基于ZigBee無(wú)線自動(dòng)抄表系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，業(yè)主對(duì)于服務(wù)質(zhì)量的要求越來(lái)越高，人工抄表以其工作人員工作條件差，工作效率低，管理和維護(hù)費(fèi)用高，誤差大，入室抄表影響社會(huì)安全穩(wěn)定等缺點(diǎn)，已經(jīng)越來(lái)越不能滿足人們的要求。無(wú)線抄表以其安裝和維護(hù)費(fèi)用低，效率高，誤差小，不需入戶等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)越來(lái)越成為抄表發(fā)展的主要趨勢(shì)。無(wú)線抄表技術(shù)在國(guó)外起步較早，發(fā)展迅速且深入；國(guó)內(nèi)起步較晚，但發(fā)展速度很快，并有著逐步取代人工抄表的發(fā)展趨勢(shì)。
　　ZigBee技術(shù)以

2、其低速率，低功耗，低復(fù)雜度，短距離等特點(diǎn)已經(jīng)越來(lái)越多的被應(yīng)用在無(wú)線定位，智能家居，工業(yè)自動(dòng)化控制，樓宇、汽車(chē)自動(dòng)化等傳感器網(wǎng)絡(luò)，ZigBee技術(shù)應(yīng)用于無(wú)線智能抄表系統(tǒng)有著非常廣闊的發(fā)展前景，對(duì)于推動(dòng)無(wú)線抄表自動(dòng)化發(fā)展有重要意義。
　　本文首先闡述現(xiàn)有抄表技術(shù)存在的諸多缺陷，提出無(wú)線抄表技術(shù)在這些方面的優(yōu)越性。并闡述了諸多無(wú)線通信技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)以及適用行業(yè)。ZigBee技術(shù)以低速率，低功耗，低復(fù)雜度，短距離等特點(diǎn)，應(yīng)用于無(wú)線抄表行業(yè)有

3、著其他無(wú)線通信技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)?；谶@種優(yōu)勢(shì)并鑒于國(guó)內(nèi)外抄表行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，最終選擇ZigBee無(wú)線通信技術(shù)作為本無(wú)線智能抄表的應(yīng)用方案。
　　接著介紹了ZigBee技術(shù)特點(diǎn)以及路由算法，并深入了解了ZigBee協(xié)議，研究了ZigBee協(xié)議?？蚣?，并著重介紹了物理層，MAC層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層各層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要功能。
　　根據(jù)抄表系統(tǒng)的方案需求，分析并設(shè)計(jì)系統(tǒng)整體框架，又進(jìn)一步給出具體實(shí)現(xiàn)方案。基于系統(tǒng)方案的低功耗、成本

4、低等特點(diǎn)以及單芯片方案應(yīng)用于本系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，最終選擇 Ember公司推出的ZigBee片上系統(tǒng)EM250芯片作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)以及網(wǎng)狀網(wǎng)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)介紹了無(wú)線抄表軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括協(xié)調(diào)器模塊、電表模塊和顯示器模塊程序流程以及整個(gè)系統(tǒng)的仿真和調(diào)試。并分別介紹了開(kāi)發(fā)模塊的主要功能實(shí)現(xiàn)，主要包括網(wǎng)絡(luò)安全，主要的API幀格式，幾種API幀的功能和結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)透?jìng)?，網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)以及固件的版本更新等。
　　最后介紹軟件測(cè)試系統(tǒng)搭建，主要

5、包括對(duì)測(cè)試需求的分析，測(cè)試?yán)碚撗芯?，測(cè)試方法的選擇以及具體測(cè)試方案設(shè)計(jì)。測(cè)試對(duì)象主要包括 AT命令功能測(cè)試和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試，其中系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了兩種測(cè)試方案，分別是實(shí)驗(yàn)室組網(wǎng)測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)測(cè)試。并詳細(xì)介紹了兩個(gè)測(cè)試的具體方案實(shí)現(xiàn)，最后對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析。AT命令功能測(cè)試覆蓋了所有常用命令，經(jīng)過(guò)大量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明本地AT命令執(zhí)行準(zhǔn)確率為100％。遠(yuǎn)程AT命令由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)較多，數(shù)據(jù)通信量較大，執(zhí)行準(zhǔn)確率達(dá)到99.61%。網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)測(cè)試

6、(ND命令測(cè)試)表明整個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀況良好，但由于網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)功能使用廣播方式，嚴(yán)重情況下會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)阻塞，所以建議用戶不要過(guò)多使用。實(shí)驗(yàn)室組網(wǎng)測(cè)試主要進(jìn)行了模擬電表數(shù)據(jù)通信，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)140個(gè)，經(jīng)長(zhǎng)期大量的數(shù)據(jù)通信測(cè)試，在平均每5秒發(fā)送或接255字節(jié)條件下，平均丟包或誤碼率不超過(guò)2%，最高僅為2.889%，最低為0%?，F(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)測(cè)試是在海興電力公司的協(xié)助下完成，他們主要提供電表、顯示器、實(shí)驗(yàn)環(huán)境以及相關(guān)專(zhuān)業(yè)測(cè)試工具。測(cè)試中根據(jù)應(yīng)用需求模擬了電表的實(shí)