馮思豪

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在抄表系統(tǒng)中短距離無線通信技術(shù)的應(yīng)用

馮思豪

廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 佛山 528000

主要論述的是有關(guān)抄表系統(tǒng)中短距離無線通信技術(shù)的應(yīng)用問題，共從三個(gè)方向入手，對(duì)該問題進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。在介紹了短距離無線抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，以軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)為主，重點(diǎn)分析了抄表系統(tǒng)中短距離無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題，對(duì)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，并從調(diào)試與實(shí)驗(yàn)的角度，證明了該技術(shù)應(yīng)用的有效性。

抄表系統(tǒng)；短距離；無線通信技術(shù)；應(yīng)用

對(duì)于電力領(lǐng)域而言，獲取經(jīng)濟(jì)效益是其目的之一，經(jīng)濟(jì)效益的獲取需要從電力用戶用電費(fèi)用的收取過程出發(fā)來實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)采用人工抄表的方式，確定用戶用電量，并計(jì)算出其用電費(fèi)用，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，短距離無線抄表系統(tǒng)產(chǎn)生，使抄表實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。短距離無線通信技術(shù)是自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，本文對(duì)其進(jìn)行了重點(diǎn)分析。

1 短距離無線抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

短距離無線抄表系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)抄表，是當(dāng)前電力領(lǐng)域主要應(yīng)用的一種抄表技術(shù)。

短距離無線抄表系統(tǒng)在自動(dòng)抄表系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，后者包括電表、采集終端、集中器與主站四部分，其中采集終端的作用在于實(shí)現(xiàn)對(duì)電表中用電等各方面數(shù)據(jù)的采集，通過通信網(wǎng)絡(luò)的形式，將其傳輸給集中器，在以通信網(wǎng)絡(luò)為主，將信息傳輸給主站，完成信息采集工作。短距離無線抄表系統(tǒng)的構(gòu)成情況如圖1[1]：

圖1 短距離無線抄表系統(tǒng)構(gòu)成

從圖中可以看出，短距離無線抄表系統(tǒng)主要由電表、采集器、集中器、抄表中心以及服務(wù)器等部分構(gòu)成。電表與采集器之間，通過485線連接，采集器在完成信息采集后，通過無線網(wǎng)絡(luò)的方式，將其傳輸給集中器，集中器通過GPRS網(wǎng)絡(luò)的方式，將信息傳輸服務(wù)器以及抄表中心，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表。

2 在抄表系統(tǒng)中短距離無線通信技術(shù)的應(yīng)用

2.1 硬件設(shè)計(jì)

2.1.1 芯片選擇

芯片的選擇是硬件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，可采用無線單片機(jī)或單片機(jī)加無收發(fā)線芯片的方法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集過程[2]。以無線單片機(jī)中TI生產(chǎn)的CC2430為例，該種類型芯片能夠?qū)崿F(xiàn)與控制器的脫離，即不需要控制其，便能夠完成無線通信，因此其體積相對(duì)較小，同時(shí)成本也相對(duì)較低，在實(shí)際抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，多有應(yīng)用。

對(duì)于射頻芯片的選擇，需要考慮發(fā)射功率、功耗以及收發(fā)芯片所需要的外圍元件的數(shù)量等多方面因素[3]。要保證其發(fā)射功率較高，為節(jié)約成本，應(yīng)保證其功耗較低，同時(shí)，應(yīng)盡可能的減少收發(fā)芯片所需的外圍元件的數(shù)量，減少元件使用量，降低硬件開發(fā)成本。不同的芯片在上述方面具有較大的差別，以通常應(yīng)用較為廣泛的Nordic RF401以及Nordic nRF905為例，前者的工作頻率為433 MHz，工作電壓為2.7～5.25 V、傳輸速度為20 kbps，靈敏度為-105 dbm。相對(duì)而言，后者的工作頻率包括三種，分別為433/868/915 MHz、工作電壓為1.9～3.6 V、傳輸速度為100 kbps、靈敏度為100 kbps。因此，應(yīng)考慮實(shí)際情況，對(duì)兩者進(jìn)行合理選擇。

2.1.2 無線通信模塊硬件設(shè)計(jì)

無線通信模塊硬件硬件以收發(fā)器和芯片為主，以CC1100收發(fā)器和C8051F310芯片為例，在無線通信模塊硬件設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)在考慮兩者功能性的前提下，做好連接工作，并完成功放設(shè)計(jì)，以CC1100收發(fā)器的功放設(shè)計(jì)為例，其最大功率為10 dbm，為最大限度延長其傳輸距離，提高傳輸效率，可采用外接功率放大器的方法來實(shí)現(xiàn)，以此保證硬件功能性。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

同樣以CC1100為例，對(duì)其收發(fā)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)十分必要，應(yīng)在考慮其狀態(tài)轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)接收以及發(fā)送過程的控制。同時(shí)，為保證通信的穩(wěn)定性與可靠性，還要注意有關(guān)通信頻率以及信道濾波帶寬等的設(shè)計(jì)。其中，CC1100的接收程序設(shè)計(jì)如下[4]：

第一，準(zhǔn)備開始接受，并判斷是否接收到同步字節(jié)，如未接收到，要重新開始，如接收到同步字節(jié)，則需要判斷字節(jié)長度是否為空。

第二，如字節(jié)長度為空，需要直接清空RXFIFO緩沖區(qū)，并重新開始接收。如所接收到的字節(jié)長度不為空，則可以對(duì)地址進(jìn)行檢驗(yàn)，判斷其是否通過。

第三，如地址檢驗(yàn)未通過，需要直接清空RXFIFO緩沖區(qū)，并重新開始接收，如地址檢驗(yàn)通過，則可以接受數(shù)據(jù)到FIFO，并判斷是否通過CRC校驗(yàn)。

第四，如校驗(yàn)未通過，需要直接清空RXFIFO緩沖區(qū)，并重新開始接收。如通過，則可以從FIFO中取走數(shù)據(jù)，并清空RXFIFO緩沖區(qū)，重新開始。

3 調(diào)試與實(shí)驗(yàn)

為判斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性，通過調(diào)試以及實(shí)驗(yàn)的方法，對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的分析。發(fā)現(xiàn)、采用短距離無線通信技術(shù)，能夠使通信效果以及質(zhì)量得到提高，同時(shí)能夠增強(qiáng)通信的可靠性，對(duì)于抄表系統(tǒng)功能的順利實(shí)現(xiàn)能夠起到極大的幫助，可以將其應(yīng)用到抄表系統(tǒng)當(dāng)中。

4 結(jié)論

采用短距離無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表，能夠達(dá)到提高抄表可靠性的目的。因此，電力領(lǐng)域工作人員需要重視對(duì)該種技術(shù)的應(yīng)用，并做好芯片的選擇工作，提高其與系統(tǒng)的適應(yīng)性。與此同時(shí)，做好軟件與硬件設(shè)計(jì)，提高兩者的集成性，以為電力領(lǐng)域整體技術(shù)水平的提高提供切實(shí)的保障。

[1]徐偉. 短距離無線通信與GPRS通信相結(jié)合的小區(qū)抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 儀表技術(shù)，2009（3）：37-38，41.

[2]周利華，汪建，趙良德，梁勝濤，藺菲. 短距離無線通信與GPRS相結(jié)合的電能量遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)[J]. 安徽電力，2009（1）：75-79.

[3]牛慶慶，郭愛煌. 面向應(yīng)用的短距離無線通信系統(tǒng)信道接入機(jī)制[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù)，2006（21）：16-19.

[4]馮莉，董桂梅，林玉池. 短距離無線通信技術(shù)及其在儀器通信中的應(yīng)用[J]. 儀表技術(shù)與傳感器，2007（2）：31-32，38.

Application of short distance wireless communication technology in meter reading system

Feng Sihao

Guangdong Telecom Planning & Design Institute Co.，Ltd.，Guangdong Foshan 528000

This paper mainly discusses the application of short distance wireless communication technology in this system，starting from three directions，the problems in detail，based on introducing the design of short distance wireless meter reading system，the hardware design and software design mainly focuses on the analysis of the design problem short distance wireless communication system in this system，the technology of the application are analyzed，and from the angle of debugging and experiment，proved the effectiveness of the technique application.

meter reading system；short distance；wireless communication technology；application

TN929.5；TM933.4

A

1009-6434（2016）11-0025-02