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体验ZigBee技术应用在无线抄表系统

丛秋波?? EDN China副主编?? 2009年07月01日 ?? 收藏0

  日前,本刊记者受邀来到北京顺义供电公司项目现场,切身体验了一回ZigBee技术在无线抄表系统的现场应用。

  WSN无线模块

  该无线抄表系统是北京顺义供电公司和北京新鸿基瑞程科技有限公司合作,与2005年启动的无线自动抄表项目。目前主要应用有两类:一是配电网无线抄表,二是居民户无线抄表与远程预付费。在现场,记者了解到,我们所在的顺义这一居民点,全系统共72676户电表,分布在320台电表数据采集终端中。在现场实际使用中,一般一个采集终端能覆盖半径为500米的范围。在320台采集器中,无线抄表系统每天抄收两组电量数据,另外每天还为预付费系统抄一次剩余电量等信息。单日抄通率达99%以上,其余未抄通的不足1%的电表中,除了临时未能抄通的部分外,还包括:电表故障、档案错误、无线抄表模块故障和电表停电等因素(图1)。

图1WSN用于电力集抄一方案拓扑图


图1,WSN用于电力集抄一方案拓扑图

  北京新鸿基瑞程公司WSN技术无线抄表项目经理邓宏昌介绍说,在这个无线抄表系统中,关键的器件是采用了该公司自主研发的WSN(无线传感器网络)无线模块。WSN技术综合了传感器技术、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,将监测、感知、采集的信息以无线方式发送,并以自组织多跳的网络方式传递到用户终端,从而实现物理世界、计算世界和人类社会三元世界的连通。

  邓宏昌说,公司研发生产的WSN无线模块在普通的无线通讯模块的基础上,内嵌了公司自己研发的WSN 的整个无线通讯协议栈,从而使无线模块具有了WSN节点的能力,能够形成自组织、自路由的多跳mesh 网络。

  邓宏昌表示,WSN技术被誉为新世纪四大高新技术之一,尤其用于电力集抄,优势非常突出,一是,低成本,分布式处理、单节点成本低、支持多块电能表、网络覆盖广、节省集中器、节省运行费用;二是高可靠性,从多路径优化选择、增加删除节点,节点故障或移动位置无影响;三是实用性,电能量使用实时数据、线损分析、峰谷计价、完善需求侧管理系统;四是安全性,透明通道可实现电费数据在计费软件与电能表之间端到端加密,密钥由供电部门管理。加密通道使WSN空中数据帧可加密,上行通道加密由VPN负责。

  邓宏昌强调,ZigBee是WSN中一种技术和应用方案,在他们研发的WSN无线模块中的关键芯片就是采用了德州仪器(TI)公司的低于1GHz的低功耗RF收发器CC1100E。

  低于1GHz的RF收发器CC1100E

  德州仪器亚洲区低功耗无线产品部市场营销经理陈雄基,从2005年开始就负责该公司ZigBee产品,他介绍说,CC1100E是TI专门针对中国市场推出的一款符合ZigBee标准的低于1GHz 的低功耗RF 收发器(SoC),CC1100E具有无线唤醒功能、集成的数据包处理功能(64 字节数据FIFO)、高RF 灵活性,调制方式支持FSK、GFSK、MSK、OOK等、调制速率1.2~500kbps、和极为快速的PLL 开启/跳频时间。CC1100E有很高的灵敏度,能达到-112 dBm /1 .2kbps,误包率为1%。最高输出功率为+10dBm,具有多信道支持等功能(图2)。

图2CC1100E简化架构图
图2,CC1100E简化架构图

  据了解,CC1100E全新的工作频带,适用于中国自动抄表(470~510MHz)和日本有源RFID(950~960MHz)市场。至于为什么采用低于1GHz频带,陈雄基解释说,这是因为1GHz频段比较干净,无线传输效果好。另外,在恶劣环境中CC1100E表现较为稳健,非常适用于低功耗系统、与现有系统后向兼容、适用于快速跳频系统等。

  北京新鸿基瑞程公司总经理薛世骏表示,CC1100E由于功耗低、性能高,性价比好,非常适合于他们的解决方案,“TI一直致力于推进Zigbee技术的进步,ZigBee技术能让我们从线路环绕的繁复环境中解脱出来。ZigBee Smart Energy的进程也使人类对能源的利用更加合理高效,无线抄表系统已经深入千家万户。”


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ZigBee? 无线抄表? WSN? CC1100E?

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