基于Zigbee技術(shù)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　胡曉珍,杜玉杰,劉　江,葉棚超　（中電投江西公司洪門水電廠,江西　鷹潭　335000?。?/p>

基于Zigbee技術(shù)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)

胡曉珍,杜玉杰,劉江,葉棚超
（中電投江西公司洪門水電廠,江西鷹潭335000）

本設(shè)計(jì)為基于Zigbee技術(shù)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)，它是根據(jù)水電站生產(chǎn)現(xiàn)場未來無人值守的需求而設(shè)計(jì)的。該設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方案三個(gè)部分，尤其是設(shè)計(jì)方案部分，是基于低速率、低功耗、短距離、低復(fù)雜性的無線接入Zigbee技術(shù)設(shè)計(jì)的，并配合相關(guān)遠(yuǎn)程軟件最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表。

Zigbee技術(shù)；遠(yuǎn)程抄表；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1　引言

由于科學(xué)的不斷進(jìn)步，生產(chǎn)運(yùn)行方式也在不斷發(fā)生變化，現(xiàn)如今變電站無人值守應(yīng)成為主流，水電廠也在向這個(gè)方面發(fā)展。傳統(tǒng)的水電站運(yùn)行生產(chǎn)過程中，最常見的就是電能抄表，為了解決這方面的問題，我們采用Zigbee技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場的電能數(shù)據(jù)的無線傳輸，該技術(shù)具有功耗低、成本低、性能高、體積小等優(yōu)點(diǎn)，輔助相關(guān)遠(yuǎn)程軟件，便可以實(shí)現(xiàn)電能的遠(yuǎn)程抄表。

2　設(shè)計(jì)要求

根據(jù)電站的實(shí)際需要求，遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)需要支持對全廠各個(gè)電表的監(jiān)控管理。主要包括以下幾項(xiàng)功能：

（1）實(shí)時(shí)抄表：實(shí)時(shí)抄收任一時(shí)間各電表的數(shù)據(jù)，如：

正向電量：有功—總、尖、峰、谷、平、需量；

無功—感性無功（I）、容性無功（IV）。

反向電量：有功—總、尖、峰、谷、平、需量；

無功—感性無功（III）、容性無功（II）。

其它數(shù)據(jù)：電壓（Ua、Ub、Uc）、電流（Ia、Ib、Ic）可根據(jù)實(shí)際需要增加。

（2）電能表監(jiān)測功能：當(dāng)電能表傳輸信號故障時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)提示。

以“能法之士”“英雄”為理想人格的法家人格［5］。法家的理想人格是基于對社會(huì)現(xiàn)實(shí)的深刻洞察提出的?；谏鐣?huì)現(xiàn)實(shí)和人生世相的深刻認(rèn)識(shí)，以韓非為代表的法家重視法、術(shù)、勢，設(shè)計(jì)了一套理想型的政治性人格，即“英雄”。法家的理想人格是非常務(wù)實(shí)的，其理想的“英雄”人格修養(yǎng)的方法有“貴法”“重勢”等 ，治世崇拜英雄，亂世呼喚英雄，其理想人格的特征鼓勵(lì)了人們建功立業(yè)的激情。法家人格在古代社會(huì)也難能可貴的體現(xiàn)出一種符合現(xiàn)代社會(huì)標(biāo)準(zhǔn)的法理觀念。其理想人格體現(xiàn)出務(wù)實(shí)、改革、創(chuàng)新的人格特質(zhì)，為當(dāng)代人的人格修養(yǎng)提供了啟示。

（3）成本低，系統(tǒng)運(yùn)行不需要另外支付通信的相關(guān)費(fèi)用。

（4）抄表工作簡化，任何有權(quán)限的人員無論在何處登陸系統(tǒng)都可以對電表的數(shù)據(jù)進(jìn)行抄錄。

3　設(shè)計(jì)思路

在各電表處安裝一塊Zigbee數(shù)據(jù)采集模塊（多點(diǎn)表集中處可公用一塊采集模塊），用于采集各電表的數(shù)據(jù)，然后通過Zigbee具有的傳輸部件將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絑igbee協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器通過RS484轉(zhuǎn)USB接口直接與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，通過相關(guān)遠(yuǎn)程軟件將數(shù)據(jù)顯示出來供人員讀取。

4　設(shè)計(jì)方案

4.1Zigbee選型

ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù)。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。本設(shè)計(jì)選用的Zigbee型號為：；該模塊具備的功能如下：

（1）支持Z igBee無線短距離數(shù)據(jù)傳輸功能；

（2）具備中繼路由和終端設(shè)備功能；

（3）支持點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)、對等和M esh網(wǎng)絡(luò)；

（5）節(jié)點(diǎn)類型靈活：中心節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)可任意設(shè)置；

（6）發(fā)送模式靈活：廣播發(fā)送或目標(biāo)地址發(fā)送模式可選；

（7）通信距離大；

（8）支持協(xié)議為：MODBUSRTU協(xié)議。

4.2通信的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)通訊架構(gòu)為Zigbee數(shù)據(jù)采集模塊安裝在電表處，將電表的RS484接口與zigbee數(shù)據(jù)采集模塊的RS485接口通過屏蔽雙絞線連接；當(dāng)需要與多塊電表進(jìn)行通信時(shí)，只需要將個(gè)電表的RS485線并聯(lián)連接即可。Zigbee數(shù)據(jù)采集模塊通過發(fā)射功能將數(shù)據(jù)傳輸給Zigbee協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)的RS485接口通過485轉(zhuǎn)USB接口與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信聯(lián)系。

4.3遠(yuǎn)程抄表軟件

遠(yuǎn)程抄表軟件是由LABVIEW開發(fā)的達(dá)信電子數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該套系統(tǒng)的運(yùn)行需要相應(yīng)的安裝環(huán)境。

環(huán)境主要包括兩個(gè)部分，一部分是基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境；另一部分是數(shù)據(jù)記錄與監(jiān)控模塊的運(yùn)行環(huán)境。

4.4模擬實(shí)施效果

根據(jù)模擬，兩個(gè)不同地點(diǎn)的能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備傳輸，誤碼率為零，滿足要求。由于Zigbee技術(shù)的點(diǎn)對多點(diǎn)功能，由該類設(shè)備組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有很好的自愈能力，一旦網(wǎng)絡(luò)中某一節(jié)點(diǎn)的通道故障，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)重新選擇新通道進(jìn)行傳輸，可靠性非常高，在未來生產(chǎn)中該技術(shù)會(huì)不斷得到普及和使用。

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[3]黃麗芬.Zigbee無線通信技術(shù)及其應(yīng)用[J].沿海企業(yè)與科技，2007,83：40-42.

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[5]曹國朗，魏柳欽等.遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表技術(shù)[J].供用電，2002(05):45-47.