CN201839445U - 一种基于ZigBee组网无线市政表计远程数据采集系统 - Google Patents
一种基于ZigBee组网无线市政表计远程数据采集系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201839445U CN201839445U CN2009201534392U CN200920153439U CN201839445U CN 201839445 U CN201839445 U CN 201839445U CN 2009201534392 U CN2009201534392 U CN 2009201534392U CN 200920153439 U CN200920153439 U CN 200920153439U CN 201839445 U CN201839445 U CN 201839445U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- zigbee
- module
- sub
- substation
- data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000006855 networking Effects 0.000 title claims description 18
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 41
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 20
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 5
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241001269238 Data Species 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 210000003660 reticulum Anatomy 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种基于ZigBee通信的仪表数据无线传输系统，包括一个中心站和多个分站，所述的中心站包括一个中心ZigBee协调模块，用于分配各分站ZigBee节点地址，协调和管理各分站节点，监控和采集各分站数据；所述的每个分站都包括一个子ZigBee模块，用于将该分站的仪表数据采集后传输到中心站；所述的中心ZigBee模块与子ZigBee模块通过ZigBee通信协议无线传输各个分站的仪表数据。优点在于：采用ZigBee技术和GPRS/CDMA技术结合，实现短程和远程的数据通信；采用站点模式使系统的网络结构不容易受到破坏，数据传输可靠性和网络自愈能力强；并且ZigBee设备的购置、铺设成本不高，网络建成后同时可以免去人工操作，大大节约了成本开销。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种无线的仪表数据传输系统，尤其涉及一种基于ZigBee组网无线市政表计远程数据采集系统。
背景技术
随着无线通信技术的不断发展，近年来出现了面向低成本设备无线联网要求的技术，称之为ZigBee(紫峰)，它是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适合于自动控制、远程控制领域及家用设备联网。
随着自动化和测量技术的飞速发展，小区的智能化的提高，人们对工作、生活、家居条件的智能化水平要求越来越高，室内计量仪表数据的自动抄收已逐渐成为人们追求的目标。在电力、自来水和管道煤气等公用事业系统的信息化过程中，户表数据的自动抄送具有十分重要的意义，也是行业单位迫切想要解决的问题，因为水电煤三表数据抄送的准确性、及时性，直接影响公用事业部门系统的信息化水平、甚至管理决策、经济效益。
传统的手工抄表费时、费力，准确性和及时性得不到可靠的保障，这导致了相关营销和企业管理类软件不能获得足够详细和准确的原始数据；一般人工抄表都按月抄表，对于用户计量来说是可行的，但对于相关供应部门进行更深层次的分析和管理决策却不够，行业的实际需求催生着自动抄表系统的技术和应用的不断发展。基于上述原因，设计一种长期稳定可靠、安装维护方便，不但可以抄表读数据而且可以控制和监控用户负载用电情况的远程抄表系统，已经成为业内亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种基于ZigBee组网无线市政表计远程数据采集系统，适合于自动控制、远程控制领域及家用设备联网，可以对水电煤三表进行无线读出数据和控制。
本实用新型的目的可以通过以下方案实现：一种基于ZigBee通信的仪表数据无线传输系统，包括一个中心站和多个分站，其特征在于，所述的中心站包括一个中心ZigBee协调模块，用于分配各分站ZigBee节点地址，协调和管理各分站节点，监控和采集各分站数据；所述的每个分站都包括一个子ZigBee模块，用于将该分站的仪表数据采集后传输到中心站；所述的中心ZigBee模块与子ZigBee模块通过ZigBee通信协议无线传输各个分站的仪表数据。
所述的各个分站还设有GPS(卫星定位系统)通讯模块、时钟模块、脉冲表计采集模块和数字通讯表计数据采集模块；所述的各功能模块通过RS232接口与该分站内的子ZigBee模块连接。
所述的各子ZigBee模块还设有存储模块，用于存储采集到的分站数据，所述的存储模块通过数据线与子ZigBee模块数据采集端连接。
存储在各个子ZigBee模块内的数据均带有时间标记。每个数据的时间标记是根据内置卫星定位GPS和时钟模块精确较时的时钟标记。即使通讯失效，也可以实现表计数据在各自模块里长达6个月的30分钟间隔数据存储。当通讯失效恢复后，适时将各模块内的数据通过既定通道发送到中心数据库，完成数据缺失自动补偿。确保监控中心所汇总的全部表计数据库的数据长期完整、可靠。
所述的各子ZigBee模块与所属分站内所有仪表通过有线或无线连接，采集该分站内所有仪表的数据。
所述的中心站还设有GPRS模块，用于将收集到的各个分站仪表数据通过GPRS通信协议传输到远程数据库。
所述的中心站还可以通过中心ZigBee模块对各个分站的子ZigBee模块发送控制信号，用于关断用电负载。
所述的各个ZigBee模块设有用于接收测控中心控制信号的GPRS端口或3G无线移动网络端口。
为了扩大通信可以覆盖的范围，每个分站可以根据级联和联网需求设置一个全功能子ZigBee模块，用于传输本站节点数据或中继其他分站ZigBee节点上报的数据，所述的中心ZigBee模块、各子ZigBee模块和各全功能子ZigBee模块根据数字地址分配组成多次级联，每个子ZigBee模块或全功能子ZigBee模块依次通过上一级的全功能子ZigBee模块传输到中心ZigBee模块。
所述的中心ZigBee模块可以分配15个一次级联的子ZigBee模块数字地址和15个一次级联全功能子ZigBee模块数字地址；而每个一次级联全功能子ZigBee模块又可以分配15个二次级联的子ZigBee模块数字地址和15个二次级联全功能子ZigBee模块数字地址。以此类推，可以进行四次级联，有效的扩大了ZigBee通信覆盖范围，而网络最大可容纳的ZigBee节点数达到54001个。
各分站子ZigBee模块和中心ZigBee模块之间的传输信道采用ZigBee固有的16个信道中的一个作为主通信信道，其他信道作为副通信信道。
对于在同一个分站内，通过ZigBee无线采集各仪表数据或控制负载时，子ZigBee模块与所有仪表的ZigBee传输信道采用副通信信道，有效的防止主通信和站内通信之间的同频干扰问题。
本实用新型相对现有技术优点在于：采用ZigBee技术和GPRS/CDMA技术结合，实现短程和远程的数据通信；采用站点模式使系统的网络结构不容易受到破坏，数据传输可靠性和网络自愈能力强；并且ZigBee设备的购置、铺设成本不高，网络建成后同时可以免去人工操作，大大节约了成本开销。
附图说明
图1是本实用新型工作示意图；
图2是本实用新型信号平衡-不平衡转换电路原理图；
图3是本实用新型发送功率放大电路原理图；
图4是本实用新型接收功率放大电路原理图；
图5是本实用新型接收发送切换电路原理图；
图6是本实用新型外接天线或板载天线电路原理图。
图7是本实用新型各ZigBee模块的地址分配示意图；
图8是本实用新型利用中继ZigBee模块跳跃式传输示意图；
具体实施方式
针对小区地形待点而设计的基于地理位置的树形网络来实现对整个小区数据集中式采集。利用ZigBee作为局部的无线组网方式，而利用GPRS作为远程的无线数据传输方式，这样就实现了局部无线到远程无线的连接。
如图1所示，在小区中央位置设置一个中心站，每个小区单元作为一个分站。中心站通过GPRS和外界通信，同时中心站点有一个父ZigBee模块作为主协调器，来管理和采集分布在小区内各个单元设置的其它子ZigBee模块。由于ZigBee模块通信距离的限制，点对点采集不可能覆盖到所有小区单元，所以必要时得通过一定中继ZigBee来扩大通信范围，同时采用基于地理位置的树形网络来实现对整个小区数据集中式采集。
以每个单元为一个采集点，中心站根据实际用电情况，对该单元发出关断控制信号；子ZigBee模块以无线或有线方式来采集该单元内仪表数据和控制负载通断电；小区内各个单元的采集点构成一个大的网络，每单元采集点要将数据上报给中心站。
单元内子ZigBee模块与各仪表的通信将工作在另一个ZigBee信道上，且此信道和之前中心站与单元分站信道不同，以避免不必要的干扰和占用有限的带宽。各分站子ZigBee模块和中心ZigBee模块之间的传输信道采用ZigBee固有的16个信道中的一个作为主通信信道，其他信道作为副通信信道。对于在同一个分站内，通过ZigBee无线采集各仪表数据或控制负载时，子ZigBee模块与所有仪表的ZigBee传输信道采用副通信信道，由于距离比较短，单元内通信采用星形网即可。
上述的父ZigBee模块是主协调器(PAN)：负责管理、控制和采集各分站。中继ZigBee模块是全功能子紫峰模块(FFD)：可以担任网络协调者，具有中继路由功能；用于设置在单元内的分站采集点，不仅可以上报本单元数据，还可以中继其它采集点传来的数据。子ZigBee模块是精简功能设备(RFD)：只能传送信息给FFD(或PAN)，或者从FFD(或PAN)接收信息，不具有中继路由功能。各ZigBee模块主控制器型号为MC13213，是集成了2.4G射频收发器和高性能8位微控制器-64K字节内部程序存储器，4K字节数据存储器。模块外设电路有：晶振时钟电路、信号平衡-不平衡转换电路、发送功率放大电路、接收功率放大电路、发送接收切换电路、天线电路、电源电路、RS232接口电路等。
信号平衡-不平衡转换电路如图2所示，作为信号转换电路，采用LDB212G4005C-001型芯片。
发送功率放大电路如图3所示，采用AP1110型芯片，用于将信号发大后发送到中心站。
接收功率放大电路如图4所示，采用AN5900型芯片，用于将接收到的信号发大后输入到各功能模块进行信号处理。
接收发送切换电路如图5所示，采用HWS408型芯片，中继紫峰模块中根据需要作发送和接收的信号切换。
外接天线或板载天线电路如图6所示，用于接收和发送采集到的数据信号。
各子紫峰模块将收集到的数据存储在内置的数据存储器中，存储在各个子紫峰模块内的数据均带有时间标记。每个数据的时间标记是根据内置卫星定位GPS和时钟模块精确较时的时钟标记。即使通讯失效，也可以实现表计数据在各自模块里长达6个月的30分钟间隔数据存储。当通讯失效恢复后，适时将各模块内的数据通过既定通道发送到中心数据库，完成数据缺失自动补偿。确保监控中心所汇总的全部表计数据库的数据长期完整、可靠。
中心站与各单元分站之间的通信如图7所示，中心站与所有分站工作在ZigBee的同一个信道中。假定中心站的父ZigBee模块网络地址为0x0000，在其通信半径范围内它有能力分配地址从0x0001到0x000F等15个精简功能设备地址；还能分配地址从0x0010到0x00F0等15个全功能设备地址，而每个全功能设备在其通信半径范围内有能力分配地址从0x0011到0x001F等15个精简功能设备地址，以此类推。按这种地址分配方式，网络最多可容纳54001个节点，进行最多四次级联，该网络足以覆盖整个小区。并且可以借助地址码来路由数据包，使其达到最终目的节点。
从分站传输数据到中心站：
假定位于小区最外围单元其中一个节点地址是0x 1211，如它要上报本节点数据给中心站，那么其默认路由路径可以通过其地址方便计算出来：
0x 1211→0x 1210→0x 0210→0x 0010→0x 0000
即从节点地址的高位依次找到相应所属的中继模块地址，得到树型网络的完整分支：先将数据传送到该分站0x 1211的中继ZigBee模块0x 1210，然后再传输到中继ZigBee模块0x 1210的上一级中继0x 0210，继续传输到中继0x 0210的上一级中继0x0010，最后达到中心站0x 0000。
从中心站发送控制命令到分站：
又如中心站要发控制命令给地址为0x 2221节点，那么其默认路由路径也可方便计算出来：
0x 0000→0x 0020→0x 0220→0x 2220→0x 2221
即从节点地址的低位依次找到相应所属的中继模块地址，得到树型网络的完整分支，最后找到该节点地址。
跳跃式利用相邻中继模块进行传输：
例如在某种恶劣环境下，从节点到所属中继模块路径阻塞的，那么此时节点会进行一个主动扫描过程，搜索在其有效通信范围半径内，所有能够与它自己进行直接通信的全功能设备，从中会选择一个信号最强或有效级联数最少的一个设备作为它的下一跳地址。
如图8所示，某单元其节点地址为0x0011，那么它上报本单元数据给中心站时，初始情况下它默认路由路径是：0x0011→0x0010→0x0000。但在某种恶劣环境下，从0x0011到0x0010路径阻塞的，那么此时节点0x0011会进行一个主动扫描过程，搜索在其有效通信范围半径内，所有能够与它自己进行直接通信的全功能设备0x1210和0x2110，从中会选择一个信号最强或有效级联数最少的一个设备0x1210作为它的下一跳地址。即此时有效路径改为：0x0011→0x1210→0x0210→0x0010→0x0000。
采用本实用新型可以大大节约人工成本，提高数据采集的效率和精度。同时可以及时根据采集的数据对相应的小区单元作出负载断电等控制。
Claims (9)
1.一种基于ZigBee组网无线市政表计远程数据采集系统，包括一个中心站和多个分站，其特征在于，所述的中心站包括一个中心ZigBee协调模块，用于分配各分站ZigBee节点地址，协调和管理各分站节点，监控和采集各分站数据；所述的每个分站都包括一个子ZigBee模块，用于将该分站的仪表数据采集后传输到中心站；所述的中心ZigBee模块与子ZigBee模块通过ZigBee通信协议无线传输各个分站的仪表数据。
2.根据权利要求1所述一种基于ZigBee组网无线市政表计远程数据采集系统，其特征在于，所述的各个分站还设有GPS通讯模块、时钟模块、脉冲表计采集模块和数字通讯表计数据采集模块；所述的各功能模块通过RS232接口与该分站内的子ZigBee模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee组网无线市政表计远程数据采集系统，其特征在于，所述的各子ZigBee模块还设有存储模块，用于存储采集到的分站数据，所述的存储模块通过数据线与子ZigBee模块数据采集端连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee组网无线市政表计远程数据采集系统，其特征在于，所述的各子ZigBee模块与所属分站内所有仪表通过有线或无线连接，采集该分站内所有仪表的数据。
5.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee组网无线市政表计远程数据采集系统，其特征在于，所述的中心站还设有GPRS或3G数据通道模块，用于将收集到的各个分站仪表数据通过GPRS通信协议传输到远程市政管理测控中心的数据库。
6.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee组网无线市政表计远程数据采集系统，其特征在于，所述的各个ZigBee模块设有用于接收测控中心控制信号的GPRS端口或3G无线移动网络端口。
7.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee组网无线市政表计远程数据采集系统，其特征在于，每个分站还设有一个全功能子ZigBee模块，用于传输本站节点数据或中继其他分站ZigBee节点上报的数据，所述的中心ZigBee模块、各子ZigBee模块和各全功能子ZigBee模块根据数字地址分配组成多次级联，每个子ZigBee模块或全功能子紫峰模块依次通过上一级的全功能子紫峰模块传输到中心ZigBee模块。
8.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee组网无线市政表计远程数据采集系统，其特征在于，所述的中心ZigBee模块分配15个一次级联的子ZigBee模块数字地址和15个一次级联全功能子ZigBee模块数字地址；而每个一次级联全功能子ZigBee模块又分配15个二次级联的子ZigBee模块数字地址和15个二次级联全功能子ZigBee模块数字地址，进行四次上述级联。
9.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee组网无线市政表计远程数据采集系统，其特征在于，各分站子ZigBee模块和中心ZigBee模块之间的传输信道采用ZigBee固有的16个信道中的一个作为主通信信道，其他信道作为副通信信道；在同一个分站内，子ZigBee模块与所有仪表的ZigBee传输信道采用副通信信道。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009201534392U CN201839445U (zh) | 2009-05-27 | 2009-06-16 | 一种基于ZigBee组网无线市政表计远程数据采集系统 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200920057445 | 2009-05-27 | ||
| CN200920057445.8 | 2009-05-27 | ||
| CN2009201534392U CN201839445U (zh) | 2009-05-27 | 2009-06-16 | 一种基于ZigBee组网无线市政表计远程数据采集系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201839445U true CN201839445U (zh) | 2011-05-18 |
Family
ID=44009546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009201534392U Expired - Lifetime CN201839445U (zh) | 2009-05-27 | 2009-06-16 | 一种基于ZigBee组网无线市政表计远程数据采集系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201839445U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102592424A (zh) * | 2012-02-27 | 2012-07-18 | 苏州明上系统科技有限公司 | 无线抄表通信系统 |
| CN103297521A (zh) * | 2013-05-31 | 2013-09-11 | 东莞中山大学研究院 | 一种基于ZigBee无线网络的远程三表管理系统 |
| CN105897306A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-08-24 | 江苏通灵电器股份有限公司 | 基于PLC/ZigBee的微型逆变器的复合通信系统及其复合通信方式 |
-
2009
- 2009-06-16 CN CN2009201534392U patent/CN201839445U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102592424A (zh) * | 2012-02-27 | 2012-07-18 | 苏州明上系统科技有限公司 | 无线抄表通信系统 |
| CN103297521A (zh) * | 2013-05-31 | 2013-09-11 | 东莞中山大学研究院 | 一种基于ZigBee无线网络的远程三表管理系统 |
| CN105897306A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-08-24 | 江苏通灵电器股份有限公司 | 基于PLC/ZigBee的微型逆变器的复合通信系统及其复合通信方式 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2707952C (en) | Simultaneous communications within controlled mesh network | |
| CN102194304A (zh) | 一种实现能源计量数据无线集中抄收管理的方法及系统 | |
| CN103124105A (zh) | 一种面向智能变电站设备状态监测的无线智能传感器网络系统 | |
| CN105823516B (zh) | 一种墒情设备采集仪系统 | |
| CA2723665C (en) | Mobile network back-up for fixed meter reading networks | |
| CN201181945Y (zh) | 尾矿库坝体形变监测系统 | |
| WO1999045510A2 (en) | Method and system for reading intelligent utility meters | |
| KR101125968B1 (ko) | 전력 사용량 원격 검침 시스템 및 방법 | |
| CN103532202B (zh) | 用于公共小区的无线载波双网互补的充电桩及应用方法 | |
| CN202816127U (zh) | 无线燃气表抄表系统 | |
| CN104732751A (zh) | 基于rf和gprs/3g的自动抄表系统及方法 | |
| CN101789166A (zh) | 一种提高小水电远程抄表效率的方法及系统 | |
| CN201839445U (zh) | 一种基于ZigBee组网无线市政表计远程数据采集系统 | |
| CN202737925U (zh) | 基于gprs和卫星通信的双模式无线微型气象站系统 | |
| CN201097457Y (zh) | 基于ZigBee的铁路信号监测网络系统 | |
| RU191691U1 (ru) | Концентратор данных потребления электроэнергии в сетях среднего и низкого напряжения цифрового района электрических сетей | |
| CN203165194U (zh) | 一种准实时超低功耗无线自组网摄像直读燃气表抄表系统 | |
| CN202841536U (zh) | 基于Zigbee全无线的矿山井下人员精确定位系统 | |
| CN113494940A (zh) | 基于无线传感网的危房监测系统 | |
| CN105206012A (zh) | 基于北斗与短距离无线通信的集中器及用电数据采集方法 | |
| CN102761976A (zh) | Cfda中集中器自组网的方法及集中器 | |
| CN210072898U (zh) | 一种基于NB-IoT的远程抄表采集装置及其供电系统 | |
| CN213690938U (zh) | 一种lora转nb-iot的数据采集器 | |
| CN203177915U (zh) | 支持无线自组网的超低功耗摄像直读燃气表 | |
| CN201234164Y (zh) | 智能型天文授时与定位集中器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170525 Address after: Office building in Baiyun District of Guangzhou City, Guangdong province 510000 and the same road Meiyuan military cadres training center 1, 3 floor Patentee after: Guangzhou Sanchuan control system engineering equipment Co. Ltd. Address before: 510510 Guangdong city of Guangzhou province and the same road Meiyuan Plum Garden Villa No. 1 Patentee before: Zheng Guilin |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20110518 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |