ZigBee自动抄表系统的研究与实现-信号与信息处理专业论文.docxVIP

-I- -I- 万方数据 摘 要 摘 要 随着电力行业自动化程度的提高和电价复费率议案的提出，电力行业的发展对电 表的集抄提出了更高的要求，人工抄表方式已经远远不能满足其需求，行业的实际需 求催生着自动抄表技术不断发展。 在此背景下，ZigBee 技术用于抄表系统得到了广泛的关注。ZigBee 技术是一种 近距离、低功耗、低速率、低复杂度、能够自动组网、自动中继的无线网络技术。利 用 ZigBee 技术的无线抄表系统具有自我管理、自动中继、易于扩展、无需人为干预 等优点。 本文对比了现有抄表方式和 ZigBee 抄表方式，研究了 IEEE802.15.4/ZigBee 协议 各层服务规范和主要功能，设计并实现了 ZigBee 自动抄表系统，具体工作如下： 第一，给出了关于 ZigBee 网络建立、设备加入网络、路由实现和无线收发数据 等过程的时序流程。为增强 ZigBee 网络的健壮性，提出了“心跳重组网机制”。 第二，实现了 ZigBee 自动抄表系统。该系统采用 TI 的 CC2430 射频芯片构建了 硬件平台。在此基础上，重点设计了软件工作流程：首先采用 OSAL 机制实现了协 议栈内任务的调度；然后根据系统工作原理设计了汇聚节点、采集节点和上位机集抄 软件的功能和工作流程。 第三，通过实验测试了该抄表系统的性能。首先，利用协议数据分析仪和 Sniffer 软件监控网络数据包，分析结果表明了该系统具有可扩展、自组织、自动中继等优点； 接着，针对 ZigBee 网络的通信质量随距离和环境的不同而变化的情况，进行了大量 的测试，实验数据表明：在居民小区环境下，该系统运行稳定，能够及时准确地抄录 各电表数据，验证 ZigBee 网络适用于居民抄表。 本文给出了 ZigBee 自动抄表系统的技术研究和原型实现，目前该系统在小范围 运行良好，论证了所提出的设计方案达到了预期的目标。 关键词：无线抄表; ZigBee; 工作流程. -II- -II- 万方数据 摘 要 Abstract With the development of automatization in power industry and the multi-rate electricity meter been put on the agenda, the development of the industry has prompted for higher criteria in Meter-reading. Manual Meter-reading cannot meet the need of power industry. The improvement of automatic Meter-reading technology is urgently needed. Under this background, the ZigBee technology, which is a new global standard for wireless communication with the characteristics of short distance, low complexity, low consumption, low data rate, automatic networking and automatic routing. The wireless Meter-reading system with ZigBee technology has the advantages of self-organization, automatic-relay, easy-scalability and no need of human-intervention. This paper compares the traditional reading method and the new way based on ZigBee technology. Through the thorough study on the IEEE802.15.4/ZigBee Protocol standard, this paper designs and realizes the automatic ZigBee Meter-Reading system. The main contents of this paper are as follow: Firstly, the paper describes the flow chart of four processes: building the ZigBee network, node’s joining in