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無線傳感器網(wǎng)絡
無線傳感器網(wǎng)絡技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術，是一組基于IEEE 802.15.4無線標準研制開發(fā)的有關組網(wǎng)、安全和應用軟件方面的技術。它支持3種主要的自組織無線網(wǎng)絡類型，即星狀網(wǎng)、集群樹狀網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)三種拓撲。網(wǎng)狀網(wǎng)是一種高可靠性的Ad Hoc網(wǎng)絡，網(wǎng)狀網(wǎng)的拓撲結構如圖1所示。
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圖1 WSN網(wǎng)狀網(wǎng)絡結構圖
本文研究的基于無線傳感器網(wǎng)絡集中抄表系統(tǒng)采用網(wǎng)狀網(wǎng)結構的無線傳感器網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)用戶采集器與集中器間的數(shù)據(jù)通信，通過CDMA/GPRS網(wǎng)絡實現(xiàn)集中器與抄表中心之間的數(shù)據(jù)傳輸。
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圖2 無線抄表系統(tǒng)總體結構圖
上層通信以電力局中心的系統(tǒng)主站為中心，通過GPRS/CDMA網(wǎng)絡與分散于各物業(yè)小區(qū)的集中器連接，形成1對N的連接形式，實現(xiàn)集中器和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實時在線連接;下層通信包括集中器對電表參數(shù)的采集、存儲、轉發(fā)，以及轉發(fā)上位機下達的指令和對電表進行控制操作等。出于成本與通信可靠性的考慮，設計了采集器。每棟居民樓設置一個采集器，電表通過RS-485總線與采集器進行通信，采集器通過WSN終端節(jié)點與小區(qū)中心的WSN中心節(jié)點及集中器進行通信。示意圖如圖3所示。
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圖3 無線抄表系統(tǒng)總體示意圖
采用低成本的WSN組網(wǎng)技術，結合GPRS/CDMA網(wǎng)絡組建了一個無線傳輸信道，縮短了單段的傳輸距離，削弱了信道衰減與干擾的影響，提高了信道傳輸?shù)姆�(wěn)定性。
該無線抄表系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：
● 電表抄錄數(shù)據(jù)及時、準確，系統(tǒng)的傳輸容量大。
● 可對電表設備進行遠程控制、參數(shù)調整、開關等控制操作。
● 安裝、維護方便，不需要進行專門布線。
● 集中抄表范圍廣，GPRS網(wǎng)絡覆蓋范圍廣，WSN技術使擴容無限制。
系統(tǒng)主要功能
系統(tǒng)通過電能表的RS-485總線數(shù)據(jù)接口或脈沖信號方式傳輸給采集器。采集器巡檢各電能表RS-485總線數(shù)據(jù)或接收到多路脈沖信號后進行處理或計數(shù)，并將結果存儲。
集中器可以定時或實時的對下轄的采集器進行數(shù)據(jù)抄收，并進行存儲。當上級設備—管理中心計算機調用數(shù)據(jù)時，則將所存儲的數(shù)據(jù)打包送上。管理中心計算機可以對集中器，并通過集中器對采集終端進行各種操作。
● 電能表管理：設置電能表原始參數(shù)、地址、費率及其狀態(tài)。
● 費率管理：可任意設定多種費率。
● 小區(qū)管理：對各小區(qū)設置通信參數(shù)。
● 用戶管理：管理和控制每個單位的用量、時間等;管理用戶的結算方式等。
● 系統(tǒng)管理功能：管理操作人員及其權限;各種系統(tǒng)安裝數(shù)據(jù)，各種通信設置。
● 定時抄表功能：對系統(tǒng)所有表計進行定時抄表，每天最少抄一次，抄表次數(shù)可設定并保留末次抄表數(shù)據(jù)。
● 實時抄表功能：實時抄取任一表記當前數(shù)據(jù)及狀態(tài)。
● 自動校時功能：定時抄表時自動較正系統(tǒng)內裝置的時間。
● 斷線檢測功能：信號線接觸不良或斷線時，系統(tǒng)自動顯示。
CDMA/GPRS無線傳輸模塊就近與集中器RS-232端口或小區(qū)中心管理計算機的串口直接相接，通過CDMA/GPRS網(wǎng)絡與供電局鏈接于互聯(lián)網(wǎng)的中心管理計算機進行數(shù)據(jù)交互。
總結
智能遠程抄表系統(tǒng)節(jié)省時間、人力、物力、提高工作效率，降低物業(yè)成本，準確及時地將住戶所使用的電表數(shù)據(jù)顯示出來，為實現(xiàn)小區(qū)科學、系統(tǒng)的物業(yè)管理提供了有效的解決方法。智能遠程抄表系統(tǒng)的核心是提供了一個控制信號采集和數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠脚_，可遠程對電表進行參數(shù)設置、實時監(jiān)控和故障判斷。該系統(tǒng)可用于對水表、氣表等其他儀表的遠程監(jiān)控。
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