无线传感器网络

　　无线传感器网络技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，是一组基于IEEE 802.15.4无线标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的技术。它支持3种主要的自组织无线网络类型，即星状网、集群树状网和网状网三种拓扑。网状网是一种高可靠性的Ad Hoc网络，网状网的拓扑结构如图1所示。

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　　图1 WSN网状网络结构图

　　本文研究的基于无线传感器网络集中抄表系统采用网状网结构的无线传感器网络技术，实现用户采集器与集中器间的数据通信，通过CDMA/GPRS网络实现集中器与抄表中心之间的数据传输。

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　　图2 无线抄表系统总体结构图

　　上层通信以电力局中心的系统主站为中心，通过GPRS/CDMA网络与分散于各物业小区的集中器连接，形成1对N的连接形式，实现集中器和数据中心系统的实时在线连接;下层通信包括集中器对电表参数的采集、存储、转发，以及转发上位机下达的指令和对电表进行控制操作等。出于成本与通信可靠性的考虑，设计了采集器。每栋居民楼设置一个采集器，电表通过RS-485总线与采集器进行通信，采集器通过WSN终端节点与小区中心的WSN中心节点及集中器进行通信。示意图如图3所示。

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　　图3 无线抄表系统总体示意图

　　采用低成本的WSN组网技术，结合GPRS/CDMA网络组建了一个无线传输信道，缩短了单段的传输距离，削弱了信道衰减与干扰的影响，提高了信道传输的稳定性。

　　该无线抄表系统具有以下优点：

　　● 电表抄录数据及时、准确，系统的传输容量大。

　　● 可对电表设备进行远程控制、参数调整、开关等控制操作。

　　● 安装、维护方便，不需要进行专门布线。

　　● 集中抄表范围广，GPRS网络覆盖范围广，WSN技术使扩容无限制。

　　系统主要功能

　　系统通过电能表的RS-485总线数据接口或脉冲信号方式传输给采集器。采集器巡检各电能表RS-485总线数据或接收到多路脉冲信号后进行处理或计数，并将结果存储。

　　集中器可以定时或实时的对下辖的采集器进行数据抄收，并进行存储。当上级设备—管理中心计算机调用数据时，则将所存储的数据打包送上。管理中心计算机可以对集中器，并通过集中器对采集终端进行各种操作。

　　● 电能表管理：设置电能表原始参数、地址、费率及其状态。

　　● 费率管理：可任意设定多种费率。

　　● 小区管理：对各小区设置通信参数。

　　● 用户管理：管理和控制每个单位的用量、时间等;管理用户的结算方式等。

　　● 系统管理功能：管理操作人员及其权限;各种系统安装数据，各种通信设置。

　　● 定时抄表功能：对系统所有表计进行定时抄表，每天最少抄一次，抄表次数可设定并保留末次抄表数据。

　　● 实时抄表功能：实时抄取任一表记当前数据及状态。

　　● 自动校时功能：定时抄表时自动较正系统内装置的时间。

　　● 断线检测功能：信号线接触不良或断线时，系统自动显示。

　　CDMA/GPRS无线传输模块就近与集中器RS-232端口或小区中心管理计算机的串口直接相接，通过CDMA/GPRS网络与供电局链接于互联网的中心管理计算机进行数据交互。

　　总结

　　智能远程抄表系统节省时间、人力、物力、提高工作效率，降低物业成本，准确及时地将住户所使用的电表数据显示出来，为实现小区科学、系统的物业管理提供了有效的解决方法。智能远程抄表系统的核心是提供了一个控制信号采集和数据传输的平台，可远程对电表进行参数设置、实时监控和故障判断。该系统可用于对水表、气表等其他仪表的远程监控。