基于ZigBee技术的热计量远程抄表系统研究

文章摘要：3．3 热计量信息的远程传输 各热计量表所检测的热计量信息，将通过协调器节点与GPRS模块的链接，传送到远程上位机上，从而实现远程抄表。在协调器节点与GPRS的数据交互中，应该遵循约定好的报文格式，以便上位机能够更好地解析报文。协调器的软件流程图如图5所示。4 结语 ZigBee技术是一门新兴的无线通讯技术。随着无线通信技术飞快发展，无线技术在智能住宅小区中应用是一个优势，也是趋势。因此设计一种有竞争力的智能住宅小区远程抄表系统显得尤为必要。针对目前北方住宅小区即将全部改换分户热计量的供热方式，本文在充分研究了ZigBee协议的基础上，提出将其应用于远程无线热计量抄表系统中。www

基于ZigBee技术的热计量远程抄表系统研究,标签：电路设计,http://www.88dzw.com

3．3 热计量信息的远程传输
    各热计量表所检测的热计量信息，将通过协调器节点与GPRS模块的链接，传送到远程上位机上，从而实现远程抄表。在协调器节点与GPRS的数据交互中，应该遵循约定好的报文格式，以便上位机能够更好地解析报文。协调器的软件流程图如图5所示。

4 结语
    ZigBee技术是一门新兴的无线通讯技术。随着无线通信技术飞快发展，无线技术在智能住宅小区中应用是一个优势，也是趋势。因此设计一种有竞争力的智能住宅小区远程抄表系统显得尤为必要。针对目前北方住宅小区即将全部改换分户热计量的供热方式，本文在充分研究了ZigBee协议的基础上，提出将其应用于远程无线热计量抄表系统中。

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2．1 带路由功能的热计量表
    带路由功能的热计量表由ZigBee芯片cc2430、流量传感器、温度传感器、热量积分仪、LcD显示、键盘电
源电路等组成。热量表的硬件结构框图如图2所示。

    仪器安装在用户的供水管上，并将温度传感器分别装在供水与回水管路上。通过对热水流量和供水、回水温度的采样，按照流量和热量公式通过热量积分仪自动计算流量和热量。其基本原理公式为：

式中：Q为吸收或释放的热量(单位：J或W·h)；qm为流经热量表的水的质量流量(单位：kg／h)；q为流经热量表的体积流量(单位：m3／h)；ρ为流经热量表的水的密度(单位：kg／m3)；△h为在热交换系统的入口与出口温度下，水的比焓值差(单位：J／kg)；t为时间(单位：h)。
    将上式化为和式，为：

式中：qui为第i时刻流经热量表的体积；hti，ht2分别为供水、回水的温度下对应的比焓值。
2．2 协调器
    协调器一方面采用ZigBee无线网络方式同路由节点连接，另一方面采用GPRS与上位机电脑连接，从而实现远程监控。因此在ZigBee芯片CC2430外扩展GPRS模块。

3 系统组网与软件设计
    ZigBee无线网络有三种网络拓扑结构：星状、串(树)状和网状。每个网络中都有惟一的一个协调器，它相当于有限局域网中的服务器，具有对本网络的管理能力。网络中只有全功能节点(Full Function Device)才可以作为协调器、路由器以及终端节点使用，而半功能节点(Reduce Function Device)只能作为终端节点使用。
    考虑到系统应用环境的复杂性，本文采取网状自组织结构，每块热计量表都设置为全功能节点。默认的ZigBee协议栈支持5级路由深度，每个路由器可以连接20个节点(最多包括6个路由器节点，14个终端节点)，用户可以根据网络的大小修改协议栈，从而提高路由深度和连接的节点数。
3．1 ZigBee无线自组网的建立
    各节点进行自组织，建立网络，由于自组织前，各节点路由表都是空白的，自组织过程只能用广播方式联系其他节点。协调器发送广播(默认协调器节点级别为0)，处于其网络覆盖范围内的节点收到广播后，做出应答，并定义自己的级别为1。协调器根据收到的应答信号更新路由表。级别为1的节点收到协调器的应答信号后，各自广播，节点收到信号，定义自己为2级节点。依次类推，网络中每个节点会得到一张路由表。在自组织过程中，某些节点可能收到来自不同级别的其他节点发送的广播，根据上述规则，节点会定义自己为几个不同的级别，程序取其中最低级别(最靠近协调器)的级别。

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