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基于ZigBee技術(shù)的無線抄電表系統(tǒng)設(shè)計(jì) (2)———基于ZigBee技術(shù)的無線抄電表系統(tǒng)設(shè)計(jì) (2)

3.2 系統(tǒng)功能介紹:

  1. DCT采集功能:

  (1) DCT電源部分:采用兩節(jié)五號(hào)電池,一次更換可以維持半年至兩年。

  (2) DCT數(shù)據(jù)表存儲(chǔ)器:這部分要有一定的空間存放數(shù)據(jù),當(dāng)數(shù)據(jù)量較少時(shí),可以利用芯片的Flash存放,如果數(shù)據(jù)量較大,可以留個(gè)備用接口,可對(duì)容量進(jìn)行擴(kuò)展。

  (3) DCT計(jì)時(shí)系統(tǒng):

  a.主要提供時(shí)鐘進(jìn)行等間隔取樣和啟動(dòng)預(yù)設(shè)任務(wù)和程序。

  b.可以通過遙控指令進(jìn)行校正。

  (4) DCT脈沖采集接口:與電能表相連的DCT應(yīng)設(shè)一個(gè)緩沖界面,通過這個(gè)界面,可以切換到不同型號(hào)電能表,使可對(duì)多種電能表進(jìn)行脈沖采集,轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)度數(shù)。

  (5) 采集方式:可以定期采集,也可以在接到控制中心命令后進(jìn)行隨機(jī)采集,與電能表連接的 DCT可以隨機(jī)采集脈沖。

  (6) 外設(shè)接口:可以讓相關(guān)人員直接用手提電腦連接控制器,進(jìn)行檢測(cè)和排除故障等功能。

  2. 無線發(fā)送、接收功能:工作站每隔一段時(shí)間后定期實(shí)現(xiàn)對(duì)其范圍內(nèi)的采集點(diǎn)進(jìn)行信息的傳遞和匯集。

  (1)各個(gè) DCT可看作節(jié)點(diǎn),通過無線Zigbee逐次節(jié)點(diǎn)來傳輸信息;每個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)異常,都可以通過外設(shè)接口進(jìn)行處理。考慮到住區(qū)范圍可能大于ZigBee無線通信的距離,所以對(duì)于規(guī)模較大的區(qū)域,設(shè)置多個(gè) DCT,把數(shù)據(jù)往上一級(jí)傳送,然后送到工作站,最后到達(dá)控制中心。

  (2)發(fā)送:第一個(gè)節(jié)點(diǎn)指向第二個(gè)節(jié)點(diǎn),當(dāng)?shù)诙€(gè)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)無效時(shí),第一個(gè)節(jié)點(diǎn)指向第三個(gè)節(jié)點(diǎn),以此類推;即對(duì)同伴 ID寄存器的 ID呼叫,如果A沒有回答,呼叫 B;B也沒有回答,呼叫 C;如果沒有回答,要把狀態(tài)寫到狀態(tài)寄存器。

  (3) 第一個(gè)節(jié)點(diǎn)呼叫第二個(gè)節(jié)點(diǎn),發(fā)送呼叫信號(hào)判斷第二個(gè) DCT狀態(tài)是否有效:

  a.有效:發(fā)送呼叫第一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)答信號(hào)。

  b.無效:發(fā)送失敗應(yīng)答信號(hào)、并傳輸?shù)诙€(gè)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)和第三個(gè)節(jié)點(diǎn) ID給第三節(jié)點(diǎn)。

  (4) 接收應(yīng)答信號(hào):

  a.傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)答信號(hào):向第二節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)。

  b.失敗的應(yīng)答信號(hào):當(dāng)超過預(yù)定時(shí)間沒有收到應(yīng)答,重發(fā);重發(fā)超過 5次,就判定失敗,存儲(chǔ)第二個(gè)節(jié)點(diǎn)狀態(tài),向第三節(jié)點(diǎn)發(fā)送呼叫信號(hào)。

  (5) 接收數(shù)據(jù):

  a.誤差檢測(cè)。

  b.出錯(cuò)處理。

  (6) 傳輸數(shù)據(jù)完畢,指示該 DCT清空。

3.節(jié)點(diǎn)功能:

  (1)  采集以及存儲(chǔ):通過計(jì)時(shí)器以及脈沖輸入計(jì)數(shù)器記錄在單位時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)足夠的儲(chǔ)存空間儲(chǔ)存未上交的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)發(fā)送并得到確認(rèn)后,自動(dòng)清空儲(chǔ)存空間,繼續(xù)記時(shí)。

  (2) 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的發(fā)送:為了不引起數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的數(shù)據(jù)沖突,每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置不同的固定的發(fā)送時(shí)間。發(fā)送數(shù)據(jù)包括以下內(nèi)容:發(fā)送源ID,數(shù)據(jù)類型,目標(biāo)ID,數(shù)據(jù)/控制字段,校驗(yàn)字段。具有發(fā)送列表,規(guī)定出固定可能的轉(zhuǎn)發(fā)對(duì)象。使用三次握手保證數(shù)據(jù)的正確傳送。

  (3) 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的接受:節(jié)點(diǎn)擁有接受工作站命令以及中轉(zhuǎn)其他節(jié)點(diǎn)信息功能,設(shè)計(jì)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)以及轉(zhuǎn)發(fā)表,規(guī)定具體數(shù)據(jù)接受,轉(zhuǎn)發(fā)以及拋棄。遇到堵塞節(jié)點(diǎn)上交異常消息。

  (4) 與工作站相連的收發(fā)節(jié)點(diǎn)能定時(shí)發(fā)送檢測(cè)信號(hào),觀察各節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀況,并上交具體故障點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)與工作站以串口方式連接。

  4. 網(wǎng)絡(luò)傳輸功能:控制中心能對(duì)內(nèi)部局域網(wǎng)的所有工作站匯集信息進(jìn)行 TCP/IP傳輸、存儲(chǔ)。

  (1)各個(gè)工作站通過局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)至控制中心:

  a. 建立 NFS(網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng));

  b. 建立主機(jī)(控制中心)、客戶端(工作站)應(yīng)用程序。

  (2)控制中心建立數(shù)據(jù)庫,存儲(chǔ)所有工作站的信息。

  5. 控制中心數(shù)據(jù)庫查詢功能:

  (1) 查詢管理:按 ID查詢、出錯(cuò)狀態(tài)查詢,對(duì)數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)能進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)覽。

  (2) 統(tǒng)計(jì)功能:按照具體的條件進(jìn)行統(tǒng)計(jì),對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果能進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)覽。

  (3) 控制中心通過數(shù)據(jù)庫可查詢所有數(shù)據(jù)源的ID、狀態(tài)和數(shù)值。

  (4) 員工管理:?jiǎn)T工信息添加、修改、刪除、權(quán)限設(shè)置等。

  (5) 權(quán)限管理:

  a.最高權(quán)限:對(duì)數(shù)據(jù)庫有全權(quán)控制,該權(quán)限無法通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入,須在控制中心才能行使該職能。

  b.一般權(quán)限:需驗(yàn)證登錄,用戶可通過瀏覽器進(jìn)入控制中心瀏覽數(shù)據(jù)庫相關(guān)記錄,但不能修改。

  6. 數(shù)據(jù)源狀態(tài)監(jiān)測(cè):通過 4字節(jié)(32位)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)當(dāng)前狀態(tài)的定義。

  

4.結(jié)束語

  本文介紹了一種基于 ZigBee技術(shù)的無線抄電表系統(tǒng),該系統(tǒng)采用的ZigBee技術(shù)具有協(xié)議簡(jiǎn)單,成本低,傳輸可靠,數(shù)據(jù)安全性高,雙向無線通信技術(shù)等優(yōu)點(diǎn)。不過CC2430可能由于功率的限制,傳輸距離還有待提高。個(gè)人水平經(jīng)驗(yàn)所限,還有許多可以進(jìn)一步完善地方,特別是網(wǎng)絡(luò)接口部分。

  本文的創(chuàng)新點(diǎn):實(shí)現(xiàn)一個(gè)能完成基本無線網(wǎng)絡(luò)通信的系統(tǒng) ,;實(shí)現(xiàn)單片機(jī)通過RS232接口與微機(jī)的通信,使整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)可以傳送到微機(jī)上,并通過TCP/IP協(xié)議送到數(shù)據(jù)中心;而且該系統(tǒng)前期投入少,日常維護(hù)成本很低,它適合于遠(yuǎn)程無線抄電表系統(tǒng)。