基于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的遠程電力抄表系統的設計
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終端節點(diǎn)的主要功能就是加入現在的網(wǎng)絡(luò )中，讀/寫(xiě)電表的數據，接收Z(yǔ)igBee網(wǎng)絡(luò )傳來(lái)的數據和命令，然后根據命令去操作電表。終端設備平時(shí)處于“休眠”狀態(tài)，只有硬件中斷能夠喚醒它進(jìn)入工作狀態(tài)。硬件中斷分為三類(lèi)，分別為管理信息中斷、數據信息中斷和底層硬件中斷，系統判斷出不同的中斷類(lèi)型，轉去執行對應的工作，執行完后又進(jìn)入“休眠”狀態(tài)。如圖4所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/157782.htm
圖4 終端節點(diǎn)流程圖
2 網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)程序設計
網(wǎng)關(guān)設備是整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò )的核心，一方面擔任起網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器的角色，另一方面還要完成與Web服務(wù)器的通信。
首先系統開(kāi)始啟動(dòng)，然后初始化所有的硬件和軟件，并組織以自己為協(xié)調器的網(wǎng)絡(luò )，初始化網(wǎng)絡(luò )的深度等網(wǎng)絡(luò )有關(guān)的信息，然后定時(shí)發(fā)送信標幀。隨后進(jìn)入中斷的循環(huán)檢測和處理過(guò)程，查看是否有中斷信息的到來(lái)，如果是來(lái)自網(wǎng)絡(luò )中某一節點(diǎn)發(fā)送的數據中斷，則對此數據進(jìn)行整理，然后發(fā)送給GPRS模塊，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到遠程的服務(wù)器端，并且給網(wǎng)絡(luò )中源節點(diǎn)確認信息。如果這個(gè)中斷是來(lái)自網(wǎng)絡(luò )中管理信息的中斷，例如，一個(gè)節點(diǎn)申請加入到該網(wǎng)絡(luò )當中，則根據整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的容量，給出相應的應答信息給此節點(diǎn)。
注意網(wǎng)關(guān)模塊與遠程服務(wù)器的通信模式：網(wǎng)關(guān)模塊要把數據發(fā)送到遠程的服務(wù)器，先是通過(guò)串口用AT命令集把數據發(fā)到GPRS模塊，有GPRS模塊完成數據的發(fā)送。當GPRS模塊接收到數據，會(huì )通過(guò)串口，以中斷的方式告知。通知控制器來(lái)處理數據。
3 服務(wù)器端接收數據
服務(wù)器從指定端口的TCP SOCKET接收電表數據，按照網(wǎng)關(guān)設備終端確定的應用層數據格式從各數據報中提取電表數據，最后把接收到的電表數據保存到數據庫的DeviceData字段中。服務(wù)器數據庫選用的是SQL Server2000。
低功耗設計
從兩個(gè)方面進(jìn)行了低功耗設計，即本質(zhì)低功耗設計和控制低功耗設計。
本質(zhì)低功耗設計是指所使用的電子元器件都采用低功耗類(lèi)的元器件，其特點(diǎn)是低電壓供電。本系統采用的CC2430、MC35i以及MC3485等都采用的是低功耗芯片。
控制低功耗設計是指在系統工作時(shí)通過(guò)控制各部分的供電來(lái)降低系統總功耗。本系統的終端節點(diǎn)在初始化完畢后即進(jìn)入休眠狀態(tài)，只有在外中斷喚醒它時(shí)才進(jìn)入工作狀態(tài)，數據發(fā)送完畢后又進(jìn)入休眠狀態(tài)。網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)由定時(shí)器控制定時(shí)發(fā)送信標幀進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )動(dòng)態(tài)管理，接收網(wǎng)絡(luò )的中斷信號進(jìn)行相應的操作，除此之外的其他時(shí)間網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)也進(jìn)入休眠態(tài)。通過(guò)對程序的仔細設計，系統可以有80%以上的時(shí)間處于休眠態(tài)，因此也極大地降低了功耗。
實(shí)驗原型系統測試，ZigBee網(wǎng)絡(luò )通信成功率98.12%，電池在系統測試運行1個(gè)月后幾乎沒(méi)有降低，實(shí)際使用時(shí)可以保證9個(gè)月以上的壽命。
結束語(yǔ)
介紹了一種基于ZigBee和GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的遠程電力抄表系統。利用ZigBee協(xié)議簡(jiǎn)單、成本低、距離近、動(dòng)態(tài)組網(wǎng)以及GPRS網(wǎng)絡(luò )瞬間上網(wǎng)、永遠在線(xiàn)、按量計費、數據傳輸量大的特點(diǎn)，以一個(gè)樓道或一棟建筑物為單元組建一個(gè)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)，再利用ZigBee/GPRS網(wǎng)關(guān)轉換，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )發(fā)送給數據電力公司的抄表中心，較好地解決了現行抄表系統節點(diǎn)眾多、布線(xiàn)復雜、維護不便的問(wèn)題。終端節點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)所選用的CC2430和MC35i均為行業(yè)最具代表性的芯片，功能強大、集成度高且均為低功耗芯片，同時(shí)在程序中注重了“休眠”低功耗設計。原型系統通信可靠、耗電極低、抗干擾能力強，其推廣應用前景十分遠大。
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