基于无线传感器网络的远程智能抄表系统设计样本

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。图 1 WSN 网状网络结构图本文讨论的基于无线传感器网络集中抄表系统采纳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, 经过 CDMA/GPRS 网络实现集中器与抄表中心之间的数据传输。ZigBee 技术ZigBee 是一种无线连接技术的商业化命名, 该无线连接技术主要解决低成本、 低功耗、 低复杂度、 低传输速率、 近距离的设备联网应用。 国际上, IEEE 802.15.4 工作组及 ZigBee 联盟共同致力于该无线连接技术的推广工作, 其中, IEEE 802.15.4 工作组主要负责制定 ZigBee 物理层及 MAC 层的协议, 其余协议主要参照和采纳现有标准, 以便于今后不同厂商设备的互连互通; ZigBee 联盟则负责高层应用及市场推广工作。而于 成立的ZigBee 联盟如今已经吸引了上百家芯片公司、 无线设备公司的加入。当前, Freescale、 TI 等国际巨头都已推出了比较成熟的ZigBee 开发平台。ZigBee 标准基于 802.15.4 协议栈而建立, 具备了强大的设备联网功能, 它支持三种主要的自组织无线网络类型, 即星状结构、 网状结构(Mesh)和簇状结构(Cluster tree), 特别是网状结构, 具有很强的网络健壮性和系统可靠性。系统结构GPRS 网络是覆盖范围广, 性能较为完善的无线网络, GPRS 通信网本身具有较强的数据纠错能力, 数据传输率较高可达 128Kb/s 能够保证数据传输的可靠性和实时性。用 ZigBee 技术组成的无线传感器网络结构简单、 体积小、 成本低; 采纳 GPRS 网络进行数据传输的模块体积小、 功耗低, 适合作为无线传感器网络的数据节点, ZigBee 技术、 GPRS 网络数据传输与传感器技术相结合组成新兴的无线传感器网络。 WSN 网络集中抄表系统整体采纳分布式体系结构, 用电管理中心与集中器之间(上层)数据的采集采纳星状结构; 集中器与采集器之间(下层)数据的采集采纳网状网结构。无线抄表系统总体结构如图 2 所示。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, 经过 GPRS/CDMA 网络与分...