基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的遠程自動(dòng)抄表系統設計

摘要：針對居民小區抄表系統的技術(shù)要求，設計了一種基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的的遠程自動(dòng)抄表系統方案，該系統將有線(xiàn)通信與無(wú)線(xiàn)通信、ZigBee短距離通信與GPRS／CDMA／3G遠距離通信有機地結合起來(lái)，實(shí)現了居民小區的遠程自動(dòng)抄表。給出了組網(wǎng)結構圖，闡述了抄表管理中心的軟件結構框圖和主要功能。與傳統的實(shí)現方案相比，該方案的通信設計有明顯的優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )；自動(dòng)抄表；通信組網(wǎng)；居民小區

0 引言
供水、供電、供氣等系統的用戶(hù)表數據自動(dòng)抄送具有十分重要的意義，不僅便于數據的統計和管理，而且極大地提高了工作效率，同時(shí)也改善了居民的生活質(zhì)量。自動(dòng)抄表(Automatic Meter Reading，AMR)系統，是指利用微電子、計算機網(wǎng)絡(luò )以及傳感等技術(shù)自動(dòng)讀取和處理儀表數據，將城市居民的用水、用電、用氣等信息加以綜合處理的自動(dòng)化系統。目前的自動(dòng)抄表系統，可分為有線(xiàn)方式和無(wú)線(xiàn)方式兩類(lèi)。由于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，出現了許多面向抄表系統的無(wú)線(xiàn)解決方案，如無(wú)線(xiàn)數傳電臺、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )以及GPRS／CDMA／3G無(wú)線(xiàn)公網(wǎng)或者多種方式結合等。有線(xiàn)方式，如RS 485總線(xiàn)，技術(shù)簡(jiǎn)單、成熟，易于實(shí)現，但施工布線(xiàn)工作量大，網(wǎng)線(xiàn)易受人為破壞。無(wú)線(xiàn)抄表系統在系
統安裝的方便、快捷方面具有更大優(yōu)勢。

1 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )(Wireless Sensor Networks，WSN)是當前在國際上備受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高度交叉、知識高度集成的前沿熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現代網(wǎng)絡(luò )及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過(guò)各類(lèi)集成化的微型傳感器協(xié)作地實(shí)時(shí)監測、感知和采集各種環(huán)境或監測對象的信息，這些信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式發(fā)送，并以自組織多跳的網(wǎng)絡(luò )方式傳送到管理終端。

2 居民小區遠程自動(dòng)抄表系統方案設計
2．1 系統組成
系統由位于監測管理中心的主站(包括前置機、多個(gè)工作站和數據庫服務(wù)器)和數據采集器及ZigBee節點(diǎn)、ZigBee中心節點(diǎn)及GPRS／CDMA ／3G轉發(fā)點(diǎn)、用戶(hù)表等部分組成。
2．2 居民小區組網(wǎng)
居民小區抄表分為新建小區和舊城小區。新建小區根據建設部提出的小康型住宅小區規劃要求，新建和改建的住宅統一規劃，實(shí)行水、電、氣三表出戶(hù)統一管理表具，用戶(hù)表比較集中。舊城小區用戶(hù)表比較分散。采用ZigBee技術(shù)實(shí)現水、電、氣三表的無(wú)線(xiàn)抄表是一個(gè)非常理想的解決方案。在實(shí)際應用中，結合無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的技術(shù)特點(diǎn)，綜合考慮自動(dòng)抄表系統的穩定性、系統成本及樓宇小區的實(shí)際情況，提出有線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )相結合的綜合通信組網(wǎng)方式。
居民樓層內采用RS 485有線(xiàn)連接、居民樓層間ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、居民小區無(wú)線(xiàn)公網(wǎng)的綜合通信方式，為水電氣三表的無(wú)線(xiàn)自動(dòng)抄表提供了切實(shí)可行的解決方案。每樓層內的用戶(hù)表數據通過(guò)RS 485總線(xiàn)傳輸到一個(gè)數據采集器，該采集器通過(guò)小區ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )傳輸到小區的數據采集中心，小區數據采集中心通過(guò)GPRS／CDMA／3G無(wú)線(xiàn)公網(wǎng)將數據傳送到水、電、氣公用事業(yè)公司的抄表管理中心。
小區內網(wǎng)絡(luò )布設示意如圖1所示。特點(diǎn)如下：