基于ZigBee技術(shù)的遠(yuǎn)程抄表方案

該方案基于ZigBee技術(shù)的遠(yuǎn)程電力抄表系統(tǒng)，采用四信ZigBee設(shè)備組網(wǎng)。

1  項(xiàng)目架構(gòu)實(shí)施方案

1.1.1采集終端層設(shè)備

采集終端層包括電能表和集中器，電能表和集中器具有RS-485或者RS-232接口，集中器具有多個(gè)IO接口，可帶多路電能表，并且具有停電數(shù)據(jù)保護(hù)，帶后備電源，停電后仍可抄表。集中器接收到電表發(fā)送給它的數(shù)據(jù)之后，通過(guò)串口發(fā)送給四信ZigBee傳輸模塊，ZigBee模塊同時(shí)也可以嵌入到集中器中。

1.1.2  ZigBee數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備

該方案中我們所采用的ZigBee數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備有兩種，一種是只有ZigBee的F8914終端產(chǎn)品，還有一種是帶ZigBee+GPRS的F8114設(shè)備終端，兩者的區(qū)別在于F8914終端完全使用ZigBee無(wú)線網(wǎng)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，而F8114可先通過(guò)ZigBee接收集中器F8914終端發(fā)送過(guò)來(lái)的ZigBee數(shù)據(jù)，并將ZigBee數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，通過(guò)運(yùn)營(yíng)商GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)端應(yīng)用管理層的監(jiān)控中心，為ZigBee網(wǎng)關(guān)。

ZigBee數(shù)據(jù)傳輸層用的是四信F8914終端和F8114設(shè)備，在整個(gè)系統(tǒng)中用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸通道的建立，當(dāng)ZigBee模塊從集中器接收到數(shù)據(jù)后，通過(guò)自組建的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸發(fā)送ZigBee網(wǎng)關(guān)F8114，F8114通過(guò)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到應(yīng)用管理層，同時(shí)，應(yīng)用管理層也可以通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)對(duì)各個(gè)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)發(fā)出控制采集指令，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向通信以達(dá)到電度數(shù)自動(dòng)化遠(yuǎn)程傳輸?shù)哪康摹?/span>

系統(tǒng)拓?fù)鋱D如下圖所示：

當(dāng)傳輸層中心節(jié)點(diǎn)F8114通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送到應(yīng)用管理層的監(jiān)控中心時(shí)，數(shù)據(jù)監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)有多種網(wǎng)絡(luò)接入方式：

1、中心采用APN專(zhuān)線，所有終端都采用內(nèi)網(wǎng)固定IP，客戶中心通過(guò)一 條APN專(zhuān)線接入移動(dòng)公司GPRS網(wǎng)絡(luò)，在GGSN與移動(dòng)公司互聯(lián)路由器之間建立GRE隧道。為客戶分配專(zhuān)用的APN，其他的用戶不得申請(qǐng)?jiān)?/span>APN。只有該專(zhuān)網(wǎng)內(nèi)的SIM卡才能進(jìn)入該APN，防止其他非法用戶的進(jìn)入。用戶可以內(nèi)部建立RADIUS服務(wù)器，以保證用戶內(nèi)部安全。用戶在內(nèi)部建立DHCP服務(wù)器（或在APN路由器內(nèi)，啟用DHCP功能），為通過(guò)認(rèn)證的用戶分配用戶內(nèi)部地址。

此種方案無(wú)論實(shí)時(shí)性，安全性和穩(wěn)定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點(diǎn)比較多、實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用環(huán)境。在資金允許的情況下的最佳組網(wǎng)方式。

2、控制中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP+DNS解析服務(wù)的。客戶先與DNS服務(wù)商聯(lián)系開(kāi)通動(dòng)態(tài)域名，IP MODEM先采用域名尋址方式連接DNS服務(wù)器，再由DNS服務(wù)器找到中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP，建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定IP的費(fèi)用，但穩(wěn)定性受制于DNS服務(wù)器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的DNS服務(wù)商。此種方案適合小規(guī)模應(yīng)用。

3、控制中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP服務(wù)的。此種方案先向INTERNET運(yùn)營(yíng)商申請(qǐng)ADSL等寬帶業(yè)務(wù)，中心有公網(wǎng)固定IP的。IP MODEM直接向中心發(fā)起連接。運(yùn)行可靠穩(wěn)定，推薦此種方案。

1.3 數(shù)據(jù)中心軟件平臺(tái)構(gòu)建

抄表系統(tǒng)的核心部分是系統(tǒng)軟件，它遵循DL/T645部標(biāo)通訊規(guī)約，并有擴(kuò)展性。具有四信通信的GPRS無(wú)線模塊的中心端軟件建有多種方式，對(duì)于傳入數(shù)據(jù)的方式的不同，我們提供不同的軟件來(lái)幫助客戶快速地實(shí)現(xiàn)中心端的數(shù)據(jù)接收和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的管理。

首先是對(duì)于組態(tài)軟件，目前很多組態(tài)軟件廠家已經(jīng)集成了四信通信的驅(qū)動(dòng)了，可以直接配置使用；其次對(duì)于原本是讀串口的程序，為了兼容原來(lái)的系統(tǒng)而不做開(kāi)發(fā)工作，我們提供一個(gè)虛擬串口軟（TCP2COM）；最后是對(duì)于想開(kāi)發(fā)自己獨(dú)有的數(shù)據(jù)中心軟件的客戶，會(huì)提供一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)及四信公司的測(cè)試版數(shù)據(jù)中心軟件，不僅開(kāi)放源碼還全程協(xié)助客戶進(jìn)行自己數(shù)據(jù)中心軟件和功能的開(kāi)發(fā)。客戶可能通過(guò)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)快速開(kāi)發(fā)一個(gè)靈活的，穩(wěn)定的，功能齊全的終端管理和數(shù)據(jù)交互的中心軟件。

如下是該系統(tǒng)的中心站軟件：第一個(gè)圖式web界面的，第二個(gè)圖是用VB開(kāi)發(fā)的中心站。

2  方案特點(diǎn)

ZigBee以其靈活、可靠、易于布置等特點(diǎn)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。將其應(yīng)用于遠(yuǎn)程抄表的優(yōu)點(diǎn)在于：

F8914終端是一種物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線傳輸終端，利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)為用戶提供無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸功能。提供RS232/RS485/RS422通信接口及多路I/O口，廣泛的運(yùn)用于無(wú)線抄表、數(shù)字油田、智能電網(wǎng)、智慧農(nóng)業(yè)、化工檢測(cè)等領(lǐng)域；

靈活：廣播發(fā)送或目標(biāo)地址發(fā)送模式可選，通信距離大。設(shè)備配置操作簡(jiǎn)單，易懂 ，集成化程度高，技術(shù)成熟，安裝方便。

遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的功能：

設(shè)置電能表的參數(shù)，讀取各種計(jì)量和管理數(shù)據(jù)；抄表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、查詢、備份、報(bào)表、圖表生成；廠站管理；自動(dòng)抄表、定時(shí)上報(bào)、實(shí)時(shí)查詢等；掉電數(shù)據(jù)保存；瞬時(shí)量數(shù)據(jù)的綜合處理；系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份、存檔和向外輸出數(shù)據(jù)；歷史數(shù)據(jù)事件記錄功能；實(shí)時(shí)報(bào)警；根據(jù)線路上的表計(jì)關(guān)系計(jì)算線路損耗；可提供多路模擬量、開(kāi)關(guān)量輸入，實(shí)現(xiàn)開(kāi)箱告警、停電告警、逆相告警、超溫告警、過(guò)壓告警、過(guò)流告警、過(guò)載告警、傾斜或移動(dòng)報(bào)警等其他功能；遠(yuǎn)程控制斷電功能；采集的參數(shù)豐富，如：a.當(dāng)前、上月、正向有功、反向有功、無(wú)功四象限的總及尖、峰、平、谷四費(fèi)率電量；b.正向、反向、有功、無(wú)功的最大需量及最大需量發(fā)生時(shí)間；c有功功率、無(wú)功功率、三相電壓、三相電流、功率因數(shù)；d失壓累計(jì)次數(shù)、失壓累計(jì)時(shí)間、集抄器停電起止時(shí)間等；e單位時(shí)間負(fù)荷曲線、三相電流曲線、三相電壓曲線、有功功率曲線、無(wú)功功率曲線、功率因數(shù)曲線。

4   方案總結(jié)

基于ZigBee技術(shù)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)采用廈門(mén)四信通信的ZigBee模塊和ZigBee網(wǎng)關(guān)組成，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)在線，永遠(yuǎn)在線，穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸。在成熟的GPRS網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，并配合ZigBee無(wú)線傳輸技術(shù)，使在電力遠(yuǎn)程抄表實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)某杀竞图夹g(shù)大為降低。而且廈門(mén)四信通信的ZigBee模塊和ZigBee網(wǎng)關(guān)都采用工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，組網(wǎng)靈活，安全可靠，實(shí)時(shí)在線的特點(diǎn)很適合運(yùn)用在電力行業(yè)。

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