基于无线自组网技术的智能抄表系统的设计与实现

作     者：邱和平 

作者单位：华东师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：毛敏

授予年度：2012年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：自组网技术 ZigBee GPRS AT指令集 智能抄表 DLT645-2007 

摘      要：从误差大、成本高、效率低的手工抄表到现在准确率高、低成本、效率高的智能抄表,智能电网抄表系统经历了几代的变革和改进,从手工抄表、电力载波抄表、RS-485总线抄表、微功率无线抄表等抄表方式发展到智能抄表,但是目前智能抄表系统存在组网能力差、网络拓扑单一、维护困难、网络实时性不够强等弊端。本文以近几年新兴起的ZigBee技术和GPRS数据传输技术为依托,结合国家电网智能化的进程,研究和设计了一款成本更低、效率更高、更加智能化和使用更加便捷的智能化抄表系统,并且在数据安全性和可靠性、系统低功耗等方面表现优越。 文章探讨了新兴的ZigBee技术和GPRS数据传输技术应用在智能抄表系统中的优势。ZigBee的动态路由技术和强大的自组网能力能确保整个抄表网络的可靠性和灵活性;心跳包技术让智能抄表系统永远在线,和远程数据中心始终保持连通;基于AES-128的加密技术保障了数据在传输中的安全性。同时由于采集器和集中器之间的通信协议严格遵照DLT645-2007多功能电表通信规约设计,因此基于自组网技术的智能抄表系统具有非常强的兼容性。另外作为一项需要投入实际生产、使用的产品,为提高系统抗EMC、EMI的能力,本文对硬件电路做了精心设计。双电源管理电路的滤波器抑制了传导干扰,主电源和RS-485接口电源相互之间隔离,并且在所有外部接口添加了瞬态吸收电路,增加了系统防护等级。同时在软件设计时也考虑到,一旦发现掉电等异常情况,系统马上开始数据备份,保障数据的安全。 在论文的后期测试过程中,我们利用TI公司提供的Sensor Monitor软件和SmartRF Studio7.0软件分别对ZigBee自组网能力、系统传输距离和传输误码率进行了测试。测试结果显示,在实验室环境下采集器和集中器的ZigBee节点可以很高效快速地组建MESH网络,并且保持比较低的传输误码率,满足智能抄表的需求。