无线抄表范文10篇

1蓝牙技术

蓝牙技术为蓝牙特别兴趣小组（SIG，SpecialInterestGroup）在1998年提出。它是一种新的短距离无线通信协议，是一种无线数据与语音通信的开放标准，目的是以无线的方式取代现有的有线接口。其优势在于：具有很强的移植性，可应用于多种通信场合；硬件集成应用简单，成本低廉，实现容易，而且易于推广；蓝牙功耗低，对人体危害小；采用扩频跳频技术，抗干扰能力强，增加了信息传输的安全性。蓝牙系统支持点对点和一点对多点的通信。在一点对多眯的连接方式中，多个蓝牙单元共享一条信道，采用同一跳频序列。各个蓝牙设备构成的网络称为匹克网（Piconet）。匹克网中蓝牙设备以主从方式实现通信。由于蓝牙设备的物理寻址地址为3位，因此在同一时刻，匹克网最多只能激活8位设备（1主7从）；但不同时刻，多个匹克网可以构成一个可重叠的散射网络结构。蓝牙通信的有效半径和其输出的功率有关：当输出功率是2类（2.5mW/4dB）时，通信范围为15m；如果增加其功率到1类（4mW/20dB）时，就能使通信范围达到100m。

2基本标准和协议的传感器结构模型

基于IEEE1451.5和蓝牙协议的无线网络化传感器由STIM、蓝牙模块和NCAP三部分组成，其体系结构如图1所示。此方案的实现，相当于在IEEE1451.2的结构模型上取代了原有的TII接口。采用无线的蓝牙协议实现连接，类似于实现了一个无线的STIM和无线NCAP接收终端的模式。通过在原有的STIM和NCAP中嵌入了蓝牙模块，构成的无线NCAP和无线STIM，以点对多点在蓝牙匹克网以主从方式实现相互通信。

与典型的有线方式相比，上述无线网络模型增加了两个蓝牙模块。对于蓝牙模块部分标准的蓝牙对外接口电路一般使用RS232或USB接口，而TII是一个控制链接到它的STIM的串行接口。因此，必须设计一个类似于TII接口的蓝牙电路，构造一个专门的处理器来完成控制STIM和转换数据到蓝牙主控制接口HCI（HostControlInterface）的功能。

3蓝虎无线抄表传感器的设计

摘要：介绍了一种基于MSP430和nRF401的家用射频无线自动抄表系统，详细地叙述了系统设计原理与软硬件的实现方法。关键词：MSP430nRF401无线传输自动抄表家庭内部传统的抄表收费方式存在许多弊端，如入户麻烦、管理费用过高、存在安全隐患等，已不适应现代物业管理的需要。小区自动抄表系统具有节省时间、人力、物力，提高工作效率，降低物业成本，可以准确及时地将用户三表数据抄送上来等优点，是抄表收费系统发展的趋势。为了在已建成的小区中方便地使用自动抄表系统，免除家庭内部重新布线的不便，设计了一个应用于家庭内部的短距离无线抄表系统。1系统的总体结构图1为短距离无线抄表系统的总体结构，它可用于家庭内部三表或多表数据的抄送。系统下层直接与水表、电表、煤气表等连接，上层可以通过电话、以太网、GSM或GPRS等与抄表中心连接，实现数据的远程抄送。

系统一般使用被动抄表方式。上层模块接收到仪表中心的抄表命令时，通过无线方式向下层模块发送抄表指令。下层模块接收到指令后通过485总线采集三表的数据，将数据打包后通过无线通讯芯片发送出去。上层模块收到数据后，将数据解包，发送给抄表中心。系统也可采用主动抄表，即下层模块定时采集三表数据，发送到上层模块，再由上层模块发送到仪表中心。2系统的硬件实现2．1系统硬件结构图2为系统的硬件结构。系统的MCU使用TI公司MSP430系列中的F123型，通过nRF401芯片实现无线数据收发，并通过MAX3485芯片及485总线与三表(下层模块)或电话、网络等(上层模块)连接。如果需要与232总线或仪表总线等连接，只需更换转换芯片即可方便地连接。通过液晶和简易键盘，用户可以查看三表的数据并对仪表地址进行设定。2．2主要系统器件介绍无线通讯使用Nordic公司的单片收发芯片nRF401。这是一个为433MHzISM频段设计的真正单片UHF无线收发芯片，它采用FSK调制解调技术。nRF401的最高工作速度可以达到20kbps，发射功率可调，最大为＋10dBm。天线接口设计为差分天线，便于使用低成本的PCB天线。该芯片具有待机模式，可以更省电和高效。nRF401的工作电压范围为2．7V～5．25V，发射电流约为8mA～18mA(—10dB输出)，接收电流约为10mA，待机电流为8μA。

nRF401可以通过串行接口与单片机直接相连，无需复杂的编码，所需的外围器件很少，使用简单。其电路原理图如图3所示。系统的MCU使用TI公司的MSP430系列，是一种具有超低功耗特性的功能强大的16位单片机。当运行在1MHz时钟条件下时，工作电流可因工作模式不同在0．1pμA～200μA(2．2V)之间，工作电压为1．8V～3．6V。其高效率精简16位指令结构可以确保任何任务的快速执行，大多数指令可以在一个时钟周期内完成；它还具有高级语言编程的能力，可以加速软件的开发。本系统使用的是该系列的F123型，具有8KB+256ByteFlashMemory和256ByteRAM以及一个串口和一个定时器。485芯片使用MAX公司的MAX3485芯片，不需485总线传输时可工作在关断模式下，在该模式下所需的电流小于1μA。

图3

2．3硬件设计中的注意事项射频电路部分会受到数字电路部分的干扰。天线到射频芯片的输入信号可能小于1μV，所以数字信号与射频信号强度之间的差别可以达到100万倍(120dB)。如果这些信号没有被恰当地隔离或屏蔽，射频信号就将被干扰，传输性能会受到非常严重的影响。另外射频部分对电压的波动非常敏感，所以电源的噪声会严重影响传输性能。因此，射频部分电路的设计就显得非常重要。在设计中应遵循以下原则：首先一定要有一个可靠的地平面，电源地应该直接与射频部分的地相连；其次，与地平面的连接越短越好。与地连接的焊盘应该在附近设置一个过孔，并且两个接地焊盘不可以共用一个过孔。解耦电容应该尽量靠近需要解耦的引脚，每个需要解耦的节点单独使用一个解耦电容。恰当地选择电容大小会起到很好的效果。电源要采用星形布线，即不同部分(数字部分、模拟部分、射频部分)的电源线分别直接从总电源引出，并且分别解耦，如图4所示。这样可以有效地防止电源噪声的干扰。3系统的软件设计3．1软件流程系统软件分上层模块软件和下层模块软件两部分，图5和图6分别为系统上、下层模块软件流程图。上层模块收到抄表中心的命令后，通过射频无线通讯方式向下层模块发送命令，同时开始计时。如果下层模块没有数据返回，超时后上层模块会重新发送命令。如果超过三次仍未有数据返回，则认为是下层模块工作异常，向抄表中心返回异常信号。下层模块收到上层模块发来的抄表命令，首先检查地址。如果地址不符，说明命令是发给其它模块的，则丢弃命令，继续等待。如果地址符合，则将上层模块发来的命令转发给仪表，等待数据返回。如果超时则重新发送，超时三次则认为仪表故障，向上层返回异常信号。数据正常接收完毕后，模块按照与仪表的协议检验数据，如数据出现错误，则重新向仪表发送命令，如果正确则向上层发送数据，之后重新进入等待状态。MSP430F123只有一个串口，而上下两层的模块需要两个串口。第二个串口由定时器A的捕获／比较功能实现。发送特性的实现采用比较功能将数据从输出单元的引脚移出的方法，波特率用比较数据及中断来获得。接收特性的实现采用捕获／比较功能将引脚数据经SCCIx位移入内存。3．2无线通讯协议本系统是一个简单的点对多点通讯，所以通讯协议分为三层即可。第一层为物理层，由nRF401模块硬件实现；第二层为数据链路层；第三层为应用层。数据链路层的功能是提供可靠的无线数据传输。发送数据时，将应用层发来的比较长的数据帧拆分为短的数据帧，并加上包头和校验和，重新打包后发送出去。接收数据时，将接收到的数据解包并重新组合成完整的长数据，移交给应用层。

数据链路层的数据帧格式为：0x550x55地址类型编号数据（十字节）校验和

摘要：基于IEEE1451标准和蓝牙协议提出蓝牙无线传感器结构模型，并就具体的抄表系统完成蓝牙传感器的设计。该传感器不仅实现了数据检测和传输的无线化，同时也提供了数据传输的抗干扰性能。

关键词：IEEE1451标准蓝牙协议无线传感器无线抄表

引言

IEEE1451.2是智能传感器接口模块标准。它提供了将传感器和变送器连接到网络的接口标准，主要用于实现传感器的网络化。IEEE1451.2标准采用通用的A/D或D/A转换装置作为传感器的I/O接口，将各种传感器模拟量转换成标准规定格式的数据，连同一个小存储器—传感器电子数据表TEDS（TransducerElectronicDataSheet），与标准规定的处理器目标模型—网络适配器NCAP（NetworkCapableApplicationProcess）连接。如此，数据可以按网络规定的协议接入网络。该标准结构模型提供了一个连接智能变送器的接口模型STIM（SmartTransducerInterfaceModule）NCAP的10线标准接口—变送独立接口TII（TransducerIndependenceInterface）。

图1

采用上述IEEE1451标准实现传感器网络化的同时，无线通信技术被引入原有传感器以实现无线化也是传感器当前的研究热点，是今后传感器发展的一个重要方向。尤其随着蓝牙技术应用的失言以及其芯片价格的进一步下调，将蓝牙技术引入传感器以实现传感器的无线化已成为可能。目前绝大多数抄表系统中的数据检测和传输，主要是有线方式进行。本文将给出基于IEEE1451.2和蓝牙协议的无线抄表传感器的具体实现，以实现抄表系统的无线化。

一、解决方案

基于上述种种原因，并适应智能电网[1]和当前的电网电力管理信息系统（MIS）[2]建设的迫切要求，集抄系统无疑是电力管理信息化的一个重要部分，而且其先天的优势也得到很多人的认可。但是理想和现实存在一定差距，目前的集抄系统绝大多数属于有线的集抄方案，该方案的应用不容乐观，甚至很多企业电力管理部门将其视为一块“心病”，92％以上的抄表成功率对于现实而言意义也不大，抄表人员还要为没有成功得到读表数据的电能表进行人工抄表。此外，有线的抄表系统投资成本巨大，加上硬件设施，一个中小规模的厂区也要十万元以上，且施工周期长，需要和很多部门例如市政、自来水、煤气、电信等协调，至少需要1至2个月的工期，同时由于线缆是埋入地下，让故障修复变得不可控制，维护压力巨大。当然其他还有些方案，例如自带采集功能的载波电表等方案，但是都因为成本、技术和实施问题未得到很好的推广。很多企业的电力管理部门要求抄表工作不仅仅是抄回表码，还要关注电能表的现场情况，例如是否有偷电现象、电能表烧毁、电能表损坏等。近年来，随着无线通信技术的发展，抄表行业出现了基于GSM、GPRS等收费使用频段，以及基于红外、蓝牙、ZigBee技术等免使用频段的无线抄表方式。前一种基于GSM、GPRS等收费使用频段的方式稳定性较好，但需要按实际使用流量收费，且工作频段高峰期拥挤，实时性较差，而后一种基于红外、蓝牙、ZigBee技术等免使用频段的方式费用低，实时性好。本文采用一种基于ZigBee的无线抄表系统方案，可以实现企业抄表系统的远程智能化管理。

二、系统构成

一般来讲，无线抄表系统[3]的构建主要是无线网络的构建，无线抄表系统分为三个部分：数据采集部分、无线组网部分和数据管理部分，可由电表集抄中心、智能电表、无线传感器网络、公网等构成，形成多层分布式结构。本文所使用的无线抄表系统总体结构如图1所示。厂房每层楼的电表经RS-485总线与本层的采集器相连，采集的电表数据经过采集器收集后由本厂房的路由设备将其汇总并发出，不同厂房之间的路由设备经过无线网络协议组成一种网状厂区无线网络。对于厂区这种实际工业环境，由于地形、干扰等种种因素的影响，不能实时保证网络中每条通道的可行性，采用这种网状无线网络，当某条通道出现暂时性问题时，通过其他路径仍可以达到目的地，从而保证了数据传输的可靠性。网络中的所有电表数据经过集中器的整理，通过GPRS公网发送给集抄中心。集抄中心接收到数据后进行电表数据的记录以及费用的核算。厂区网状无线网络协议采用免费频段的ZigBee协议。ZigBee[4]协议是一种可靠的无线传输网络协议，与GSM和CDMA类似。ZigBee的无线传输模块的作用类似于移动网络的基站，通讯距离适中，而且可以根据实际的需要无限扩展网络规模。和GSM与GPRS两种常用的网络协议相比，其不同之处是此种网络出现最初的目的是解决工业生产自动化中控制数据的传输问题，从实际出发具有使用方便、传输可靠、价格低廉等显著特点。其自2001年出现以来得到工业界的广泛关注，并得到迅速发展。时至今日，ZigBee协议已成为一种世界认可的标准网络连接协议，其优势也在不断扩展。1.低功耗由于ZigBee的传输速率低，发射功率仅为1mW，而且采用了休眠模式，功耗低，因此ZigBee设备非常省电。据估算，ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间，这是其他无线设备望尘莫及的。2.成本低ZigBee模块的初始成本在6美元左右，估计很快就能降到1.5—2.5美元，并且ZigBee协议是免专利费的。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。3.时延短通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延30ms，休眠激活的时延是15ms，活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制（如工业控制场合等）应用。4.网络容量大一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254个从设备和1个主设备，一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络，而且网络组成灵活。5.可靠采取了碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。6.安全ZigBee提供了基于循环冗余校验（CRC）的数据包完整性检查功能，支持鉴权和认证，采用了AES-128的加密算法，各个应用可以灵活确定其安全属性。因此采用ZigBee协议作为本无线抄表系统网络协议，在厂区分散环境下，可以在较小的投入下得到更好的效果。并且采用以上无线抄表系统不仅符合智能电网和当前的电网电力管理信息系统（MIS）的建设的要求，而且可以大幅度提高工作效率，降低管理核算部门的管理难度，更有助于企业的长期稳定发展。

三、应用效果

为确保本系统的可行性与准确性，随机抽取本企业一个厂区中不同分布的五台电能表进行统计实验，并与经抄表人员人工抄表的数据进行对比。对比数据如表1所示。由上表所示，使用本文所述的无线抄表系统，抄表准确率可达到99.99%。同时由于采用了无线抄表系统，满足了企业的实时性需求，实时掌握企业各部门的电能消耗，使得电量考核数据更加精确，验证了本系统可行性与准确性。

摘要：针对目前我国电能数据的采集方法不便的这一现状，提出并实现了一种电能装置无线性表系统。介绍电能表无线自动抄表系统的原理、构成、特点，并叙述AT90S2313单片机在电能表自动抄表系统中的应用。

关键词：无线抄表系统AT90S2313单片机电能计量

引言

电能表自动抄表简称ARM（AutomaticReadingMeter），是供电部门将安装在用户处的电能表所记录的用电量等数据通过遥测、传输和计算机系统汇总到营业部门，代替人工抄表及一连串后续工作。

随着经济体制改革的深入，电能计量、电费核算及收缴的及时性和准确性已成为用电企业的重要课题；而目前我国电能数据的采集基本上为手工抄表，需要抄表人员走家串户，每月或每两月抄一次，再通过微机或手工制作的电费单催缴用户电缆，存在着错抄、漏抄、估抄等问题。自动抄表系统的研制与应用是解决上述问题的有效途径之一，而无线抄表系统则是自动抄表系统中种较优的方式。该系统的实现是迈向配电自动化的第一步，并有助于提高电力系统用电管理的水平。

一、系统硬件构成

【摘要】随着时代的发展，物联网技术在我国的得到了飞速的发展，“万物互联”理论的提出，标志着我国迈入信息化时代，作为将物与物通过互联网进行相连的物联网技术，近年来被广泛应用到各个领域，例如采矿，土木工程等领域。而在民用燃气领域中，对物联网技术做到直接运用的是无线远传监控技术，本文将通过对无线远传监控技术以及民用燃气的现状进行相关介绍，并对无线远传监控技术在民用燃气领域的应用进行分析。

【关键词】无线远传监控技术；民用燃气；物联网

1无线远传监控技术

1.1无线远传监控技术的简介

随着信息化时代的到来，物联网技术在我国得到了越来越广泛的应用，在很多领域，传统的监测监控系统已经不能适应当下社会的工作节奏，无线远传监控技术应运而生，在之前监控系统的基础之上，通过对物联网技术中无线信息传输以及对数据进行信息化处理的技术的应用，来完成从控制中心对所监测监控领域的数据进行收集并进行处理。无线远传监控系统一般是使用控制中心监测分区的运作方式，其中，控制中心是整个无线远传监控系统的必要组成，在控制中心可以对各个监测分点的数据进行采集并加以分析，而监测分区则是将所监测监控的领域的不同监测区域进行划分，最终，每个监测分区所监测的数据将会统一通过无线远传的方式传送至控制中心，再对数据进行相关分析和处理。

1.2无线远传监控系统的优势

1GPRS概述

GPRS它是利用分封交换的概念方式演变出的一套无线传输方式。在具体应用中将Date分装成许多个独立的封包，然后再将这些封包传送出去。根据现在的使用情况，GPRS大多数被使用在GSM网络上，它是开通的一种全新的分组数据传输业务，除此之外，它还可以提供系列式的交互式业务服务，但是服务各有不同，侧重点也不同。表1给出的是GPRS与其他无线方式服务的应用对比。

2GPRS通信服务器关键技术及终端

在实际的应用中，GPRS通信服务器的一侧是和电能量采集系统通过串行的方式进行连接的，而它的另一侧就是与GPRS网络采用普通的网络连接方式进行连接。通过实际应用，GPRS终端接收时来自GPRS网络的数据包，同时还要负责接收电能表的RS232串行数据流，再次转换成数据包，然后依次通过网络发送到通信中心的服务器。图1所表示的是符合实际网路安全的GPRS网络通信示意图。

3GPRS无线通信技术在自动抄表时的应用

下面根据笔者自身的工作情况，将GPRS无线通信技术在电力系统中自动抄表时的应用做以阐述分析。

摘要：自来水智能抄表系统是能源管理体制现代的体现。该系统的结合传感技术、射频技术、微电子技术等，通过无线通讯传输水量信号，利用现有广泛使用的电话网及计算机，将数据发送给管理端，完成数据处理。

关键词：无线通讯公司电话网计算机抄表

传统的供水计量操作通常是由各管理部门派人到装表地点抄表，由于用户面广、量大，极易造成差错，人工抄表不但效率低，且不利于科学管理，给城市管网的建模、分析、规划等都带来很大的困难。电子和计算机技术的迅速发展，为实现自动抄表技术提供了大环境，管理体制的现代化也呼唤着自动抄表时代的到来。目前我国普遍采用将水表安装在用户室内，每月入户抄表收费的方法。这给用户带来很多麻烦，给抄表人员带来烦恼，造成很多不必要的纠纷。为了有效解决入户抄表收费存在的诸多弊端、提高效率、避免入户抄表引发的治安问题（如冒充收费入室抢劫）和杜绝拖欠费用，水表户外计量呼声越来越高。尤其对高层、毫华居住小区，水表户外计量是非常必要的，传统的抄表方式已不能适应今后住宅的发展要求。

随着电子技术、传感技术、自动控制技术和计算机技术的发展，水表户外计量已经开发出不少产品。主要有：IC卡、电力载波、远传抄表三种户外计量方式。建设部《2000年小康型城乡住宅科技产业工程城市示范小区规划设计导则（修改稿）》中已经明确提出：“推广应用户外计量（含水、电、暧、燃气表）技术”。在《中国住宅产品发展纲要》中也明确提出：“实现方便查表，不干扰住户，使大量人工查表工作逐步过渡到数字化传送，开发智能化的水、电、气、热计量装置及接口箱框”。目前水表户外计量的智能抄表系统已达到使用要求。因此，结合传感技术、射频技术，利用现有广泛使用的电话网，设计开发了结构独特、性能稳定、完全可靠的自来水智能抄表系统。

1设计要求

为保证自来水智能抄表系统的准确性和可靠性，提高能源管理的科学性、规范化，对智能抄表系统提出以下要求：

摘要：该文简要叙述了电能计量自动抄表技术产生的背景，介绍了电能计量自动抄表系统的结构和特点，从电能表、采集器和集中器，以及通信信道等方面阐述了电能计量自动抄表技术的现状，指出电能计量自动抄表技术在电力线载波通信、无线扩频通信、复合通信和自动抄表的安全性等方面的研究热点和发展方向。

关键词：电能计量自动抄表信道采集终端

电能计量是现代电力营销系统中的一个重要环节，传统的电能量结算是依靠人工定期到现场抄读数据，在实时性、准确性和应用性等方面都存在不足。而用电客户不仅要求有电用，而且要求用高质量的电，享受到更好的服务。因此提高电力部门电费实时性结算水平,建立一种新型的抄表方式已成为所有电力部门的共识。再加上供电部门对防窃电技术也提出了更高的要求。

电能计量自动抄表系统是将电能计量数据自动采集、传输和处理的系统。它克服了传统人工抄表模式的低效率和不确定性，推进了电能管理现代化的发展进程。

1电能计量自动抄表系统的构成和特点

典型的电能计量自动抄表系统主要由前端采集子系统、通信子系统和中心处理子系统等三部分组成，如图1所示。

电力体制革新逐渐深化,电力市场竞争已成为电业行业的发展机制。作为一种商品,电能必需有自己的市场。为了自身有更广阔的发展前景,供电企业应当扩宽需求市场,争取客户资源,增加终端客户数量,保证电力市场需求的不断增加。但在营销过程中,传统的人工抄表也随着任务量的增加而出现不顺应市场发展的状况。因此,为提高供电企业的效率和管理水平,引入自动抄表技,优化电能计量管理,拓展电力市场是供电企业的迫切需求。

1电能计量自动抄表技术介绍

1.1无线扩频通讯技术

所谓的无线扩频通讯技术实质是一种无线的通讯方式。这种方式经过转换技术,把发送的信息换成数字信号,以供扩频码发作器调制,调整往往是由扩频码发作器发生的扩频码序列来完成的。扩展信号的频谱之后,再接纳信号,需求用相反的频码序列去解调,使之由数字信息变为原来的信息,让另一端有效地接纳。这种通讯技术可以完成几十千米的大距离通讯,具有抗搅扰才干较强的良好特点,关于需求平安保密有通讯就更为牢靠。所以,无线扩频通讯技术在电能计量自动抄表系统具有很强的运用性,运用方式有多种多样,但目前最典型的方式是:应用集中器的中转功用,把采集器的数据经过经过电力线载波传递过去,再经过扩频电台把数据转发到中央处置站的接纳电台,完成无线通讯。

1.2电力线载波通讯技术

电力线载波通讯是一种新兴的技术,其主要原理是将信息调制为50～500kHz的高频信号,借助于电力线路上的叠加停止通讯。具有增加铺设通讯信道,浪费投资本钱、降低维护任务量、到达灵敏运用目的等特点,在电力市场深受欢迎,有力地推进了电能计量自动抄表技术的开展,特殊是在国际10kV以上电压等级输电中,电力线载波技术已运用相当成熟。