基于无线传感器网络的远程自动抄表系统设计

摘要：针对居民小区抄表系统的技术要求，设计了一种基于无线传感器网络的的远程自动抄表系统方案，该系统将有线通信与无线通信、ZigBee短距离通信与GPRS／CDMA／3G远距离通信有机地结合起来，实现了居民小区的远程自动抄表。给出了组网结构图，阐述了抄表管理中心的软件结构框图和主要功能。与传统的实现方案相比，该方案的通信设计有明显的优势。关键词：无线传感器网络；自动抄表；通信组网；居民小区0 引言 供水、供电、供气等系统的用户表数据自动抄送具有十分重要的意义，不仅便于数据的统计和管理，而且极大地提高了工作效率，同时也改善了居民的生活质量。自动抄表(Automatic Meter Reading，AMR)系统，是指利用微电子、计算机网络以及传感等技术自动读取和处理仪表数据，将城市居民的用水、用电、用气等信息加以综合处理的自动化系统。目前的自动抄表系统，可分为有线方式和无线方式两类。由于无线通信技术的不断发展，出现了许多面向抄表系统的无线解决方案，如无线数传电台、无线传感器网络以及GPRS／CDMA／3G无线公网或者多种方式结合等。有线方式，如RS 485总线，技术简单、成熟，易于实现，但施工布线工作量大，网线易受人为破坏。无线抄表系统在系统安装的方便、快捷方面具有更大优势。1 无线传感器网络技术 无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式发送，并以自组织多跳的网络方式传送到管理终端。2 居民小区远程自动抄表系统方案设计2．1 系统组成 系统由位于监测管理中心的主站(包括前置机、多个工作站和数据库服务器)和数据采集器及ZigBee节点、ZigBee中心节点及GPRS／CDMA ／3G转发点、用户表等部分组成。2．2 居民小区组网 居民小区抄表分为新建小区和旧城小区。新建小区根据建设部提出的小康型住宅小区规划要求，新建和改建的住宅统一规划，实行水、电、气三表出户统一管理表具，用户表比较集中。旧城小区用户表比较分散。采用ZigBee技术实现水、电、气三表的无线抄表是一个非常理想的解决方案。在实际应用中，结合无线传感器网络的技术特点，综合考虑自动抄表系统的稳定性、系统成本及楼宇小区的实际情况，提出有线与无线网络相结合的综合通信组网方式。 居民楼层内采用RS 485有线连接、居民楼层间ZigBee无线网络、居民小区无线公网的综合通信方式，为水电气三表的无线自动抄表提供了切实可行的解决方案。每楼层内的用户表数据通过RS 485总线传输到一个数据采集器，该采集器通过小区ZigBee无线传感器网络传输到小区的数据采集中心，小区数据采集中心通过GPRS／CDMA／3G无线公网将数据传送到水、电、气公用事业公司的抄表管理中心。 小区内网络布设示意如图1所示。特点如下：

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