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      無(wú)線電力抄表系統(tǒng)的傳輸中繼站設(shè)計(jì)

      作者: 時(shí)間:2018-09-07 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

      中繼節(jié)點(diǎn)模塊構(gòu)成包括控制模塊、無(wú)線RF模塊、電源模塊、通信單元等。控制模塊根據(jù)定義的路由協(xié)議處理收發(fā)的數(shù)據(jù),并根據(jù)控制命令控制其他模塊的行為;電源模塊為整個(gè)節(jié)點(diǎn)提供電源;無(wú)線RF模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)電表數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程收發(fā),以及對(duì)數(shù)據(jù)的校驗(yàn)和檢錯(cuò)等;通信單元主要是利用串口與計(jì)算機(jī)的通信,方便調(diào)試階段的數(shù)據(jù)讀取及進(jìn)行時(shí)效性和可靠性分析。狀態(tài)指示單元指示了數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài),可以根據(jù)此狀態(tài)判斷數(shù)據(jù)收發(fā)是否成功,判斷系統(tǒng)是否空閑。無(wú)線節(jié)點(diǎn)電路原理圖如圖3所示。

      本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/201809/388661.htm


      CC1110是一款真正的SoC(片上系統(tǒng))解決方案。該芯片采用Chipcon公司的Smart RF 04技術(shù),以0.18μmCMOS工藝制成,擁有豐富的外圍接口,只需極少的外部元件就可以構(gòu)成性能穩(wěn)定且功耗較低的SoC。此芯片采用433 MHz的頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā),通信簡(jiǎn)單,功耗低、成本低,加上超高頻通信的穩(wěn)定性高、容量高、傳輸能力強(qiáng)等特點(diǎn),在控制領(lǐng)域,尤其在無(wú)線自動(dòng)抄表通信設(shè)備中被廣泛使用。


      中繼器與電表的通信接口采用12引腳接口,如圖4所示。通過(guò)MCU的控制,利用串口與智能電表進(jìn)行通信。當(dāng)收到來(lái)自集中器的抄表命令時(shí),立即從智能電表中讀取數(shù)據(jù)。

      3 無(wú)線中繼節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)
      無(wú)線抄表網(wǎng)絡(luò)具有如下特點(diǎn):
      ①節(jié)點(diǎn)靜止。電表安裝后相對(duì)固定,減少了路由開(kāi)銷,不會(huì)因?yàn)楣?jié)點(diǎn)的頻繁移動(dòng)造成路由變化。
      ②多到一路由(多個(gè)節(jié)點(diǎn)到一個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由)。網(wǎng)絡(luò)全部通過(guò)集中器向系統(tǒng)主站上報(bào)數(shù)據(jù),集中器可被視為匯聚節(jié)點(diǎn),由于匯聚集節(jié)點(diǎn)相同,因此可以合并多個(gè)路由發(fā)現(xiàn)的過(guò)程。
      ③節(jié)點(diǎn)功率不受限制。無(wú)線節(jié)點(diǎn)電源由智能電表提供,相比電池供電而言,不必?fù)?dān)心某個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)載過(guò)重造成的用電量不均衡而要經(jīng)常更換電池的問(wèn)題。
      3.1 通信協(xié)議
      現(xiàn)有的自組網(wǎng)絡(luò)通常分為表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議和按需路由協(xié)議。在路由建立階段,表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議時(shí)延小,但路由開(kāi)銷大;按需路由協(xié)議時(shí)延大,但路由開(kāi)銷小??紤]到無(wú)線電力抄表網(wǎng)絡(luò)存在的這些特點(diǎn),綜合比較幾種路由協(xié)議,ZigBee、DSR、AODV等且以節(jié)約成本為目標(biāo),在保證系統(tǒng)性能的前提下,選擇按需路由協(xié)議。通過(guò)改進(jìn)DSR路由協(xié)議,更好地服務(wù)于無(wú)線抄表系統(tǒng)。集中器負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的建立和維護(hù),同時(shí)通過(guò)無(wú)線節(jié)點(diǎn),按照改進(jìn)的路由協(xié)議實(shí)現(xiàn)智能電表與集中器之間的數(shù)據(jù)傳輸與中繼。


      協(xié)議棧結(jié)構(gòu)如圖5所示。物理層主要完成頻率偏移補(bǔ)償、數(shù)據(jù)白化、FEC/交織以及CRC等功能。MAC層的主要作用是組建網(wǎng)絡(luò),提供信道接入機(jī)制,并為兩個(gè)通信實(shí)體提供可靠地連接。其MAC幀類型包括路由幀、數(shù)據(jù)幀、路由維護(hù)幀,如圖6所示。網(wǎng)絡(luò)層主要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的建立和維護(hù),并通過(guò)定義的算法轉(zhuǎn)發(fā)幀。應(yīng)用層由用戶自定義。


      3.2 組網(wǎng)過(guò)程
      改進(jìn)的路由協(xié)議是根據(jù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的自組網(wǎng)協(xié)議,協(xié)議延用了DSR源路由方式,每個(gè)分組都包含了源地址到目的節(jié)點(diǎn)的完整路由,中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)路由信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。路由協(xié)議包括路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程和路由維護(hù)過(guò)程。



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