Zigbee技術在電力無線抄表系統中的應用
本系統的網絡容量較大。一個ZigBee網絡可以容納多達245個從設備和一個主設備,一個區域內可以同時存在20多個ZigBee網絡。
此外就是數據安全。ZigBee提供有數據完整性檢查和鑒權功能,加密算法采用AES-128,同時,各個應用也可以靈活確定其安全屬性。
對于每個抄表終端而言。往往要求超低功耗和低成本(包括設備成本、運行成本),而且數據的傳輸速率不高,對于居民小區的抄表,抄表終端通常分布較密集、距離較近,此時ZigBee技術可以很好地滿足這些要求;終端采集的數據需要送到電力公司的集中抄表管理中心,這可以通過GPRS/CDMA網絡來實現,而且無距離限制,又無需網絡規劃、幾乎不需要維護。另外,其所構建的ZigBee網絡既可以是星形拓撲,也可以是網狀網絡拓撲,但是,不論是哪種拓撲結構的Zig-Bee網絡,均可根據實際的組網需要設計合理的網絡結構。
4系統設計
無線抄表終端通常由無線部分、顯示部分、CPU部分、按鍵部分等組成。無線部分主要基于CC2420芯片組成的Zigbee無線通信模塊,這一部分是無線抄表系統的核心。在無線模塊內部,CPU可通過SPI口與CC2420通信并控制其狀態。顯示部分是基于LCD的全數字顯示系統,能夠在現場顯示抄表系統檢測到的流量值。按鍵部分則可通過對系統的控制來切換不同時間的流量值。本系統的整體結構如圖1所示。

本ZigBee技術在IEEE802.15.4協議基礎上,還增加了邏輯網絡、安全性和應用程序接口(API)標準,同時提供有靜態和動態星形、集群樹和網狀網絡結構,可以實現大區域網絡覆蓋和擴展,并可避免單點故障。此外,通過選用合適的網絡拓撲結構,也可以減少網絡的冗余度,降低系統的復雜度,提高系統的經濟性。
5射頻芯片的選擇
無線射頻模塊的開發可采用Helicomm公司的無線收發模塊IP-Linkl221-2033。IP-Link1221-2033是Helicomm公司推出的一款符合IEEE802.15.4規范的2.4 GHz射頻模塊,其射頻芯片為CC2420,可被用來開發工業無線傳感及家庭組網等PAN網絡的ZigBee設備和產品。該器件包括眾多額外功能,是一款十分適用于ZigBee產品的RF器件。它基于Chipcon公司的SmartRF03技術,以CBIOS工藝制成,只需極少外部元器件,而且性能穩定,功耗極低。CC2420的選擇性和敏感性指數超過了IEEE802.15.4標準的要求,可確保短距離通信的有效性和可靠性。利用此芯片開發的無線通信設備所支持的數據傳輸率高達250kbos,可以實現多點對多點的快速組網。
在二進制模式下,IP-Link 1221-2033模塊可支持四種幀類型,包括命令請求、命令響應、數據請求和確認幀。其中命令請求幀是用來查詢和配置命令網絡中遠處的IP-Linkl221-2033模塊,IP-Link 1221-2033模塊在接到命令請求幀后,會自動返回一個命令響應幀,旨在向發出命令的模塊反饋執行結果。數據請求幀和確認幀主要服務于IP-Link 1221-2033模塊間的數據信息交換。
6結束語
基于IEEE802.15.4的ZigBee技術以其無可比擬的優勢在短距離無線個域網技術中得到了蓬勃發展。可以肯定,在未來的幾年內,該技術依然是各大高校和研究機構研究的熱點。ZigBee技術具有廣闊的應用前景和市場價值,隨著研究的不斷深入,ZigBee技術將應用于人們生活中的各個領域,并逐漸影響和改變人們的生活方式,使人們生活在一個充滿生機的現代化信息網絡之中。
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