發(fā)布時間：2020-05-10 22:25

【摘要】：伴隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,水表、燃氣表、電表和熱表的數(shù)量都不斷增加,這些計量用表所采集的數(shù)據(jù)將通過各種形式被人類收集利用。目前現(xiàn)有的電表計量系統(tǒng)存在著功耗大、成本高、線路干擾、組網規(guī)模小、自動化程度不高等缺陷,如何用最少的人力、最低的成本、最快的速度、最穩(wěn)定的性能、最安全的形式將用戶數(shù)據(jù)送達給管理部門,是現(xiàn)有電表計量系統(tǒng)一個迫切需要解決的問題。ZigBee是一種新的低功耗、短距離、低速率、短延時、高容量、低成本、高安全性的無線網絡技術。由于其優(yōu)良的性能,近幾年在國內外發(fā)展極快,已經覆蓋了工業(yè)控制、家庭網絡、工業(yè)無線定位、汽車自動化、樓宇自動化、消費電子等領域。在世界各國能源供應日趨緊張的大背景下,太陽能作為清潔能源近年來被世界大力推廣,如果能將ZigBee技術和太陽能發(fā)電技術合理應用于無線電表計量系統(tǒng)中,將會使電表計量系統(tǒng)在供電穩(wěn)定和系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保等性能提升方面帶來質的飛躍。本文首先介紹了自動電表計量相關領域的國內外發(fā)展概況、項目背景和研究意義,分析和比較了現(xiàn)有自動電表計量系統(tǒng)的優(yōu)缺點,并對目前常用的短距離無線通信技術進行了深入分析和研究,在綜合對比后提出了基于ZigBee技術的太陽能無線電表計量系統(tǒng)的設計方案,確定系統(tǒng)方案后完成了硬件子系統(tǒng)的設計,同時遵照相關協(xié)議完成了底層通信系統(tǒng)軟件的設計。針對系統(tǒng)在電源供電部分存在性能不穩(wěn)定且廢舊電池污染嚴重的問題,提出將清潔能源太陽能引入作為電源的一部分,用以提高系統(tǒng)電源供電的可靠性和環(huán)保性,并最后完成了系統(tǒng)的測試。測試結果表明該系統(tǒng)具有低成本、低功耗、節(jié)能環(huán)保、自組網和自適應強、安全穩(wěn)定和兼容性強等特點,可見基于ZigBee技術的太陽能無線電表計量方案不僅可帶來巨大的經濟效益,降低管理部門在數(shù)據(jù)采集過程中物力和人力的消耗,提高他們的管理效率;而且系統(tǒng)的優(yōu)化設計使得整體供電穩(wěn)定性更強,能耗更低,更加節(jié)能環(huán)保;同時也能為大眾提供更加高效便捷的公共服務,有很好的市場推廣價值和應用前景。
【圖文】：

將來該項技術的價位將會更低，而且使用 ZigBee 協(xié)議也是免許可不(9)較小的傳輸速率。對于 ZigBee 裝置節(jié)點來說，其數(shù)據(jù)率大概在 20~內，而 868MHz、915MHz 以及 2.4GHz 的頻道段的則是 50kbps、40kbps、針對那些速率較小的掌控網絡，ZigBee 裝置數(shù)據(jù)率都能滿足要求2.2 ZigBee 協(xié)議棧框架ZigBee 的協(xié)議�？蚣苤饕膶樱海�1）PHY 層面;（2）MAC 層面;（層面;（4）APL 層面。并且各層均由下一層為其服務，含有管理及數(shù)據(jù)的服體。前者功能是向前面層面供應管理性服務。后者功能是將有關的數(shù)據(jù)性應給前面的層面；憑借 SPA(Serice Access Point)，各實體能供應給上一46]。實際上 ZigBee 協(xié)定棧同樣是源自規(guī)定的 OSI(Open Systems Intercon七個層次的模式，不同的是，ZigBee 對每一層進行了重新規(guī)劃。ZigBee 協(xié)框架如圖 2.1 所示，其中，網絡層以上的標準是由 ZigBee 聯(lián)盟制定的，而以下的標準則是基于 IEEE802.15.4 制定的[47]。

圖 2.2 ZigBee 網絡結構示意圖(1) 星形最容易方便的拓撲模式就是星形拓撲，它是由 1 個協(xié)調器和很多終端裝成的。其中，各裝置間的通訊及信息的傳送均把協(xié)調器當作核心。若是在 2 端裝置間有通訊傳送信息要傳送，則需要先將信息自其中一個終端裝置輸送調器，在協(xié)調器進行判斷之后，轉送至想要收取信息的那個裝置。但是此模有不利之處，由于節(jié)點間的信息路由只有 1 條路徑，因此協(xié)調器的運行負擔很(2) 樹形在三種模式中繁雜性屬于中等的是樹形拓撲，它的構成包括 1 個協(xié)調器很多星形組織。對于許多路由器的節(jié)點而言，它們都連于協(xié)調器的節(jié)點處，，本身后面又連著許多別的節(jié)點，形成了多級別的相連模式，對于子節(jié)點來說路由器的節(jié)點不但能連很多同設備節(jié)點，而且對于終端節(jié)點而言，也可以將接。網絡中的設備可以跟相連成團的父節(jié)點或者子節(jié)點之間達成通訊，同時根據(jù)樹形網絡與別的節(jié)點完成通訊。很明顯，此模式同樣具有的缺陷就是只一的路由通道進行信息傳輸。
【學位授予單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM933.4

【參考文獻】

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本文編號：2657991