基于ZigBee与GPRS的远程无线抄表系统智能终端设计

对传统的手工抄表方式进行技术革命具有十分重要的现实意义,如何实时、准确地将用户的用电数据送到供电部门的数据库,且能最大限度减少抄表所需要的人力、物力,已经成为一个急待解决的问题。采用ZigBee双向无线通信技术与GPRS网络技术相结合可以实现远程无线自动抄表,从而有效解决电能表数据的自动采集与远程传输。 本文基于ZigBee技术及GPRS技术的基本原理,研究分析了ZigBee物理层、MAC层、网络层、应用层等各层协议、数据传输方式及网络结构,并在802.15.4层组网协议的基础上建立ZigBee网状网络。通过调研分析ZigBee及GPRS的解决方案,并考虑经济实用性、调试方便性及缩短开发周期等要求,选用Jennic的JN5139单芯片模块实现ZigBee网络的数据传输,采用西门子的GPRS模块MC39i实现数据的远程传输。 根据的功能不同,将终端分成采集器、中继器(路由器)及集中器三部分来设计。采集器、中继器及集中器的ZigBee收发模块都是在JN5139的基础上通过扩展外围电路而设计的ZigBee模块,共同组成一个网状的ZigBee网络,完成对电能表数据的采集、传输、转发及汇总。集中器作为外界访问ZigBee网络的网关,是抄表系统终端的核心单元。为了提高集中器运行速度及兼容性,选用32位ARM9微处理器作为系统的处理器单元,考虑到集中器处理数据量较大及今后抄表方式的升级更新,集中器模块还专门设计了存储器电路、以太网通信电路、USB接口电路等。根据抄表系统实际需要,设计了一套较完整的数据传输协议,并实现了远程传输对接。 利用设计完成的硬件资源、抄表数据协议和各终端模块测试程序测试了在抄表系统的整体功能,结果表明实现了ZigBee网络的组建、电能表数据的采集及远程传输、终端设备参数的修改等功能,达到终端设计要求。