基于ZigBee技术的远程抄表方案

该方案基于ZigBee技术的远程电力抄表系统，采用四信ZigBee设备组网。

1  项目架构实施方案

1.1.1采集终端层设备

采集终端层包括电能表和集中器，电能表和集中器具有RS-485或者RS-232接口，集中器具有多个IO接口，可带多路电能表，并且具有停电数据保护，带后备电源，停电后仍可抄表。集中器接收到电表发送给它的数据之后，通过串口发送给四信ZigBee传输模块，ZigBee模块同时也可以嵌入到集中器中。

1.1.2  ZigBee数据传输设备

该方案中我们所采用的ZigBee数据传输设备有两种，一种是只有ZigBee的F8914终端产品，还有一种是带ZigBee+GPRS的F8114设备终端，两者的区别在于F8914终端完全使用ZigBee无线网来传输数据，而F8114可先通过ZigBee接收集中器F8914终端发送过来的ZigBee数据，并将ZigBee数据转化为网络数据，通过运营商GPRS网络发送到远端应用管理层的监控中心，为ZigBee网关。

ZigBee数据传输层用的是四信F8914终端和F8114设备，在整个系统中用于实现数据传输通道的建立，当ZigBee模块从集中器接收到数据后，通过自组建的无线网络传输发送ZigBee网关F8114，F8114通过运营商网络将数据发送到应用管理层，同时，应用管理层也可以通过ZigBee网络对各个监控节点发出控制采集指令，从而实现数据的双向通信以达到电度数自动化远程传输的目的。

系统拓扑图如下图所示：

当传输层中心节点F8114通过GPRS网络将数据传送到应用管理层的监控中心时，数据监控中心网络有多种网络接入方式：

1、中心采用APN专线，所有终端都采用内网固定IP，客户中心通过一 条APN专线接入移动公司GPRS网络，在GGSN与移动公司互联路由器之间建立GRE隧道。为客户分配专用的APN，其他的用户不得申请该APN。只有该专网内的SIM卡才能进入该APN，防止其他非法用户的进入。用户可以内部建立RADIUS服务器，以保证用户内部安全。用户在内部建立DHCP服务器（或在APN路由器内，启用DHCP功能），为通过认证的用户分配用户内部地址。

此种方案无论实时性，安全性和稳定性较前一种方案都有大大提高，适合于安全性要求较高、数据点比较多、实时性要求较高的应用环境。在资金允许的情况下的最佳组网方式。

2、控制中心采用ADSL等INTELNET公网连接，采用公网动态IP+DNS解析服务的。客户先与DNS服务商联系开通动态域名，IP MODEM先采用域名寻址方式连接DNS服务器，再由DNS服务器找到中心公网动态IP，建立连接。此种方式可以大大节约公网固定IP的费用，但稳定性受制于DNS服务器的稳定，所以要寻找可靠的DNS服务商。此种方案适合小规模应用。

3、控制中心采用ADSL等INTELNET公网连接，采用公网固定IP服务的。此种方案先向INTERNET运营商申请ADSL等宽带业务，中心有公网固定IP的。IP MODEM直接向中心发起连接。运行可靠稳定，推荐此种方案。

1.3 数据中心软件平台构建

抄表系统的核心部分是系统软件，它遵循DL/T645部标通讯规约，并有扩展性。具有四信通信的GPRS无线模块的中心端软件建有多种方式，对于传入数据的方式的不同，我们提供不同的软件来帮助客户快速地实现中心端的数据接收和现场设备的管理。

首先是对于组态软件，目前很多组态软件厂家已经集成了四信通信的驱动了，可以直接配置使用；其次对于原本是读串口的程序，为了兼容原来的系统而不做开发工作，我们提供一个虚拟串口软（TCP2COM）；最后是对于想开发自己独有的数据中心软件的客户，会提供一个动态链接库及四信公司的测试版数据中心软件，不仅开放源码还全程协助客户进行自己数据中心软件和功能的开发。客户可能通过动态链接库快速开发一个灵活的，稳定的，功能齐全的终端管理和数据交互的中心软件。

如下是该系统的中心站软件：第一个图式web界面的，第二个图是用VB开发的中心站。

2  方案特点

ZigBee以其灵活、可靠、易于布置等特点在许多领域得到了广泛的应用。将其应用于远程抄表的优点在于：

F8914终端是一种物联网无线传输终端，利用ZigBee网络为用户提供无线数据传输功能。提供RS232/RS485/RS422通信接口及多路I/O口，广泛的运用于无线抄表、数字油田、智能电网、智慧农业、化工检测等领域；

灵活：广播发送或目标地址发送模式可选，通信距离大。设备配置操作简单，易懂 ，集成化程度高，技术成熟，安装方便。

远程抄表系统能实现的功能：

设置电能表的参数，读取各种计量和管理数据；抄表数据的统计、查询、备份、报表、图表生成；厂站管理；自动抄表、定时上报、实时查询等；掉电数据保存；瞬时量数据的综合处理；系统数据备份、存档和向外输出数据；历史数据事件记录功能；实时报警；根据线路上的表计关系计算线路损耗；可提供多路模拟量、开关量输入，实现开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过压告警、过流告警、过载告警、倾斜或移动报警等其他功能；远程控制断电功能；采集的参数丰富，如：a.当前、上月、正向有功、反向有功、无功四象限的总及尖、峰、平、谷四费率电量；b.正向、反向、有功、无功的最大需量及最大需量发生时间；c有功功率、无功功率、三相电压、三相电流、功率因数；d失压累计次数、失压累计时间、集抄器停电起止时间等；e单位时间负荷曲线、三相电流曲线、三相电压曲线、有功功率曲线、无功功率曲线、功率因数曲线。

4   方案总结

基于ZigBee技术的远程抄表系统采用厦门四信通信的ZigBee模块和ZigBee网关组成，实现了实时在线，永远在线，稳定可靠的数据传输。在成熟的GPRS网络上构建无线数据网络，并配合ZigBee无线传输技术，使在电力远程抄表实现无线数据传输的成本和技术大为降低。而且厦门四信通信的ZigBee模块和ZigBee网关都采用工业级设计，组网灵活，安全可靠，实时在线的特点很适合运用在电力行业。

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