一種基于ZigBee技術(shù)的無線抄表系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于ZigBee技術(shù)的無線抄表系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)應用層；所述數(shù)據(jù)采集層包括多個電表以及至少一個用于連接多個電表的采集器；所述數(shù)據(jù)傳輸層包括至少一個中繼器和一個集中器；所述數(shù)據(jù)應用層包括網(wǎng)絡服務器、上位控制主機和數(shù)據(jù)庫。本無線抄表系統(tǒng)在ZigBee短距離無線網(wǎng)絡技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合CDMA/GPRS遠距離無線網(wǎng)絡技術(shù)，實現(xiàn)無線抄表網(wǎng)絡的自組網(wǎng)功能，可根據(jù)抄表用戶的不同分布，靈活地構(gòu)建抄表的無線網(wǎng)絡，集中抄表范圍廣，而且便于安裝和維護，可大大降低系統(tǒng)的建設成本，提高無線抄表系統(tǒng)的自動化程度。
【專利說明】—種基于ZigBee技術(shù)的無線抄表系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種無線抄表系統(tǒng)，特別是涉及一種基于ZigBee技術(shù)的無線抄表系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，居民用電和工業(yè)用電的數(shù)量與范圍不斷擴展，用電量也隨之快速上漲。如何準確、及時、方便地對用戶電表電量進行抄讀與管理，實現(xiàn)電力抄表的自動化、網(wǎng)絡化和規(guī)范化，是供電管理部門所面臨的新挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的抄表方式是依靠抄表員定期到各家各戶抄讀用電數(shù)據(jù)，由于勞動強度大、工作量大等原因，往往會造成抄表不及時、抄表數(shù)據(jù)出錯等問題。同時抄表員在抄表過程中可能存在隨意性，造成用戶實際用電量與結(jié)算電量存在較大的誤差。這些不足之處都會給供電管理部門造成難以對用戶用電情況進行有效監(jiān)管的不利局面。隨著峰谷計費、預付費等便民新業(yè)務的開展，這種高成本、低效率、出錯率高的抄表方式已不適應現(xiàn)代抄表系統(tǒng)的發(fā)展。正是這種背景下，自動抄表技術(shù)應運而生，并在實際的應用中不斷地完善、發(fā)展。
[0003]現(xiàn)有的抄表系統(tǒng)和技術(shù)方法中主要包括有線抄表系統(tǒng)、掌上抄表系統(tǒng)和無線抄表系統(tǒng)，其中有線抄表系統(tǒng)增加了綜合布線的費用和難度，降低了系統(tǒng)的應用靈活性，因此有線抄表系統(tǒng)已難以廣泛的推廣和應用；掌上抄表系統(tǒng)需抄表部門用掌上抄表器抄取數(shù)據(jù)，抄取數(shù)據(jù)不易管理且只能抄取少量數(shù)據(jù)，其自動化程度低，限制了應用范圍；現(xiàn)有的無線抄表系統(tǒng)雖然采用無線收發(fā)設備傳輸數(shù)據(jù)，不需要專門架線，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可節(jié)省人力和物力，相對有線抄表系統(tǒng)和掌上抄表系統(tǒng)更有應用優(yōu)勢，但是其制備成本高，抄表范圍小。
實用新型內(nèi)容
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種基于ZigBee技術(shù)的無線抄表系統(tǒng)，可實現(xiàn)遠距離、大范圍無線抄表，進而提高抄表系統(tǒng)的自動化程度。
[0005]本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種基于ZigBee技術(shù)的無線抄表系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)應用層；
[0007]所述數(shù)據(jù)采集層包括多個電表以及至少一個用于連接多個電表的采集器，所述電表內(nèi)置有用于將電表的轉(zhuǎn)動信號轉(zhuǎn)換為電脈沖信號的霍爾傳感器，以及用于對電脈沖信號進行調(diào)制的信號調(diào)理電路；所述采集器內(nèi)置有用于對電脈沖信號進行存儲和處理操作的微處理器模塊和用于將電表數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)傳輸層的ZigBee通信模塊；
[0008]所述數(shù)據(jù)傳輸層包括至少一個中繼器和一個集中器，所述中繼器設置有用于數(shù)據(jù)的路由中繼轉(zhuǎn)發(fā)的ZigBee通信模塊，所述集中器包括用于匯聚所有電表的電表數(shù)據(jù)的ZigBee通信模塊、用于進行ZigBee無線網(wǎng)絡與遠程無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的主控制器、用于通過遠程無線網(wǎng)絡將電表數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)應用層的無線數(shù)據(jù)傳輸裝置，所述集中器、中繼器、采集器通過其各自的ZigBee通信模塊進行無線數(shù)據(jù)通訊；[0009]所述數(shù)據(jù)應用層包括網(wǎng)絡服務器、上位控制主機和數(shù)據(jù)庫，所述網(wǎng)絡服務器通過遠程無線網(wǎng)絡連接無線數(shù)據(jù)傳輸裝置并接收無線數(shù)據(jù)傳輸裝置上傳的數(shù)據(jù)，所述網(wǎng)絡服務器分別與上位控制主機、數(shù)據(jù)庫連接。
[0010]進一步，所述采集器設置有采用RS485標準的串行通信接口，所述串行通信接口通過RS485總線與多個電表連接。
[0011]進一步，所述主控制器設有暫時存儲數(shù)據(jù)的Flash儲存器和備份電表數(shù)據(jù)的SD卡。
[0012]進一步，所述無線數(shù)據(jù)傳輸裝置為GPRS通信模塊或CDMA通信模塊。
[0013]本實用新型的有益效果是:本實用新型采用的一種基于ZigBee技術(shù)的無線抄表系統(tǒng)，在ZigBee短距離無線網(wǎng)絡技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合CDMA/GPRS遠距離無線網(wǎng)絡技術(shù)，實現(xiàn)無線抄表網(wǎng)絡的自組網(wǎng)功能，可根據(jù)抄表用戶的不同分布，靈活地構(gòu)建抄表的無線網(wǎng)絡，集中抄表范圍廣，而且便于安裝和維護，可大大降低系統(tǒng)的建設成本，提高無線抄表系統(tǒng)的自動化程度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]以下結(jié)合附圖和實例對本實用新型作進一步說明。
[0015]圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0016]圖2是本實用新型所述電表與采集器的連接方式示意圖；
[0017]圖3是本實用新型所述集中器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]參照圖1至圖3，本實用新型的一種基于ZigBee技術(shù)的無線抄表系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)應用層。
[0019]所述數(shù)據(jù)采集層包括多個電表I以及至少一個用于連接多個電表I的采集器2，所述電表I內(nèi)置有用于將電表I的轉(zhuǎn)動信號轉(zhuǎn)換為電脈沖信號的霍爾傳感器8，以及用于對電脈沖信號進行調(diào)制的信號調(diào)理電路15 ;所述采集器2內(nèi)置有用于對電脈沖信號進行存儲和處理操作的微處理器模塊9和用于將電表數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)傳輸層的ZigBee通信模塊10。本實用新型的無線抄表系統(tǒng)只需在普通的機械式電表上加裝霍爾傳感器8以及信號調(diào)理電路15，即能達到智能電表的效果，改裝成本低廉，從而降低系統(tǒng)的成本。其中霍爾傳感器8根據(jù)電表鋁盤的轉(zhuǎn)動圈數(shù)，將轉(zhuǎn)動信號轉(zhuǎn)化為電脈沖信號，信號調(diào)理電路15對此電脈沖信號進行放大、濾波、整流處理以提高數(shù)據(jù)處理的精度，并把數(shù)據(jù)傳輸至采集器進行運算處理。所述采集器2設置有采用RS485標準的串行通信接口，所述串行通信接口通過RS485總線與多個電表I物理連接。采集器2內(nèi)置的微處理器模塊9為內(nèi)帶Flash存儲的單片機STC89C52，微處理器模塊9對采集到的電表的電脈沖信號進行處理以及電量計量，得到的電表數(shù)據(jù)暫存在微處理器模塊9的Flash存儲器中，當接收到集中器4的上傳命令后，通過ZigBee通信模塊10把電表數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)傳輸層，該采集器2的ZigBee通信模塊10按照ZigBee通信協(xié)議對電表數(shù)據(jù)進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，ZigBee數(shù)據(jù)傳輸中的幀結(jié)構(gòu)為幀頭、地址碼、數(shù)據(jù)和幀尾。
[0020]所述數(shù)據(jù)傳輸層包括至少一個中繼器3和一個集中器4，所述中繼器3設置有用于數(shù)據(jù)的路由中繼轉(zhuǎn)發(fā)的ZigBee通信模塊10，所述集中器4包括用于匯聚所有電表的電表數(shù)據(jù)ZigBee通信模塊10、用于進行ZigBee無線網(wǎng)絡與遠程無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的主控制器11、用于通過遠程無線網(wǎng)絡將電表數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)應用層的無線數(shù)據(jù)傳輸裝置12，所述主控制器11設有暫時存儲數(shù)據(jù)的Flash儲存器13和備份電表數(shù)據(jù)的SD卡14 ;所述無線數(shù)據(jù)傳輸裝置12為GPRS通信模塊或CDMA通信模塊，集中器4通過GPRS/CDMA網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)應用層；所述集中器4、中繼器3、采集器2通過其各自的ZigBee通信模塊10進行無線數(shù)據(jù)通訊。所述中繼器3主要實現(xiàn)網(wǎng)絡深度的拓展及子節(jié)點的管理，以保證采集器2數(shù)據(jù)能夠順暢地傳送到集中器4上；集中器4是ZigBee網(wǎng)絡與GPRS/CDMA網(wǎng)絡的接口，進行ZigBee網(wǎng)絡與GPRS/CDMA網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
[0021]所述數(shù)據(jù)應用層包括網(wǎng)絡服務器5、上位控制主機6和數(shù)據(jù)庫7，所述網(wǎng)絡服務器5通過遠程無線網(wǎng)絡連接無線數(shù)據(jù)傳輸裝置12并接收無線數(shù)據(jù)傳輸裝置12上傳的數(shù)據(jù)，所述網(wǎng)絡服務器5分別與上位控制主機6、數(shù)據(jù)庫7連接。所述上位控制主機6為用戶提供訪問ZigBee自動抄表網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)的界面，并將所有數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫7中，為用戶提供數(shù)據(jù)查詢、分析、報表生成等服務。
[0022]本實用新型在實際應用中，居民樓的每一樓層均安裝有采集器2，每個采集器2通過RS485總線連接樓層內(nèi)的多個居民電表I，用以暫存并無線上傳樓層的電表數(shù)據(jù)以及接收設定參數(shù)。每一棟居民樓設置有一個中繼器3，用于對樓棟內(nèi)各樓層采集器2采集的電表數(shù)據(jù)進行中繼和轉(zhuǎn)發(fā)，保證無線抄表網(wǎng)絡穩(wěn)定暢通。所述集中器4設置在小區(qū)的電力管理中心，其與小區(qū)內(nèi)的中繼器3進行直接通信，用于匯聚整個小區(qū)無線抄表網(wǎng)絡中所有儀表的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)通過GPRS/CDMA無線網(wǎng)絡輸送到集抄中心。集抄中心通過網(wǎng)絡服務器5接收集中器4上傳的電表數(shù)據(jù)，上位控制主機6對電表數(shù)據(jù)進行集中管理和綜合應用，并將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫7中。
[0023]以上所述，只是本實用新型的較佳實施例而已，本實用新型并不局限于上述實施方式，只要其以相同的手段達到本實用新型的技術(shù)效果，都應屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于ZigBee技術(shù)的無線抄表系統(tǒng),其特征在于,包括數(shù)據(jù)米集層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)應用層； 所述數(shù)據(jù)采集層包括多個電表(I)以及至少一個用于連接多個電表(I)的采集器(2)，所述電表(I)內(nèi)置有用于將電表(I)的轉(zhuǎn)動信號轉(zhuǎn)換為電脈沖信號的霍爾傳感器(8),以及用于對電脈沖信號進行調(diào)制的信號調(diào)理電路(15);所述采集器(2)內(nèi)置有用于對電脈沖信號進行存儲和處理操作的微處理器模塊(9)和用于將電表數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)傳輸層的ZigBee通信模塊(10)； 所述數(shù)據(jù)傳輸層包括至少一個中繼器(3)和一個集中器(4)，所述中繼器(3)設置有用于數(shù)據(jù)的路由中繼轉(zhuǎn)發(fā)的ZigBee通信模塊(10)，所述集中器(4)包括用于匯聚所有電表的電表數(shù)據(jù)的ZigBee通信模塊(10)、用于進行ZigBee無線網(wǎng)絡與遠程無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的主控制器(11)、用于通過遠程無線網(wǎng)絡將電表數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)應用層的無線數(shù)據(jù)傳輸裝置(12)，所述集中器(4)、中繼器(3)、采集器(2)通過其各自的ZigBee通信模塊(10)進行無線數(shù)據(jù)通訊； 所述數(shù)據(jù)應用層包括網(wǎng)絡服務器(5)、上位控制主機(6)和數(shù)據(jù)庫(7)，所述網(wǎng)絡服務器(5)通過遠程無線網(wǎng)絡連接無線數(shù)據(jù)傳輸裝置(12)并接收無線數(shù)據(jù)傳輸裝置(12)上傳的數(shù)據(jù)，所述網(wǎng)絡服務器(5)分別與上位控制主機(6)、數(shù)據(jù)庫(5)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ZigBee技術(shù)的無線抄表系統(tǒng)，其特征在于:所述采集器(2)設置有采用RS485標準的串行通信接口，所述串行通信接口通過RS485總線與多個電表(I)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ZigBee技術(shù)的無線抄表系統(tǒng)，其特征在于:所述主控制器(11)設有暫時存儲數(shù)據(jù)的Flash儲存器(13)和備份電表數(shù)據(jù)的SD卡(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ZigBee技術(shù)的無線抄表系統(tǒng)，其特征在于:所述無線數(shù)據(jù)傳輸裝置(12)為GPRS通信模塊或CDMA通信模塊。
【文檔編號】G08C17/02GK203573481SQ201320740643
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】曾軍英, 甘俊英, 翟懿奎, 胡文文 申請人:五邑大學