork;meter reading system 中图分类号:TM931文献标识码:A 文章编号:1006-0170(2007)01-0025-03FUJIAN DIAN LI YU DIANG ONG第27卷第1期2007年3月IS S N 1006-0170CN 35-1174/TM水、电、气三表数据通常采用传统的手工和半手工方式抄送,存在着费时、费力、费用高等问题。

基于zigbee无线抄表系统的设计与实现

【３］Ｓａｂｏｌｉｃ，Ｄ．．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｍｅｄｉｕｍｑｕａｌｉｔｙ
ｏｎｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｍｅｔｅｒｒｅａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｃａｐａｃｉｔｙ．Ｐｏｗｅｒ
一
有研究员研究和开发无线抄表系统，目前广泛应用于楼宇自动化控制、无线控制家用电器、远程监控以及工业领域
的自动化控制等。而中国开始接触无线抄表系统已经到了９０年代，目前人工抄表、有线抄表系统、无线抄表系统以及ＩＣ卡预付费表是国内厂家生产的主要抄表系统。本设计结合ＧＰＲＳ技术和Ｚｉｇｂｅｅ技术，研究一种新型的远程无线抄表装置，有效的解决抄表数据的无线远传和数据的自动采集问题，方便供电部门的抄表，提高供电系统自动化水平，提高了供电公司的经济效益。１无线抄表系统的硬件设计
关键词．ＺｉｇｂｅｅＣｃ２４３０ＧＰＲＳ抄表
一
业迫切需要解决的一个问题。供电企业需要一种计量准要功能，但同时也要根据用户指令进入工作模式。
确、安装和维护方便、投资较少的电能表抄表解决方案。ＺｉｇＢｅｅ技术主要适用于自动控制和远程控制领域，国外些发达国家研究无线抄表技术比较早，早在７０年代就

基于ZIGBEE技术的无线抄表系统的设计【文献综述】

毕业设计开题报告电子信息工程基于ZIGBEE技术的无线抄表系统的设计1前言随着城市居民住宅建设日益发展,电能表数量迅速增多,抄表计量也日趋复杂。

在我国,对居民电表仍采用人工抄表的方法,这种原始的抄表方法不仅造成了人力、物力的浪费。

而且在抄表时会打扰居民的正常生活,甚至给居民带来安全隐患。

这种抄表方式不但费时费力,而且准确性和及时性也不理想，因此设计此系统替代原有的人工抄表。

ZigBee网络节点实现了无线抄表系统的低功耗、低成本,并具有高度的灵活性和可扩展性。

2主题发展历史Zigbee，在中国被译为“紫蜂”，它与蓝牙相类似，是一种新兴的短距离无线技术。

用于传感控制应用(sensor and control)。

此想法在IEEE 802.15工作组中提出，于是成立了TG4工作组，并制定规范IEEE 802.15.4。

2002年，zigbee Alliance成立。

2004年，zigbee V1.0诞生。

它是zigbee的第一个规范。

但由于推出仓促，存在一些错误。

2006年，推出zigbee 2006，比较完善。

2007年底，zigbee PRO推出。

zigbee的底层技术基于IEEE 802.15.4。

物理层和MAC层直接引用了IEEE 802.15.4。

在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。

对工业，家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言，蓝牙技术显得太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等，而工业自动化，对无线数据通信的需求越来越强烈，而且，对于工业现场，这种无线数据传输必须是高可靠的，并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。

因此，经过人们长期努力，ZigBee协议在2003年正式问世。

另外，Zigbee使用了在它之前所研究过的面向家庭网络的通信协议Home RF Lite。

长期以来，低价、低传输率、短距离、低功率的无线通讯市场一直存在着。

自从Bluetooth出现以后，曾让工业控制、家用自动控制、玩具制造商等业者雀跃不已，但是Bluetooth的售价一直居高不下，严重影响了这些厂商的使用意愿。

基于ZigBee的自动抄表系统研究与设计

基于ZigBee的自动抄表系统研究与设计
自动抄表系统是一种不需要人工到现场就能完成抄录用户电表数据的自动化管理系统,采用现代通信技术和计算机技术自动读取和处理电表数据,解决了传统抄表模式结构简单、功能单一、实时性差、准确率低、费时费力等难题。

这对于电力系统的经济效益、信息化水平、甚至管理决策都具有十分重要的意义。

ZigBee技术是近几年兴起的一种面向自动化和无线控制的双向无线通信技术。

它具有近距离、低功耗、低数据速率、低复杂度、低成本的特点,而且网络容量大、时延短、安全、可靠。

正是以上优点使ZigBee技术为自动抄表系统的发展提供了更好的选择。

采用ZigBee无线网络协议,利用免费频段进行通讯,协同监测各用户用电情况,动态组网、自主路由的通讯,都是自动抄表领域的研究热点。

正是在此背景下,本文选择了基于ZigBee的自动抄表系统为主要研究内容,所做的具体工作主要概括如下:首先,介绍课题背景,讨论国内外研究现状,明确无线抄表系统的的巨大发展空间,并概括ZigBee技术的主要特点和技术指标。

其次,深入研究ZigBee协议,首先给出了协议中的关键概念,由浅及深的详细说明ZigBee物理层、MAC层、网络层及应用层的功能。

然后,深入研究了系统设计过程中的重点难点问题,针对抄表系统的具体应用,设计并仿真路径最短、最便捷以及网络结构简单的无线抄表路由协议;接着详细讨论了ZigBee技术的安全机制,在使用非对称加密算法应用于ZigBee存在巨大潜力的情况下,本文也对椭圆曲线加密算法做了一定的研究与仿真。

最后,给出ZigBee抄表系统的总体设计,包括网络拓扑结构,系统不同设备节点的主要功能,并从总体上介绍网络运行及数据传输机制,给出了详细的硬件、软件设计方案。

基于zigbee无线抄表系统的设计与实现

基于zigbee无线抄表系统的设计与实现针对传统的抄表系统施工周期长、存在穿线和布管等问题，市场越来越需要一种复杂度低、成本低的无线通信网络技术，Zigbee 技术应运而生。

Zigbee 是一种新兴的低复杂度、近距离、低数据速率、低成本、低功耗的无线通信网络技术。

该通信技术在建立无线自动抄表系统、用户计量仪表组网的应用中，具有很高的市场价值。

结合GPRS 技术和Zigbee技术的新型远程无线抄表装置，可有效解决数据的无线远传和自动采集问题，方便了供电部门抄表，提高了自动化水平，提高了公司的效益。

标签：Zigbee Cc2430 GPRS 抄表0 引言一直以来，如何把庞大且分散的用电量和其他数据及时有效且准确无误的进行收集、统计和分析，都是供电企业迫切需要解决的一个问题。

供电企业需要一种计量准确、安装和维护方便、投资较少的电能表抄表解决方案。

ZigBee技术主要适用于自动控制和远程控制领域，国外一些发达国家研究无线抄表技术比较早，早在70年代就有研究员研究和开发无线抄表系统，目前广泛应用于楼宇自动化控制、无线控制家用电器、远程监控以及工业领域的自动化控制等。

而中国开始接触无线抄表系统已经到了90年代，目前人工抄表、有线抄表系统、无线抄表系统以及IC卡预付费表是国内厂家生产的主要抄表系统。

本设计结合GPRS 技术和Zigbee技术，研究一种新型的远程无线抄表装置，有效的解决抄表数据的无线远传和数据的自动采集问题，方便供电部门的抄表，提高供电系统自动化水平，提高了供电公司的经济效益。

1 无线抄表系统的硬件设计无线抄表系统硬件的设计总体思路为：首先，在单元楼内安装ZigBee数据采集模式，使得读表人员便捷的收集各住户电表数据；同时为了读取水表数据，还要将ZigBee远程用户终端模块安装于各住户家中；最终，数据通过ZigBee的射频部分传输到ZigBee的数据采集模块。

电表数据采集人员通过数据采集模块就可以读出数据。

基于ZigBee的无线抄表管理平台的设计与实现

基于ZigBee的无线抄表管理平台的设计与实现随着网络技术和无线传感器网络的快速发展,传统的人工抄表系统已经不能满足人们和公共事业的要求。

现在用户希望拥有一种方便、快捷的方式进行信息查询和缴费,公共事业部门也希望拥有一种快速、安全可靠的系统进行业务管理。

这些要求目前已经获得了解决,当前大量的智能化管理系统正在逐步的应用在公共事业部门中,这些系统正在发挥着重大的作用。

本文主要介绍的是基于ZigBee的无线抄表系统管理平台的设计与实现,该系统是应用与水、电、燃气等部门,实现自动抄表和快捷的网络管理。

本文主要介绍了基于ZigBee的无线抄表的管理平台的设计与实现,ZigBee 是一种新兴的,适用于较短距离间、需要消耗较低能量、数据传输速率较低、需要的成本比较低并且网络的复杂度较低的一种无线网络技术,此外ZigBee是支持双向通讯的。

网络采用的是Ad hoc网络技术,该网络可以实现自动组网和多跳转发。

管理平台是用来管理网络的,其功能包括：节点管理、网络参数管理、网络节点状态管理和网络拓扑管理。

管理平台可以发送命令给网络用来改变网络参数,也可以进行网络拓扑更新。

本文主要介绍了管理平台的设计与实现,将管理平台按功能进行了模块划分,这些模块分别是：中继器管理、节点状态监控模块、网络参数管理模块、网络拓扑管理模块、数据库模块和登录界面模块。

各个模块的功能介绍如下：中继器管理模块是用来管理网络中的中继器的,独立的中继器可以发送网络探测帧进行入网探测,当收到父节点发送的网络探测应答帧后,再进行网络时间同步设置；节点状态监控模块是用来进行节点状态管理的,网络中的节点定期发送节点状态帧,进行节点状态管理、更新,这些节点包括：智能终端、中继器、基站；网络参数管理模块是用来维护和管理网络参数的,网络参数包括：PAN ID(网络ID)、节点网络维护周期、网络参数更新周期、时间同步周期、节点状态传输周期、节点数据传输周期、最大子节点数、最大中继器数(路由)、最大智能终端数、最大网络深度,节点定期发送网络参数请求帧,进行网络参数更新和维护,当节点收到应答帧后会进行简单的判断,然后进行网络状态更新；网络拓扑管理模块是用来管理网络拓扑的,节点定期发送网络维护帧,进行判断是否在网,要是节点不在网或在链路上有新的节点加入,网络拓扑图会进行相应的改变,从而维持与实际网络拓扑的同步；数据库模块是用来进行网络中数据的保存的。

基于ZigBee无线自动抄表系统软件设计

基于ZigBee无线自动抄表系统软件设计随着科学技术的进步和经济发展水平的不断提高，业主对于服务质量的要求越来越高，人工抄表以其工作人员工作条件差，工作效率低，管理和维护费用高，误差大，入室抄表影响社会安全稳定等缺点，已经越来越不能满足人们的要求。

无线抄表以其安装和维护费用低，效率高，误差小，不需入户等优点已经越来越成为抄表发展的主要趋势。

无线抄表技术在国外起步较早，发展迅速且深入；国内起步较晚，但发展速度很快，并有着逐步取代人工抄表的发展趋势。

ZigBee技术以其低速率，低功耗，低复杂度，短距离等特点已经越来越多的被应用在无线定位，智能家居，工业自动化控制，楼宇、汽车自动化等传感器网络，ZigBee技术应用于无线智能抄表系统有着非常广阔的发展前景，对于推动无线抄表自动化发展有重要意义。

本文首先阐述现有抄表技术存在的诸多缺陷，提出无线抄表技术在这些方面的优越性。

并阐述了诸多无线通信技术的优缺点以及适用行业。

ZigBee技术以低速率，低功耗，低复杂度，短距离等特点，应用于无线抄表行业有着其他无线通信技术无可比拟的优势。

基于这种优势并鉴于国内外抄表行业的发展状况，最终选择ZigBee无线通信技术作为本无线智能抄表的应用方案。

接着介绍了ZigBee技术特点以及路由算法，并深入了解了ZigBee协议，研究了ZigBee协议栈框架，并着重介绍了物理层，MAC层、网络层以及应用层各层的结构特点和主要功能。

根据抄表系统的方案需求，分析并设计系统整体框架，又进一步给出具体实现方案。

基于系统方案的低功耗、成本低等特点以及单芯片方案应用于本系统的优势，最终选择Ember公司推出的ZigBee片上系统EM250芯片作为开发平台以及网状网的ZigBee网络拓补结构。

重点介绍了无线抄表软件系统设计，包括协调器模块、电表模块和显示器模块程序流程以及整个系统的仿真和调试。

并分别介绍了开发模块的主要功能实现，主要包括网络安全，主要的API帧格式，几种API帧的功能和结构，数据透传，网络发现以及固件的版本更新等。

基于ZigBee的无线水表抄表系统的设计

基于ZigBee的无线水表抄表系统的设计魏东旭;王平【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2012(031)016【摘要】In order to read the water meter conveniently, accurately and timely, achieving water meter reading automation, net- working and standardization as a result. Automatic meter reading system which based on the ZigBee wireless network is established. The wireless meter reading scheme is put forward, and the node and corresponding module designare eompleted. Through the test, the node module can read the pulse meter accurately, and the data can be transferred between each node smoothly and accurately, which confirms that ZigBee technology can be applied for wireless meter reading.%为方便、准确、及时地对用户水表用水量进行抄读，实现水表抄表的自动化、网络化和规范化，建立了基于ZigBee无线网络的自动抄表系统，提出了无线抄表的方案，并完成了对节点电路及各相应模块电路的设计。

通过测试，节点模块能准确地对脉冲水表进行抄读，并且各节点之间可以顺利、准确地实现数据的传输，证实了将ZigBee技术应用于无线抄表的可能性。