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Zigbee技术在电力无线抄表系统中的应用
来源:本站整理  作者:佚名  2009-12-28 10:56:22



本系统设备的复杂程度低,且Zigbee协议是免专利费的,因而可以有效地降低设备成本,同时ZigBee的工作频段灵活,采用的是免执照频段的2.4 GHz,也就是没有使用费的无线通信。

本系统的网络容量较大。一个ZigBee网络可以容纳多达245个从设备和一个主设备,一个区域内可以同时存在20多个ZigBee网络。

此外就是数据安全。ZigBee提供有数据完整性检查和鉴权功能,加密算法采用AES-128,同时,各个应用也可以灵活确定其安全属性。

对于每个抄表终端而言。往往要求超低功耗和低成本(包括设备成本、运行成本),而且数据的传输速率不高,对于居民小区的抄表,抄表终端通常分布较密集、距离较近,此时ZigBee技术可以很好地满足这些要求;终端采集的数据需要送到电力公司的集中抄表管理中心,这可以通过GPRS/CDMA网络来实现,而且无距离限制,又无需网络规划、几乎不需要维护。另外,其所构建的ZigBee网络既可以是星形拓扑,也可以是网状网络拓扑,但是,不论是哪种拓扑结构的Zig-Bee网络,均可根据实际的组网需要设计合理的网络结构。

4系统设计

无线抄表终端通常由无线部分、显示部分、CPU部分、按键部分等组成。无线部分主要基于CC2420芯片组成的Zigbee无线通信模块,这一部分是无线抄表系统的核心。在无线模块内部,CPU可通过SPI口与CC2420通信并控制其状态。显示部分是基于LCD的全数字显示系统,能够在现场显示抄表系统检测到的流量值。按键部分则可通过对系统的控制来切换不同时间的流量值。本系统的整体结构如图1所示。


本ZigBee技术在IEEE802.15.4协议基础上,还增加了逻辑网络、安全性和应用程序接口(API)标准,同时提供有静态和动态星形、集群树和网状网络结构,可以实现大区域网络覆盖和扩展,并可避免单点故障。此外,通过选用合适的网络拓扑结构,也可以减少网络的冗余度,降低系统的复杂度,提高系统的经济性。

5射频芯片的选择

无线射频模块的开发可采用Helicomm公司的无线收发模块IP-Linkl221-2033。IP-Link1221-2033是Helicomm公司推出的一款符合IEEE802.15.4规范的2.4 GHz射频模块,其射频芯片为CC2420,可被用来开发工业无线传感及家庭组网等PAN网络的ZigBee设备和产品。该器件包括众多额外功能,是一款十分适用于ZigBee产品的RF器件。它基于Chipcon公司的SmartRF03技术,以CBIOS工艺制成,只需极少外部元器件,而且性能稳定,功耗极低。CC2420的选择性和敏感性指数超过了IEEE802.15.4标准的要求,可确保短距离通信的有效性和可靠性。利用此芯片开发的无线通信设备所支持的数据传输率高达250kbos,可以实现多点对多点的快速组网。

在二进制模式下,IP-Link 1221-2033模块可支持四种帧类型,包括命令请求、命令响应、数据请求和确认帧。其中命令请求帧是用来查询和配置命令网络中远处的IP-Linkl221-2033模块,IP-Link 1221-2033模块在接到命令请求帧后,会自动返回一个命令响应帧,旨在向发出命令的模块反馈执行结果。数据请求帧和确认帧主要服务于IP-Link 1221-2033模块间的数据信息交换。

6结束语

基于IEEE802.15.4的ZigBee技术以其无可比拟的优势在短距离无线个域网技术中得到了蓬勃发展。可以肯定,在未来的几年内,该技术依然是各大高校和研究机构研究的热点。ZigBee技术具有广阔的应用前景和市场价值,随着研究的不断深入,ZigBee技术将应用于人们生活中的各个领域,并逐渐影响和改变人们的生活方式,使人们生活在一个充满生机的现代化信息网络之中。

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