一種基于自組網(wǎng)絡(luò )的無(wú)線(xiàn)抄表系統研制

2．1 MCU+RF模塊
核心模塊采用具有最新技術(shù)的Silicon公司的芯片Si1010。Si10xx系列無(wú)線(xiàn)MCU具有25 MHz的8051內核、EZRadioPRO Sub-GHz RF收發(fā)器、最高達64 KB的FLASH和最高12 b的ADC，所有組件集成在5 mm×7 mm大小的封裝內。Si10xx系列產(chǎn)品是業(yè)界最高效的單芯片無(wú)線(xiàn)MCU解決方案，常用操作模式下具有最低的電流消耗。Si10xx無(wú)線(xiàn)MCU是全球惟一能工作在0．9 V、并集成RF無(wú)線(xiàn)收發(fā)功能的MCU，它還是目前全球工作功耗最低的MCU，僅有160μA／MHz，這使得基于它的應用無(wú)需使用昂貴的鋰電池，而可改用便宜的堿性電池。其RF收發(fā)器的輸出功率高達+20 dBm，室外無(wú)線(xiàn)工作距離可達3 km，在室內工作時(shí)可穿過(guò)7～10層樓，是無(wú)線(xiàn)抄表器的絕佳選擇。
2．2 供電單元
采集控制中心節點(diǎn)和無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)都采用包括超級電容的阻容降壓方式供電，亦可選擇電池供電，因為Si10xx系列產(chǎn)品的超低功耗架構和快速喚醒(2μs)極大地延長(cháng)了鋰／堿性電池的使用壽命。Si10xx架構還包含DC-DC升壓轉換器，可以為大負載提供高效電能，DC-DC轉換器還可為周期性RF收發(fā)提供所需電能，效率高達90％。
2．3 串口
控制中心節點(diǎn)可通過(guò)串口與PC機聯(lián)系，如收到上位機的采集命令，把采集到的數據送給PC機并顯示，故采取標準的RS 232C串口提供連接。對于分布節點(diǎn)，則可不需要串口通信。

3 無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)絡(luò )拓撲結構
本設計采取CFDA(Cellular Fixed-wireless Digital Access)微蜂窩式固定無(wú)線(xiàn)數據接入平臺，每個(gè)分布節點(diǎn)既是數據接入點(diǎn)，同時(shí)也是中繼點(diǎn)，它是一種全路由的網(wǎng)絡(luò )狀的無(wú)線(xiàn)數據傳輸系統。智能能源表計數據的可靠傳送是設計通信協(xié)議的關(guān)鍵。把每個(gè)數據采集終端和能源表計設為一個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)(為DAU)，負責采集智能表計的數據；數據采集基站設為控制中心，智能表計的數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳送給CA C，控制中心則負責整個(gè)自動(dòng)抄表系統的數據采集、管理及實(shí)時(shí)監控。在小區自動(dòng)抄表系統中，為了區別網(wǎng)絡(luò )中每戶(hù)能源表計即無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)，給每個(gè)節點(diǎn)首先分配一個(gè)惟一的ID信息。
當數據采集模塊收到發(fā)給自己的采集命令就會(huì )采集數據并發(fā)送給控制中心節點(diǎn)。在抄表中心節點(diǎn)和采集終端之間采用無(wú)線(xiàn)通信方式，由于無(wú)線(xiàn)通信距離有限，有些傳感器節點(diǎn)不能直接把數據傳送到抄表中心，這就需要其他的傳感器節點(diǎn)即中繼節點(diǎn)來(lái)轉發(fā)數據。
針對提出的小區無(wú)線(xiàn)自動(dòng)抄表系統，必須處理好下面幾個(gè)問(wèn)題：網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構；新節點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò )；采集終端之間數據傳輸過(guò)程中的干擾。
基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的自動(dòng)抄表系統是一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò )，本設汁中假沒(méi)一個(gè)傳感器節點(diǎn)最多經(jīng)過(guò)3跳就可到達控制中心節點(diǎn)，整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )拓撲結構如圖3所示。