原创 zigbee在无线抄表（水表、电表、气表、热表）中应用

 2007-11-11 04:22  2071 3 3 分类: 通信

一、 Zigbee无线抄表简介

　　上海数传信息科技有限公司长距离、低复杂度、低功耗、低成本的zigbee无线通信系统适合于承载数据流量较小的业务和各种自动控制、监测、跟踪及远传控制领域远程采抄水，电，气，热表的首选。

　　Zigbee 技术服务于远程抄表所产生的意义：

　　普通型传感器必须用电缆与中央指挥系统相连接，造价高，且不便操作。每月水表、电表入户抄表收费给用户和抄表人员带来很多麻烦，且不安全。为了有效解决入户抄表收费存在的诸多弊端，提高效率，避免入户抄表引发的不安全因素（如冒充收费人员入室抢劫），避免用户受到打扰（如在家休息时）和杜绝拖欠费用等情况, 采用ZIGBEE 智能无线网络的远传抄表能有效克服了上述缺点。

　　Zigbee无线抄表系统采集稳定、可靠、方便、实用。安装费用低廉，维护简单，无优升级，不需要租用公网，也无须巨额运行费用。这是现代智能集抄系统的最优解决方案！

　　系统包括三个部分：数据采集发送模块，中心收发模块和与集中落地模块，数据采集发送模块和中心收发模块都是由高度集成的微功率单芯片无线收发机和单片机制成，它们的体积都非常小，单芯片收发机还可有一个全世界独一无二的厂家编号（烧录在芯片中），这个单芯片收发机还具有接收信号强度指示功能（RSSI）。新系统的智能卡和读写器，使用的是无需申请的2.4G ISM免费频段，而且都满足国家对2.4G频道无线产品的相关规定。

　　二、 Zigbee无线抄表系统说明

　　一、系统结构

　　1、系统整体网络结构：

　　

　　社区整体组网结构

　　黄色为每家每户与三表对接的无线数据采集发送模块（SC8836A或SC8836b），当采集模块接收到水表脉冲信息，即发送至就近骨干收发模块。

　　红色为骨干收发模块（SC8836B）组建社区zigbee骨干网络，可按在大楼外墙壁上，与需要采集的建筑物相对，也可安装在小区照明电杆上，或者屋顶上。每一个采集点负责采集几十到几百个，甚至上千个水电气表的数据，具体采集数量的多少，取决于小区的建筑环境和具体情况。上图为虚拟设计图，在实际应用中，根据现场环境部署增减骨干采集收发模块数量。骨干模块在社区以无线（也可采用有线连接）方式自组成社区骨干网络

　　蓝色定义一台为中心模块，其他模块接收到抄表信息发送或中继发送至中心模块。中心模块本地存储或通过GPRS广域网传送至远端计费系统。

2、系统组网拓扑：

　　

　　Ø 水表与我公司zigbee无线数据采集发送模块（SC8836A或SC8836b）对接，水表输出0~3v方波（脉冲）与采集发送模块TTL接口互联。表每发送一个脉冲，触发zigbee模块向骨干采集模块发送数据，骨干数据采集模块接收到信息，返回确认信息。水表端接收到返回信息即进入省电休眠状态。

　　Ø 使用SC8836B集中数据采集模块，采集到的来自所有它管辖范围内的水表的数据，进行打包，并通过如下几种方式传给监控中心：

　　A. 在每一个SC8836B中，安装一个GPRS或 CDMA1X终端模块，利用移动通信网传往管理计费中心，或其它指定地点；

　　B. 利用SC8836B模块自身的无线数据中转功能，将所有SC8836B所采集到的数据汇集到某一个采集节点，再通过其它有线或无线的网络传往管理计费中心，包括互联网，宽带网或移动网；个别联网不方便的数据采集点，可单独使用一个GPRS或 CDMA1X终端模块直接传输。

　　C. 利用485总线将一个小区的所有SC8836B采集点连接在一起，然后再通过其它有线或无线的网络传往管理计费中心，包括互联网，宽带网或移动网。

　　Ø 中心采集模块也可在本地设置存储设备，由抄表人员定期采用手持终端进行一次性抄表工作。

　　Ø 所有设备都具备定时自检信息发送，确保设备运行良好。和电池低压报警信号的发送，在电池余量到达设定范围，即向管理系统发送低压告警信号，提示更换电池，保证设备正常运行。
三、设备介绍

　　1、主要产品介绍　　

　　上海数传信息科技有限公司的所有模块使用的都是2.4Ghz频段，直序扩频（DSSS）的通信方式；所有模块本身都具有不可更改的独一无二的，64位的身份编号。它们组成满足不同实际需要的无线数传网络平台。它们的特点是：

　　1．集成度高，因而可靠性高而且体积小；2．功耗低，电池寿命长，特别是利用产品独创的专利电源管理技术；3．由于使用了抗干扰DSSS通信技术，具有用户一致公认的工作稳定性和可靠性；4．传输距离远，使用0.1瓦的发射功率，双向通信距离可达8公里，可自动中继，比传统数传电台，具有更高的工作稳定性和可靠性，大大节约了成本，并可与其它有线或无线公网对接；5．使用十分方便，用户可以通过有线或无线（远距离修改）的方式，自己更改数传模块的ID号，发射功率，频道,PN码和波特率等。产品同时提供多种接口（多路TTL电平，RS232, RS485）,供用户选择；6．具有多点组网功能，大大增加了无线传输的覆盖范围，不需要向运营商支付网络使用费；7．可低成本的实现点对多点（无数量限制）的数据采集和控制，并通过远距离无线传输模块，以及自组网络，传往控制中心；8．利用我们的专利技术，在许多场合下可替代GPS，低成本的实现对移动目标的定位跟踪；9．采用批量化生产和销售的方式，大大降低了产品成本，给系统集成商预留了充足的利润空间；10．产品经过国家权威机构的测试，以及众多用户通过长期使用测试和比较后得到最后的认可。

　　2、数传Zigbee产品收发距离对照表

　　

　　3、设备主要参数说明：

　　终端模块SC8836A型照片：40 mm x 19 mm ----注意：安装时模块PCB ”S”天线下面不应有金属

　　

　　终端模块SC8836b型照片：尺寸：42 mm x 25 mm-----注意：安装时,模块PCB “F”天线下面不应有金属

　　

　　防水外壳照片：尺寸：34 x 58 x 84 mm

　　

　　中心数据采集控制模块SC8836b照片：尺寸：如下图中所示

　　

　　模块参数指标：

　　终端模块a 型（SC8836A）：

　　尺寸大小：40 x 19 x 3 mm

　　

　　A. 可实现双向收发通信（可以使用多频道工作）；

　　B. 使用抗干扰DSSS技术，2.4G免费频段，3822个信道；

　　C. 波特率：250kbps,125kbps,……19.2kbps,…..1.2 kbps(可调)

　　D. 每个信道带宽1 Mhz

　　E. 使用PCB天线，对应中心数据采集模块的可视双向通信距离：250米（发射）/1500m米（接收）；

　　F. 最大发射功率3毫瓦（4dBm）;最大发射电流35mA;最大接收电流25mA;

　　G. 供电电压：3 – 3.6V

　　H. 睡眠电流：

　　I. 接收灵敏度 -97 dBm - 13 dBm （信噪比增益） = -110 dBm

　　J. 控制单片机：Atmega88;

　　用户可根据自己需要对使用频率，波特率，发射功率，苏醒周期等进行选择调整,；

　　终端模块 b 型（远距离）：（SC8836b）：

　　尺寸大小：42 x 25 x 3 mm

　　

　　A. 可实现双向收发通信；

　　B. 使用抗干扰DSSS技术，2.4G免费频段，3822个信道；

　　C. 波特率：250kbps,125kbps,……19.2kbps,…..1.2 kbps(可调)

　　D. 每个信道带宽1 Mhz

　　E. 使用PCB天线，对应网络数据采集模块的可视通信距离：2000（发射）/1500米（接收）；

　　F. 最大发射功率100毫瓦（18dBm）; 使用超级电容时的最大发射电流为35mA; 不使用超级电容式为200 mA; 最大接收电流25mA;

　　G. 供电电压：3- 3.6 V

　　H. 接收灵敏度 -97 dBm - 13 dBm 信噪比增益 = -110 dBm

　　I. 控制单片机：Atmega88

　　用户可根据自己需要对使用频率，波特率，发射功率等进行调整。

　　网络数据采集模块（SC88436B 可与移动网络或计算机连接）：

　　

　　A. 使用抗干扰DSSS技术，2.4G免费频段，3822个信道；

　　B. 每个信道带宽1 Mhz

　　C. 波特率：250kbps,125kbps,……19.2kbps,…..1.2 kbps(可调)

　　D. 原机配有10厘米长鞭状防水天线，可选用50厘米或120厘米长全向高增益天线，或120 x 240 x 40 mm 的板状天线，对应相同SC8836B模块双向实测可视通信距离：3000-- 8000米，视使用天线，及天线架设高度，以及环境而定；与SC8836a 实测可视通信距离250米（接受）/1500米（发射），天线离地高度3米；与SC8836b 实测可视通信距离1500米（发射）/2000米（接收）.

　　E. 最大发射功率100毫瓦（20dBm）;最大发射电流350mA;最大接收电流26mA; 最大功耗（使用5 V电源时）

　　F. 供电电压：2.7 – 5V 或220 AC市电

　　G. 接收灵敏度 -105 dBm - 13 dBm 信噪比增益 = -118dBm

　　H. 控制单片机：Atmega88或Atmega 128L

　　用户可根据自己需要对使用频率，波特率，发射功率等进行选择调整；