一種基于自組網(wǎng)絡(luò)的無線抄表系統(tǒng)研制
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4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計
本研究設(shè)計的抄表系統(tǒng)采用被動抄表的方式，其自動抄表系統(tǒng)是由一個中心節(jié)點(diǎn)和數(shù)目眾多的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，每個傳感器節(jié)點(diǎn)又包括具有傳感器功能的智能表計和采集模塊。
4．1 中心節(jié)點(diǎn)軟件實現(xiàn)
控制中心節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)整個網(wǎng)絡(luò)的工作，接收上位機(jī)傳來的命令，并按指令的要求做出相應(yīng)的操作，接收無線傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)并上傳給上位機(jī)或管理中心。自動抄表系統(tǒng)采用分時分段抄表，即中心節(jié)點(diǎn)采用輪詢的方式采集各個用戶的能源用量。首先中心控制節(jié)點(diǎn)的各模塊程序進(jìn)行初始化，然后處于接收狀態(tài)，當(dāng)中心節(jié)點(diǎn)收到管理中心發(fā)來的采集數(shù)據(jù)命令，首先讀取其要采集數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)的ID和采樣ID(即水、電、氣等采樣標(biāo)識)，然后在其保存的路由表中查找到要采集節(jié)點(diǎn)的路由信息。在其保存的路由表中，如果有到采集節(jié)點(diǎn)即目的節(jié)點(diǎn)的路由信息，則把到目的節(jié)點(diǎn)的路由信息及采樣信息加入到采集數(shù)據(jù)分組中發(fā)送出去。
如果路由表中沒有到目的節(jié)點(diǎn)的路由信息，中心節(jié)點(diǎn)就會發(fā)起一個路由請求分組RREQ。然后中心節(jié)點(diǎn)就處于接收狀態(tài)接收消息分組，當(dāng)中心節(jié)點(diǎn)收到路由響應(yīng)分組RREP后，即找到到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路由信息后，則把此路由信息寫入路由表中并將其到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路由標(biāo)識置高，然后把路由信息加入采集命令分組中發(fā)送采集數(shù)據(jù)命令分組。
中心控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送完數(shù)據(jù)采集命令分組之后就一直處于接收狀態(tài)，當(dāng)其接收到其他傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送過來的采集數(shù)據(jù)，則把該用戶的能源用量信息上傳給上位機(jī)，然后上位機(jī)保存采集到的用戶的能源用量，并統(tǒng)計計算每戶的費(fèi)用以方便收費(fèi)管理。
4．2 傳感器節(jié)點(diǎn)軟件
無線傳感器節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)采集小區(qū)用戶的能源表計的用量，并把采集到的數(shù)據(jù)上傳給中心節(jié)點(diǎn)或作為路由器轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息。由于本系統(tǒng)采用被動抄表方式，所以每個傳感器節(jié)點(diǎn)只有收到發(fā)給自己的采集數(shù)據(jù)命令時才會采集該節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息。當(dāng)有新用戶使用智能表計記錄自己的能源用量即有新節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)，首先發(fā)送加入網(wǎng)絡(luò)的消息，其成功加入網(wǎng)絡(luò)后就跟其他的節(jié)點(diǎn)一樣處于接收狀態(tài)，接收中心節(jié)點(diǎn)和其他節(jié)點(diǎn)發(fā)來的消息分組。
當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)各個部分初始化之后，Si1010就進(jìn)入接收狀態(tài)，監(jiān)測信道并接收其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的消息分組。每個節(jié)點(diǎn)根據(jù)其收到的不同的消息分組，將進(jìn)行不同的處理。當(dāng)收到其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的數(shù)據(jù)采集命令時，其首先判斷是否是發(fā)給自己的數(shù)據(jù)采集命令，如果不是發(fā)給自己的采集數(shù)據(jù)命令，直置發(fā)送狀態(tài)，則其按分組中的路由信息把該分組轉(zhuǎn)發(fā)給其下一跳節(jié)點(diǎn)。
中心節(jié)點(diǎn)的主要作用是：接收來自其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行校正、融合等處理，然后發(fā)給管理節(jié)點(diǎn)；接收管理節(jié)點(diǎn)所發(fā)的指令，確定節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)。其基本工作流程如圖4所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/155095.htm
5 結(jié)論
本項目研究一種基于小區(qū)的無線自組網(wǎng)抄表系統(tǒng)，其創(chuàng)新點(diǎn)主要有：
(1)對系統(tǒng)中控制中心節(jié)點(diǎn)和無線傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件進(jìn)行全新設(shè)計，采用最新的MCU+RF一體化集成方案芯片Si1010，與雙芯片解決方案相比，單芯片方案的封裝尺寸與PCB空間均縮小50％，既降低了芯片本身的成本也降低了終端解決方案的成本。集成方案由于已經(jīng)集成了射頻功能，簡化了產(chǎn)品的開發(fā)過程，降低了終端的開發(fā)難度。
(2)采用CFDA微蜂窩式固定無線數(shù)據(jù)接入平臺實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自組織功能，每個傳感器節(jié)點(diǎn)根據(jù)所處的位置關(guān)系可形成一個多跳的鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)可隨時加入或退出網(wǎng)絡(luò)而不影響網(wǎng)絡(luò)正常工作。
(3)中國國家無線電管理委員會已經(jīng)將原來模擬電視的470～510 MHz頻段釋放用于民用計量，這對于Sub-GHz系統(tǒng)在中國無線抄表市場上的應(yīng)用也是好消息。目前支持Sub-GHz的解決方案有Silicon Labs的Si10xx系列平臺和TI的CC430平臺等，Si10xx平臺支持240～960 MHz頻率。開發(fā)的無線抄表系統(tǒng)符合新規(guī)，而符合新規(guī)的產(chǎn)品處于剛起步階段，具有巨大的市場潛力。
(4)編程實現(xiàn)按需DSR路由協(xié)議，可及時準(zhǔn)確地找到到達(dá)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的最佳路由信息，實現(xiàn)了快速準(zhǔn)確抄表。系統(tǒng)在測試中獲得了良好的效果，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、功耗低、通信成本低等優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到了產(chǎn)品設(shè)計要求。
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