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无线电力抄表系统的传输中继站设计

发布时间:2019-09-05 05:08 来源:未知 编辑:admin

  提出一种无线电力抄表系统传输中继站的设计,简要介绍了集中器和采集终端,着重阐述数据传输中继电路部分。通过CC1110芯片设计了无线中继模块的硬件电路和智能电表接口电路。在分析抄表系统网络拓扑结构的基础上,参考现行的几种路由协议,通过改进的DSR路由协议,很好地解决了无线电力抄表系统中的数据传输中继问题。

  无线抄表技术是基于微功率、短距离、智能化的无线通信技术,通过采用高度集成的SoC或者利用微控制器及无线射频芯片,结合少量的外围器件构成无线电力抄表的专用或通用模块。单跳星型网络是目前无线抄表采用最多的拓扑结构,但其存在通信距离有限、只能在中心节点覆盖范围内通信、网络容量小的缺点。本文提出一种基于CC1110的无线抄表中继方法,其通信质量好,经济适用,通过应用改进的DSR路由协议可以提高无线链路的吞吐率及传输可靠性,并且增加系统的覆盖范围和鲁棒性,可更好地应用于电力自动化系统。

  无线抄表系统由下行终端设备(包括无线收发器和智能电表)、数据集中器上行终端(系统主站)构成。当智能电表在集中器覆盖范围之外时,需要借助其他无线节点实现多跳传输。设计将无线节点内嵌到电表中,与电表外设通信接口相连接,通过MCU与射频模块实现数据的采集、存储及转发等操作。无线节点是整个系统的通信桥梁,在实现中继传输过程中起到关键作用。系统基本组成如图1所示。

  集中器和各终端设备自行组织网络,通过无线节点进行数据传输和中继。集中器负责网络的建立和维护,其同时具有路由功能以进行抄表数据的上传和各节点的抄收工作。下行终端设备与集中器、系统主站之间建立一个无线数据通信信道。

  具体实现过程:设备连接时,先进行初始化工作,保证网络中每个节点都能成功加入网络。当需要进行电表数据采集时,系统主站首先通过光纤或GPRS网络传送抄表命令到集中器,集中器收到命令后,根据网络初始化时建立的路由信息,以轮询的方式向每个对应节点发送抄表命令。无线节点采用有线方式连接到智能电表,当收到来自集中器的抄表命令后,读取电表数据,并根据规定好的通信协议对数据进行处理,转换为适合在网络中传输的格式。之后根据改进的DSR路由中继算法,寻找最优路径,通过无线节点或直接发送给集中器,再由集中器通过GPRS网络或光纤传送给系统主站。

  中继节点模块实现无线电表的网络功能,智能电表通过这个模块实现与集中器和其他无线节点的数据交换。当集中器覆盖范围内的智能电表收到抄表命令时,通过无线节点直接上报电表数据,而在覆盖范围外的智能电表则需要其他无线节点进行接力传输。其模块构成如图2所示。

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