基于ZigBee技术的无线电力抄表整体方案

一、方案技术要求

同样是无线抄表系统，相对于电表而言，水表、气表的抄表系统存在更多的技术难题，这主要体现在抄表终端的设计上，归纳起来，水表、气表的抄表终端必须解决以下几个方面的技术要求：

供 电

由于水表、气表的抄表终端采用电池供电，因此，对功耗要求非常苛刻，一般而言，电池的使用时间至少要在3～6年，这取决于电池的容量、设备的耗电情况、设备的运行要求等等因素。

成 本

无论是家庭用户，还是企业用户，抄表终端的成本始终是绕不开的话题，特别是家庭用户，对于成本更为敏感。这里的成本包括两个部分：第一，一次性改造或者安装的成本;第二，系统的运行成本。最好的方案应当是一次性投入的成本尽可能低，运行成本没有或者非常低。

对表的故障检测

人工抄表除了抄读表的读数外，同时还担负着检查表工作是否正常的任务。如果改为自动抄表系统，那么该系统应当也具备对表故障的自动检测功能。当然，这需要表与抄表终端的配合才能实现。

通信可靠性

这是无线抄表系统的最基本的要求，但同时又是不很容易解决定问题。

无线网络的自组织、自愈功能

自组织：无需人工干预，网络节点能够感知其他节点的存在，并确定连接关系，组成结构化的网络;

自愈功能：增加或者删除一个节点，节点位置发生变动，节点发生故障等等，网络都能够自我修复，并对网络拓扑结构进行相应地调整，无需人工干预，保证整个系统仍然能正常工作。

具备自组织、自愈能力的自动抄表网络才是最理想的网络， zigbee技术能够很好地支持这种智能型的网络。

二、基于ZigBee技术的无线抄表系统方案

通过前面对自来水抄表系统的技术要求分析，结合zigbee技术特点和技术优势，采用zigbee技术来实现水表的无线抄表是一个非常理想的解决方案。 在实际应用中，我们选择了将zigbee技术与GPRS/CDMA结合起来，根据抄表用户的不同分布，来灵活地构建抄表的无线网络。

对于每个抄表终端而言，要求超低功耗、低成本(包括设备成本、运行成本)，并且数据的传输速率不高，对于居民小区的抄表，抄表终端通常分布较密集、距离较近，zigbee技术可以很好地满足这些要求;

终端采集的数据需要送到自来水公司的集抄管理中心，这可以通过GPRS/CDMA网络来实现，它无距离限制，且无需网络规划、几乎不需要维护;

所构建的zigbee网络既可以是星形拓扑，也可以是网状网络拓扑，不论是哪种拓扑结构的zigbee网络，根据实际的组网需要，设计合理的网络结构。

ZigBee无线自来水表抄表系统解决方案—系统拓扑图


采用MESH网状网络结构，保证数据传输的可靠性

每幢单元楼设置一个ZIGBEE远端节点

一个小区设置一个ZIGBEE中心节点

ZIGBEE中心节点数据通过GPRS/CDMA或ADSL上传到集抄中心

ZigBee自来水抄表系统--单元楼结构图


每楼层水表通过RS485总线连接ZIGBEE远端节点

每幢单元楼设置一个ZIGBEE远端节点，负责数据收发或作路由器

ZIGBEE远端节点上传到ZIGBEE中心节点

三、Zigbee技术方案优势

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。

目前市场上的无线抄表系统大致可分为基于无线数传模块、基于GPRS/CDMA数字蜂窝网络、或者是二者结合等几种方式，从

应用角度而言，都存在以下一种或几种问题：

◆ 使用成本较高

GPRS/CDMA数据传输需要付费，对于家庭水表抄表来说，系统的运行成本很高;

◆ 网络的自管理能力有限

采用无线数传模块，除了数据轮询时间随节点数增加而线形增加外，所组建的无线网络的自管理功能非常有限，增加或者减少节点，都需要人工去修改相应的数据库配置;节点出现故障，也常常需要人工去诊断等等;

抄表终端的供电问题难以很好地解决，由于抄表终端难以做到极低功耗，所以供电问题始终是一个瓶颈。

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