基于ZigBee技术无线抄表系统的设计
出处:zhaoem82 发布于:2012-04-17 11:03:31
摘要: 传统抄表方式存在着入户麻烦、费用过高、存在安全隐患等弊端,已经不适应现代物业管理的需要;因此,提出了一种基于ZigBee 无线通信技术的无线抄表系统。本系统以Atmega88 单片机和CC1100 射频收发模块为实现整个系统的硬件结构以及软件流程的设计。同时对整个系统的工作原理、通信方式进行了深入的分析。
1 前言
抄表收费方式初采用的是手工操作,不但费时、费力,费用过高,还存在安全隐患等弊端。上世纪八十年代,国外已开始采用有线IC 卡预付费抄表方式来解决了传统抄表存在的费时、费力、安全隐患多的问题,但仍存在抗干扰能力差、造价高等问题; 九十年代无线抄表方式的应用则解决绝大部分传统手工抄表问题,如掌上抄表,它的特点是大容量、高效率,缺点是无法实时监控用户状况。近几年,ZigBee 技术具有的低能耗、低功率、高扩充性以及免频段使用费等优势,为无线抄表的发展提供了一种新的研究方向。基于ZigBee 技术的无线抄表系统在通信方面具有较高的性价比,并且由于自身采用无线通信方式,不需要布线,因此施工也比较容易。目前,我国普遍采用有线IC 卡预付费抄表或基于GPRS/CDMA 无线远程抄表来完成家庭电表的数据抄收,从日常使用中得知,该抄表系统存在着以下弊端:
① 抗干扰能力脆弱,开放的读写窗口易受外界攻击;② 价格高、寿命短、综合效益差且使用风险大;③ 能耗过大,不符合"节能降耗"的要求。
因此,为克服上述诸多缺点,迫切需要加快ZigBee 技术在无线抄表领域的研制。本文拟采用ZigBee 技术的星形网络、Atmega-88 单片机和CC1100 射频收发模块为设计一套无线抄表系统。
2 基于ZigBee 技术无线抄表系统
2.1 系统整体结构设计
本系统描述的是在一个局部范围内采用ZigBee 的无线数据传输技术, 把三表数据收集到一个数据集中器中, 然后借助GPRS 远程的无线通讯技术, 把获得的数据信息送到数据管理中心,同时,数据管理中心可访问和控制任何一个在ZigBee 网络中的设备,来实现远程控制等功能。系统的整体结构如图1 所示:
本抄表系统包括:三表用户终端、数据采集终端、数据集中器和数据管理中心四部分。
1)三表用户终端。
用户终端实时记录表计的数据, 并存储于EEPROM 里面。
当数据中心发出抄表命令时, 用户终端将各自存储的数据从EEPROM 里面提取出来,通过ZigBee 无线通讯网络发送给数据采集终端。用户终端要完成用户数据的计算、存储和与上层通讯,是整个无线抄表系统的基础。
2)数据采集终端。
数据采集终端实际上是用户终端和数据集中器中间的一个桥梁,它的主要功能是把用户终端的数据传送给数据集中器;并且当接收到上层的命令时, 数据采集终端能够向用户终端发出抄表或者断电的命令。
3)数据集中器。
数据集中器是整个网络的发起者,管理整个网络的深度,担当ZigBee 网络中的协调器的角色,主要任务就是收集数据采集终端发出的信息,存储本地,经过处理后,通过GPRS 模块把数据发送到数据管理中心。同时,能够接收和解析从数据管理中心传来的命令信息,来控制整个的ZigBee 网络。
4)数据管理中心。
数据管理中心可以上网,有数据库管理系统,接收分析来自从数据集中器的信息,同时,能够通过网络发出命令信息,被数据集中器接收。主要功能就是,数据存储和接收,远程控制。
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参考文献:
[1]. Atmega88 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/Atmega88+_144570.html.
[2]. CC1100 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/CC1100+_1132259.html.
[3]. GPRS datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/GPRS+_1594650.html.
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