ZIGBEE无线模块在煤气表集抄系统中的应用
供稿：上海悦动电子科技有限公司
- 关键词：电机,流量计,直流调速,工控
- 作者：www.yudon.com
- 摘要：本文主要介绍了基于ZIGBEE网状网的无线网络的煤气表集抄方案。
一、应用需求 在煤气表抄表系统的信息化过程中，户表数据的自动抄送及免入户抄表具有十分重要的意义，也是行业单位迫切想要解决的问题，因为煤气表数据抄送的准确性、及时性，直接影响煤气表抄表系统的信息化水平、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煤气表抄表系统的技术和应用的不断发展。 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，可以为煤气表的无线抄表提供很好的解决方案。 二、技术要求 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。 同样是无线抄表系统，相对于电表而言，煤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，纳起来，煤气表的抄表终端必须解决以下几个方面的技术要求 l 供 电 由于煤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。 l 防 水 煤气表所处的特殊环境总是与水、潮湿分不开的，因此，抄表终端必须在防潮、防水方面仔细考虑，要能够在这样的环境下长时间正常工作。 l 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。 l 对煤气表的故障检测 人工抄表除了抄读煤气表读数外，同时还担负着检查煤气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煤气表故障的自动检测功能。当然，这需要煤气表与抄表终端的配合才能实现。 l 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。 l 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。 三、Zigbee技术简介 zigbee是一种无线连接技术的商业化命名，该无线连接技术主要解决低成本、低功耗、低复杂度、低传输速率、近距离的设备联网应用。 国际上，IEEE802.15.4工作组及zigbee联盟共同致力于该无线连接技术的推广工作，其中，IEEE802.15.4工作组主要负责制定zigbee物理层及MAC层的协议，其余协议主要参照和采用现有标准，以便于今后不同厂商设备的互联互通； zigbee联盟则负责高层应用及市场推广工作。而于2002年成立的zigbee联盟如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司的加入。目前，Freescale、TI等国际巨头都已推出了比较成熟的zigbee开发平台。 ZigBee标准基于802.15.4协议栈而建立，具备了强大的设备联网功能，它支持三种主要的自组织无线网络类型，即星型结构、网状结构(Mesh)和簇状结构(Cluster tree)，特别是网状结构，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。 图一 ZIGBEE星型网络结构 星型网络结构特点 支持点对点、点对多点通信 中心节点为ZIGBEE协调器，终端节点为ZIGBEE终端设备 所有数据经过中心节点 适合圆形分散、距离较近的设备联网
