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無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)，是一組基于IEEE 802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)研制開發(fā)的有關(guān)組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的技術(shù)。它支持3種主要的自組織無線網(wǎng)絡(luò)類型，即星狀網(wǎng)、集群樹狀網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)三種拓?fù)�。網(wǎng)狀網(wǎng)是一種高可靠性的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)狀網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。
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圖1 WSN網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
本文研究的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)集中抄表系統(tǒng)采用網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)用戶采集器與集中器間的數(shù)據(jù)通信，通過CDMA/GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)集中器與抄表中心之間的數(shù)據(jù)傳輸。
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圖2 無線抄表系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖
上層通信以電力局中心的系統(tǒng)主站為中心，通過GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)與分散于各物業(yè)小區(qū)的集中器連接，形成1對(duì)N的連接形式，實(shí)現(xiàn)集中器和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線連接;下層通信包括集中器對(duì)電表參數(shù)的采集、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)，以及轉(zhuǎn)發(fā)上位機(jī)下達(dá)的指令和對(duì)電表進(jìn)行控制操作等。出于成本與通信可靠性的考慮，設(shè)計(jì)了采集器。每棟居民樓設(shè)置一個(gè)采集器，電表通過RS-485總線與采集器進(jìn)行通信，采集器通過WSN終端節(jié)點(diǎn)與小區(qū)中心的WSN中心節(jié)點(diǎn)及集中器進(jìn)行通信。示意圖如圖3所示。
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圖3 無線抄表系統(tǒng)總體示意圖
采用低成本的WSN組網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)組建了一個(gè)無線傳輸信道，縮短了單段的傳輸距離，削弱了信道衰減與干擾的影響，提高了信道傳輸?shù)姆�(wěn)定性。
該無線抄表系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
● 電表抄錄數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確，系統(tǒng)的傳輸容量大。
● 可對(duì)電表設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、參數(shù)調(diào)整、開關(guān)等控制操作。
● 安裝、維護(hù)方便，不需要進(jìn)行專門布線。
● 集中抄表范圍廣，GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，WSN技術(shù)使擴(kuò)容無限制。
系統(tǒng)主要功能
系統(tǒng)通過電能表的RS-485總線數(shù)據(jù)接口或脈沖信號(hào)方式傳輸給采集器。采集器巡檢各電能表RS-485總線數(shù)據(jù)或接收到多路脈沖信號(hào)后進(jìn)行處理或計(jì)數(shù)，并將結(jié)果存儲(chǔ)。
集中器可以定時(shí)或?qū)崟r(shí)的對(duì)下轄的采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)抄收，并進(jìn)行存儲(chǔ)。當(dāng)上級(jí)設(shè)備—管理中心計(jì)算機(jī)調(diào)用數(shù)據(jù)時(shí)，則將所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)打包送上。管理中心計(jì)算機(jī)可以對(duì)集中器，并通過集中器對(duì)采集終端進(jìn)行各種操作。
● 電能表管理：設(shè)置電能表原始參數(shù)、地址、費(fèi)率及其狀態(tài)。
● 費(fèi)率管理：可任意設(shè)定多種費(fèi)率。
● 小區(qū)管理：對(duì)各小區(qū)設(shè)置通信參數(shù)。
● 用戶管理：管理和控制每個(gè)單位的用量、時(shí)間等;管理用戶的結(jié)算方式等。
● 系統(tǒng)管理功能：管理操作人員及其權(quán)限;各種系統(tǒng)安裝數(shù)據(jù)，各種通信設(shè)置。
● 定時(shí)抄表功能：對(duì)系統(tǒng)所有表計(jì)進(jìn)行定時(shí)抄表，每天最少抄一次，抄表次數(shù)可設(shè)定并保留末次抄表數(shù)據(jù)。
● 實(shí)時(shí)抄表功能：實(shí)時(shí)抄取任一表記當(dāng)前數(shù)據(jù)及狀態(tài)。
● 自動(dòng)校時(shí)功能：定時(shí)抄表時(shí)自動(dòng)較正系統(tǒng)內(nèi)裝置的時(shí)間。
● 斷線檢測(cè)功能：信號(hào)線接觸不良或斷線時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)顯示。
CDMA/GPRS無線傳輸模塊就近與集中器RS-232端口或小區(qū)中心管理計(jì)算機(jī)的串口直接相接，通過CDMA/GPRS網(wǎng)絡(luò)與供電局鏈接于互聯(lián)網(wǎng)的中心管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
總結(jié)
智能遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)節(jié)省時(shí)間、人力、物力、提高工作效率，降低物業(yè)成本，準(zhǔn)確及時(shí)地將住戶所使用的電表數(shù)據(jù)顯示出來，為實(shí)現(xiàn)小區(qū)科學(xué)、系統(tǒng)的物業(yè)管理提供了有效的解決方法。智能遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的核心是提供了一個(gè)控制信號(hào)采集和數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠脚_(tái)，可遠(yuǎn)程對(duì)電表進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障判斷。該系統(tǒng)可用于對(duì)水表、氣表等其他儀表的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
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