在抄表系统中短距离无线通信技术的应用

冯思豪



在抄表系统中短距离无线通信技术的应用

冯思豪

广东省电信规划设计院有限公司，广东 佛山 528000

主要论述的是有关抄表系统中短距离无线通信技术的应用问题，共从三个方向入手，对该问题进行了详细的阐述。在介绍了短距离无线抄表系统的设计的基础上，以软件设计与硬件设计为主，重点分析了抄表系统中短距离无线通信系统的设计问题，对技术的应用进行了分析，并从调试与实验的角度，证明了该技术应用的有效性。

抄表系统；短距离；无线通信技术；应用

对于电力领域而言，获取经济效益是其目的之一，经济效益的获取需要从电力用户用电费用的收取过程出发来实现。传统采用人工抄表的方式，确定用户用电量，并计算出其用电费用，在科学技术不断发展的今天，短距离无线抄表系统产生，使抄表实现了自动化。短距离无线通信技术是自动化实现的基础，本文对其进行了重点分析。

1 短距离无线抄表系统的设计

短距离无线抄表系统能够实现自动抄表，是当前电力领域主要应用的一种抄表技术。

短距离无线抄表系统在自动抄表系统的基础上发展起来，后者包括电表、采集终端、集中器与主站四部分，其中采集终端的作用在于实现对电表中用电等各方面数据的采集，通过通信网络的形式，将其传输给集中器，在以通信网络为主，将信息传输给主站，完成信息采集工作。短距离无线抄表系统的构成情况如图1[1]：

图1 短距离无线抄表系统构成

从图中可以看出，短距离无线抄表系统主要由电表、采集器、集中器、抄表中心以及服务器等部分构成。电表与采集器之间，通过485线连接，采集器在完成信息采集后，通过无线网络的方式，将其传输给集中器，集中器通过GPRS网络的方式，将信息传输服务器以及抄表中心，最终实现自动抄表。

2 在抄表系统中短距离无线通信技术的应用

2.1 硬件设计

2.1.1 芯片选择

芯片的选择是硬件设计的重点，可采用无线单片机或单片机加无收发线芯片的方法，实现数据采集过程[2]。以无线单片机中TI生产的CC2430为例，该种类型芯片能够实现与控制器的脱离，即不需要控制其，便能够完成无线通信，因此其体积相对较小，同时成本也相对较低，在实际抄表系统的设计过程中，多有应用。

对于射频芯片的选择，需要考虑发射功率、功耗以及收发芯片所需要的外围元件的数量等多方面因素[3]。要保证其发射功率较高，为节约成本，应保证其功耗较低，同时，应尽可能的减少收发芯片所需的外围元件的数量，减少元件使用量，降低硬件开发成本。不同的芯片在上述方面具有较大的差别，以通常应用较为广泛的Nordic RF401以及Nordic nRF905为例，前者的工作频率为433 MHz，工作电压为2.7～5.25 V、传输速度为20 kbps，灵敏度为-105 dbm。相对而言，后者的工作频率包括三种，分别为433/868/915 MHz、工作电压为1.9～3.6 V、传输速度为100 kbps、灵敏度为100 kbps。因此，应考虑实际情况，对两者进行合理选择。

2.1.2 无线通信模块硬件设计

无线通信模块硬件硬件以收发器和芯片为主，以CC1100收发器和C8051F310芯片为例，在无线通信模块硬件设计过程中，应在考虑两者功能性的前提下，做好连接工作，并完成功放设计，以CC1100收发器的功放设计为例，其最大功率为10 dbm，为最大限度延长其传输距离，提高传输效率，可采用外接功率放大器的方法来实现，以此保证硬件功能性。

2.2 软件设计

同样以CC1100为例，对其收发程序进行设计十分必要，应在考虑其状态转换的基础上，分别实现对数据接收以及发送过程的控制。同时，为保证通信的稳定性与可靠性，还要注意有关通信频率以及信道滤波带宽等的设计。其中，CC1100的接收程序设计如下[4]：

第一，准备开始接受，并判断是否接收到同步字节，如未接收到，要重新开始，如接收到同步字节，则需要判断字节长度是否为空。

第二，如字节长度为空，需要直接清空RXFIFO缓冲区，并重新开始接收。如所接收到的字节长度不为空，则可以对地址进行检验，判断其是否通过。

第三，如地址检验未通过，需要直接清空RXFIFO缓冲区，并重新开始接收，如地址检验通过，则可以接受数据到FIFO，并判断是否通过CRC校验。

第四，如校验未通过，需要直接清空RXFIFO缓冲区，并重新开始接收。如通过，则可以从FIFO中取走数据，并清空RXFIFO缓冲区，重新开始。

3 调试与实验

为判断系统设计的有效性，通过调试以及实验的方法，对其进行了详细的分析。发现、采用短距离无线通信技术，能够使通信效果以及质量得到提高，同时能够增强通信的可靠性，对于抄表系统功能的顺利实现能够起到极大的帮助，可以将其应用到抄表系统当中。

4 结论

采用短距离无线通信技术实现自动抄表，能够达到提高抄表可靠性的目的。因此，电力领域工作人员需要重视对该种技术的应用，并做好芯片的选择工作，提高其与系统的适应性。与此同时，做好软件与硬件设计，提高两者的集成性，以为电力领域整体技术水平的提高提供切实的保障。

[1]徐伟. 短距离无线通信与GPRS通信相结合的小区抄表系统设计[J]. 仪表技术，2009（3）：37-38，41.

[2]周利华，汪建，赵良德，梁胜涛，蔺菲. 短距离无线通信与GPRS相结合的电能量远程自动抄表系统[J]. 安徽电力，2009（1）：75-79.

[3]牛庆庆，郭爱煌. 面向应用的短距离无线通信系统信道接入机制[J]. 现代电子技术，2006（21）：16-19.

[4]冯莉，董桂梅，林玉池. 短距离无线通信技术及其在仪器通信中的应用[J]. 仪表技术与传感器，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