Zigbee技術(shù)在電力無線抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用
加入技術(shù)交流群
本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)容量較大。一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以容納多達(dá)245個從設(shè)備和一個主設(shè)備，一個區(qū)域內(nèi)可以同時存在20多個ZigBee網(wǎng)絡(luò)。
此外就是數(shù)據(jù)安全。ZigBee提供有數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用AES-128，同時，各個應(yīng)用也可以靈活確定其安全屬性。
對于每個抄表終端而言。往往要求超低功耗和低成本(包括設(shè)備成本、運(yùn)行成本)，而且數(shù)據(jù)的傳輸速率不高，對于居民小區(qū)的抄表，抄表終端通常分布較密集、距離較近，此時ZigBee技術(shù)可以很好地滿足這些要求；終端采集的數(shù)據(jù)需要送到電力公司的集中抄表管理中心，這可以通過GPRS／CDMA網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，而且無距離限制，又無需網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、幾乎不需要維護(hù)。另外，其所構(gòu)建的ZigBee網(wǎng)絡(luò)既可以是星形拓?fù)洌部梢允蔷W(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，但是，不論是哪種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的Zig-Bee網(wǎng)絡(luò)，均可根據(jù)實(shí)際的組網(wǎng)需要設(shè)計合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
4系統(tǒng)設(shè)計
無線抄表終端通常由無線部分、顯示部分、CPU部分、按鍵部分等組成。無線部分主要基于CC2420芯片組成的Zigbee無線通信模塊，這一部分是無線抄表系統(tǒng)的核心。在無線模塊內(nèi)部，CPU可通過SPI口與CC2420通信并控制其狀態(tài)。顯示部分是基于LCD的全數(shù)字顯示系統(tǒng)，能夠在現(xiàn)場顯示抄表系統(tǒng)檢測到的流量值。按鍵部分則可通過對系統(tǒng)的控制來切換不同時間的流量值。本系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
本ZigBee技術(shù)在IEEE802.15.4協(xié)議基礎(chǔ)上，還增加了邏輯網(wǎng)絡(luò)、安全性和應(yīng)用程序接口(API)標(biāo)準(zhǔn)，同時提供有靜態(tài)和動態(tài)星形、集群樹和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)大區(qū)域網(wǎng)絡(luò)覆蓋和擴(kuò)展，并可避免單點(diǎn)故障。此外，通過選用合適的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也可以減少網(wǎng)絡(luò)的冗余度，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
5射頻芯片的選擇
無線射頻模塊的開發(fā)可采用Helicomm公司的無線收發(fā)模塊IP-Linkl221-2033。IP-Link1221-2033是Helicomm公司推出的一款符合IEEE802.15.4規(guī)范的2.4 GHz射頻模塊，其射頻芯片為CC2420，可被用來開發(fā)工業(yè)無線傳感及家庭組網(wǎng)等PAN網(wǎng)絡(luò)的ZigBee設(shè)備和產(chǎn)品。該器件包括眾多額外功能，是一款十分適用于ZigBee產(chǎn)品的RF器件。它基于Chipcon公司的SmartRF03技術(shù)，以CBIOS工藝制成，只需極少外部元器件，而且性能穩(wěn)定，功耗極低。CC2420的選擇性和敏感性指數(shù)超過了IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的要求，可確保短距離通信的有效性和可靠性。利用此芯片開發(fā)的無線通信設(shè)備所支持的數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)250kbos，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對多點(diǎn)的快速組網(wǎng)。
在二進(jìn)制模式下，IP-Link 1221-2033模塊可支持四種幀類型，包括命令請求、命令響應(yīng)、數(shù)據(jù)請求和確認(rèn)幀。其中命令請求幀是用來查詢和配置命令網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)處的IP-Linkl221-2033模塊，IP-Link 1221-2033模塊在接到命令請求幀后，會自動返回一個命令響應(yīng)幀，旨在向發(fā)出命令的模塊反饋執(zhí)行結(jié)果。數(shù)據(jù)請求幀和確認(rèn)幀主要服務(wù)于IP-Link 1221-2033模塊間的數(shù)據(jù)信息交換。
6結(jié)束語
基于IEEE802.15.4的ZigBee技術(shù)以其無可比擬的優(yōu)勢在短距離無線個域網(wǎng)技術(shù)中得到了蓬勃發(fā)展。可以肯定，在未來的幾年內(nèi)，該技術(shù)依然是各大高校和研究機(jī)構(gòu)研究的熱點(diǎn)。ZigBee技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景和市場價值，隨著研究的不斷深入，ZigBee技術(shù)將應(yīng)用于人們生活中的各個領(lǐng)域，并逐漸影響和改變?nèi)藗兊纳罘绞剑谷藗兩钤谝粋€充滿生機(jī)的現(xiàn)代化信息網(wǎng)絡(luò)之中。
評論