|
一、應用需求
在電力系統(tǒng)的信息化過程中，戶表數(shù)據(jù)的自動抄送具有十分重要的意義，也是行業(yè)單位迫切想要解決的問題，因為電表數(shù)據(jù)抄送的準確性、及時性，直接影響電力系統(tǒng)的信息化水平、甚至管理決策、經(jīng)濟效益。
傳統(tǒng)的手工抄表費時、費力，準確性和及時性得不到可靠的保障，這導致了相關營銷和企業(yè)管理類軟件不能獲得足夠詳細和準確的原始數(shù)據(jù)；一般人工抄表都按月抄表，對于用戶計量來說是可行的，但對于相關供應部門進行更深層次的分析和管理決策卻不夠，行業(yè)的實際需求催生著自動抄表系統(tǒng)的技術和應用的不斷發(fā)展。
二、技術要求
目前的自動抄表系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)傳輸角度劃分，可分為有線、無線兩大類，這兩大類抄表系統(tǒng)各有其適用的應用領域，但就抄表系統(tǒng)的投資、建設、維護等幾方面而言，無線抄表系統(tǒng)顯然具有更大優(yōu)勢。
無線抄表系統(tǒng)對無線通訊數(shù)據(jù)的傳輸和保存有著很高的要求，即數(shù)據(jù)可靠性要求很高；由于用電池供電，因此對功耗要求也很苛刻；無線抄表系統(tǒng)可以擺脫人工抄表的辦法，利用數(shù)據(jù)通訊協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)；基于以上原因，要求設計的自動無線遠傳抄表系統(tǒng)應該具有計量準確、通信可靠、抄表方便、功耗低等遠程抄表系統(tǒng)的優(yōu)點，以及節(jié)省人力、遠程監(jiān)控、遠程維護的功能。
隨著無線通信技術的不斷發(fā)展，近年來出現(xiàn)了面向低成本設備無線聯(lián)網(wǎng)要求的技術，稱之為zigbee，它是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術，主要適合于自動控制、遠程控制領域及家用設備聯(lián)網(wǎng)，我們采用zigbee技術和GPRS/CDMA技術結合，可以為電表的無線抄表提供很好的解決方案。
l 成 本
無論是家庭用戶，還是企業(yè)用戶，抄表終端的成本始終是繞不開的話題，特別是家庭用戶，對于成本更為敏感。這里的成本包括兩個部分：第一，一次性改造或者安裝的成本；第二，系統(tǒng)的運行成本。最好的方案應當是一次性投入的成本盡可能低，運行成本沒有或者非常低。
l 通信可靠性
這是無線抄表系統(tǒng)的最基本的要求，但同時又是不很容易解決定問題。
l 無線網(wǎng)絡的自組織、自愈功能
自組織：無需人工干預，網(wǎng)絡節(jié)點能夠感知其他節(jié)點的存在，并確定連接關系，組成結構化的網(wǎng)絡；
自愈功能：增加或者刪除一個節(jié)點，節(jié)點位置發(fā)生變動，節(jié)點發(fā)生故障等等，網(wǎng)絡都能夠自我修復，并對網(wǎng)絡拓撲結構進行相應地調(diào)整，無需人工干預，保證整個系統(tǒng)仍然能正常工作。
具備自組織、自愈能力的自動抄表網(wǎng)絡才是最理想的網(wǎng)絡， zigbee技術能夠很好地支持這種智能型的網(wǎng)絡。
Zigbee技術特點
通信可靠
系統(tǒng)采用了CSMA－CA的碰撞避免機制，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖突；采用完全確認的數(shù)據(jù)傳輸機制，保證信息傳輸?shù)目煽啃裕?/P>
網(wǎng)絡的自組織、自愈能力強
zigbee的自組織功能：無需人工干預，網(wǎng)絡節(jié)點能感知其他節(jié)點的存在，并確定連接關系，組成結構化的網(wǎng)絡；
zigbee自愈功能：增加、刪除或移動節(jié)點，節(jié)點發(fā)生故障等等，網(wǎng)絡都能夠自我修復無需人工干預，保證整個系統(tǒng)仍然能正常工作。
成本低廉
設備的復雜程度低，且Zigbee協(xié)議是免專利費的，這些可以有效地降低設備成本；Zigbee的工作頻段靈活，為免執(zhí)照頻段的2.4GHz，就是沒有使用費的無線通信。
網(wǎng)絡容量大
一個ZigBee網(wǎng)絡可以容納最多254個從設備和一個主設備，一個區(qū)域內(nèi)可以同時存在200多個ZigBee網(wǎng)絡。
基于ZigBee技術的無線電力抄表系統(tǒng)解決方案
通過前面對電力抄表系統(tǒng)的技術要求分析，結合zigbee技術特點和技術優(yōu)勢，采用zigbee技術來實現(xiàn)電表的無線抄表是一個非常理想的解決方案。
在實際應用中，我們選擇了將zigbee技術與GPRS/CDMA結合起來，根據(jù)抄表用戶的不同分布，來靈活地構建抄表的無線網(wǎng)絡。
對于每個抄表終端而言，要求超低功耗、低成本（包括設備成本、運行成本），并且數(shù)據(jù)的傳輸速率不高，對于居民小區(qū)的抄表，抄表終端通常分布較密集、距離較近，zigbee技術可以很好地滿足這些要求；
終端采集的數(shù)據(jù)需要送到電力公司的集抄管理中心，這可以通過GPRS/CDMA網(wǎng)絡來實現(xiàn)，它無距離限制，且無需網(wǎng)絡規(guī)劃、幾乎不需要維護；
所構建的zigbee網(wǎng)絡既可以是星形拓撲，也可以是網(wǎng)狀網(wǎng)絡拓撲，不論是哪種拓撲結構的zigbee網(wǎng)絡，根據(jù)實際的組網(wǎng)需要，設計合理的網(wǎng)絡結構。
采用MESH網(wǎng)狀網(wǎng)絡結構，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?BR>每幢單元樓設置一個ZIGBEE遠端節(jié)點
一個小區(qū)設置一個ZIGBEE中心節(jié)點
ZIGBEE中心節(jié)點數(shù)據(jù)通過GPRS/CDMA或ADSL上傳到集抄中心
每樓層電表通過RS485總線連接ZIGBEE遠端節(jié)點
每幢單元樓設置一個ZIGBEE遠端節(jié)點，負責數(shù)據(jù)收發(fā)或作路由器
ZIGBEE遠端節(jié)點上傳到ZIGBEE中心節(jié)點
Zigbee技術方案優(yōu)勢
目前的自動抄表系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)傳輸角度劃分，可分為有線、無線兩大類，這兩大類抄表系統(tǒng)各有其適用的應用領域，但就抄表系統(tǒng)的投資、建設、維護等幾方面而言，無線抄表系統(tǒng)顯然具有更大優(yōu)勢。
目前市場上的無線抄表系統(tǒng)大致可分為基于無線數(shù)傳模塊、基于GPRS/CDMA數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡、或者是二者結合等幾種方式，從應用角度而言，都存在以下一種或幾種問題：
使用成本較高
GPRS/CDMA數(shù)據(jù)傳輸需要付費，對于家庭電表抄表來說，系統(tǒng)的運行成本很高；
網(wǎng)絡的自管理能力有限
采用無線數(shù)傳模塊，除了數(shù)據(jù)輪詢時間隨節(jié)點數(shù)增加而線形增加外，所組建的無線網(wǎng)絡的自管理功能非常有限，增加或者減少節(jié)點，都需要人工去修改相應的數(shù)據(jù)庫配置；節(jié)點出現(xiàn)故障，也常常需要人工去診斷等等；
抄表終端的供電問題難以很好地解決，由于抄表終端難以做到極低功耗，所以供電問題始終是一個瓶頸。
|
