基于Zigbee技術的遠程抄表系統設計

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基于Zigbee技術的遠程抄表系統設計

胡曉珍,杜玉杰,劉江,葉棚超
（中電投江西公司洪門水電廠,江西鷹潭335000）

本設計為基于Zigbee技術的遠程抄表系統設計，它是根據水電站生產現場未來無人值守的需求而設計的。該設計包括設計要求、設計思路和設計方案三個部分，尤其是設計方案部分，是基于低速率、低功耗、短距離、低復雜性的無線接入Zigbee技術設計的，并配合相關遠程軟件最終實現遠程抄表。

Zigbee技術；遠程抄表；系統設計

1　引言

由于科學的不斷進步，生產運行方式也在不斷發生變化，現如今變電站無人值守應成為主流，水電廠也在向這個方面發展。傳統的水電站運行生產過程中，最常見的就是電能抄表，為了解決這方面的問題，我們采用Zigbee技術進行現場的電能數據的無線傳輸，該技術具有功耗低、成本低、性能高、體積小等優點，輔助相關遠程軟件，便可以實現電能的遠程抄表。

2　設計要求

根據電站的實際需要求，遠程抄表系統需要支持對全廠各個電表的監控管理。主要包括以下幾項功能：

（1）實時抄表：實時抄收任一時間各電表的數據，如：

正向電量：有功—總、尖、峰、谷、平、需量；

無功—感性無功（I）、容性無功（IV）。

反向電量：有功—總、尖、峰、谷、平、需量；

無功—感性無功（III）、容性無功（II）。

其它數據：電壓（Ua、Ub、Uc）、電流（Ia、Ib、Ic）可根據實際需要增加。

（2）電能表監測功能：當電能表傳輸信號故障時，系統能自動提示。

以“能法之士”“英雄”為理想人格的法家人格［5］。法家的理想人格是基于對社會現實的深刻洞察提出的?；谏鐣F實和人生世相的深刻認識，以韓非為代表的法家重視法、術、勢，設計了一套理想型的政治性人格，即“英雄”。法家的理想人格是非常務實的，其理想的“英雄”人格修養的方法有“貴法”“重勢”等 ，治世崇拜英雄，亂世呼喚英雄，其理想人格的特征鼓勵了人們建功立業的激情。法家人格在古代社會也難能可貴的體現出一種符合現代社會標準的法理觀念。其理想人格體現出務實、改革、創新的人格特質，為當代人的人格修養提供了啟示。

（3）成本低，系統運行不需要另外支付通信的相關費用。

（4）抄表工作簡化，任何有權限的人員無論在何處登陸系統都可以對電表的數據進行抄錄。

3　設計思路

在各電表處安裝一塊Zigbee數據采集模塊（多點表集中處可公用一塊采集模塊），用于采集各電表的數據，然后通過Zigbee具有的傳輸部件將數據傳輸到Zigbee協調器，協調器通過RS484轉USB接口直接與計算機進行通信，通過相關遠程軟件將數據顯示出來供人員讀取。

4　設計方案

4.1Zigbee選型

ZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數據傳輸以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據傳輸的應用。本設計選用的Zigbee型號為：；該模塊具備的功能如下：

（1）支持Z igBee無線短距離數據傳輸功能；

（2）具備中繼路由和終端設備功能；

（3）支持點對點、點對多點、對等和M esh網絡；

（5）節點類型靈活：中心節點、路由節點、終端節點可任意設置；

（6）發送模式靈活：廣播發送或目標地址發送模式可選；

（7）通信距離大；

（8）支持協議為：MODBUSRTU協議。

4.2通信的設計

系統通訊架構為Zigbee數據采集模塊安裝在電表處，將電表的RS484接口與zigbee數據采集模塊的RS485接口通過屏蔽雙絞線連接；當需要與多塊電表進行通信時，只需要將個電表的RS485線并聯連接即可。Zigbee數據采集模塊通過發射功能將數據傳輸給Zigbee協調器，協調的RS485接口通過485轉USB接口與計算機進行通信聯系。

4.3遠程抄表軟件

遠程抄表軟件是由LABVIEW開發的達信電子數據采集系統，該套系統的運行需要相應的安裝環境。

環境主要包括兩個部分，一部分是基礎運行環境；另一部分是數據記錄與監控模塊的運行環境。

4.4模擬實施效果

根據模擬，兩個不同地點的能夠進行數據的準備傳輸，誤碼率為零，滿足要求。由于Zigbee技術的點對多點功能，由該類設備組成網絡系統有很好的自愈能力，一旦網絡中某一節點的通道故障，網絡系統會自動重新選擇新通道進行傳輸，可靠性非常高，在未來生產中該技術會不斷得到普及和使用。

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