在抄表系統中短距離無線通信技術的應用

馮思豪

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在抄表系統中短距離無線通信技術的應用

馮思豪

廣東省電信規劃設計院有限公司，廣東 佛山 528000

主要論述的是有關抄表系統中短距離無線通信技術的應用問題，共從三個方向入手，對該問題進行了詳細的闡述。在介紹了短距離無線抄表系統的設計的基礎上，以軟件設計與硬件設計為主，重點分析了抄表系統中短距離無線通信系統的設計問題，對技術的應用進行了分析，并從調試與實驗的角度，證明了該技術應用的有效性。

抄表系統；短距離；無線通信技術；應用

對于電力領域而言，獲取經濟效益是其目的之一，經濟效益的獲取需要從電力用戶用電費用的收取過程出發來實現。傳統采用人工抄表的方式，確定用戶用電量，并計算出其用電費用，在科學技術不斷發展的今天，短距離無線抄表系統產生，使抄表實現了自動化。短距離無線通信技術是自動化實現的基礎，本文對其進行了重點分析。

1 短距離無線抄表系統的設計

短距離無線抄表系統能夠實現自動抄表，是當前電力領域主要應用的一種抄表技術。

短距離無線抄表系統在自動抄表系統的基礎上發展起來，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現對電表中用電等各方面數據的采集，通過通信網絡的形式，將其傳輸給集中器，在以通信網絡為主，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的構成情況如圖1[1]：

圖1 短距離無線抄表系統構成

從圖中可以看出，短距離無線抄表系統主要由電表、采集器、集中器、抄表中心以及服務器等部分構成。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，通過無線網絡的方式，將其傳輸給集中器，集中器通過GPRS網絡的方式，將信息傳輸服務器以及抄表中心，最終實現自動抄表。

2 在抄表系統中短距離無線通信技術的應用

2.1 硬件設計

2.1.1 芯片選擇

芯片的選擇是硬件設計的重點，可采用無線單片機或單片機加無收發線芯片的方法，實現數據采集過程[2]。以無線單片機中TI生產的CC2430為例，該種類型芯片能夠實現與控制器的脫離，即不需要控制其，便能夠完成無線通信，因此其體積相對較小，同時成本也相對較低，在實際抄表系統的設計過程中，多有應用。

對于射頻芯片的選擇，需要考慮發射功率、功耗以及收發芯片所需要的外圍元件的數量等多方面因素[3]。要保證其發射功率較高，為節約成本，應保證其功耗較低，同時，應盡可能的減少收發芯片所需的外圍元件的數量，減少元件使用量，降低硬件開發成本。不同的芯片在上述方面具有較大的差別，以通常應用較為廣泛的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，應考慮實際情況，對兩者進行合理選擇。

2.1.2 無線通信模塊硬件設計

無線通信模塊硬件硬件以收發器和芯片為主，以CC1100收發器和C8051F310芯片為例，在無線通信模塊硬件設計過程中，應在考慮兩者功能性的前提下，做好連接工作，并完成功放設計，以CC1100收發器的功放設計為例，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現，以此保證硬件功能性。

2.2 軟件設計

同樣以CC1100為例，對其收發程序進行設計十分必要，應在考慮其狀態轉換的基礎上，分別實現對數據接收以及發送過程的控制。同時，為保證通信的穩定性與可靠性，還要注意有關通信頻率以及信道濾波帶寬等的設計。其中，CC1100的接收程序設計如下[4]：

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

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

第三，如地址檢驗未通過，需要直接清空RXFIFO緩沖區，并重新開始接收，如地址檢驗通過，則可以接受數據到FIFO，并判斷是否通過CRC校驗。

第四，如校驗未通過，需要直接清空RXFIFO緩沖區，并重新開始接收。如通過，則可以從FIFO中取走數據，并清空RXFIFO緩沖區，重新開始。

3 調試與實驗

為判斷系統設計的有效性，通過調試以及實驗的方法，對其進行了詳細的分析。發現、采用短距離無線通信技術，能夠使通信效果以及質量得到提高，同時能夠增強通信的可靠性，對于抄表系統功能的順利實現能夠起到極大的幫助，可以將其應用到抄表系統當中。

4 結論

采用短距離無線通信技術實現自動抄表，能夠達到提高抄表可靠性的目的。因此，電力領域工作人員需要重視對該種技術的應用，并做好芯片的選擇工作，提高其與系統的適應性。與此同時，做好軟件與硬件設計，提高兩者的集成性，以為電力領域整體技術水平的提高提供切實的保障。

[1]徐偉. 短距離無線通信與GPRS通信相結合的小區抄表系統設計[J]. 儀表技術，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相結合的電能量遠程自動抄表系統[J]. 安徽電力，2009（1）：75-79.

[3]牛慶慶，郭愛煌. 面向應用的短距離無線通信系統信道接入機制[J]. 現代電子技術，2006（21）：16-19.

[4]馮莉，董桂梅，林玉池. 短距離無線通信技術及其在儀器通信中的應用[J]. 儀表技術與傳感器，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