【摘要】：伴隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,水表、燃?xì)獗�、電表和熱表的�?shù)量都不斷增加,這些計(jì)量用表所采集的數(shù)據(jù)將通過各種形式被人類收集利用。目前現(xiàn)有的電表計(jì)量系統(tǒng)存在著功耗大、成本高、線路干擾、組網(wǎng)規(guī)模小、自動(dòng)化程度不高等缺陷,如何用最少的人力、最低的成本、最快的速度、最穩(wěn)定的性能、最安全的形式將用戶數(shù)據(jù)送達(dá)給管理部門,是現(xiàn)有電表計(jì)量系統(tǒng)一個(gè)迫切需要解決的問題。ZigBee是一種新的低功耗、短距離、低速率、短延時(shí)、高容量、低成本、高安全性的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。由于其優(yōu)良的性能,近幾年在國內(nèi)外發(fā)展極快,已經(jīng)覆蓋了工業(yè)控制、家庭網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)無線定位、汽車自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。在世界各國能源供應(yīng)日趨緊張的大背景下,太陽能作為清潔能源近年來被世界大力推廣,如果能將ZigBee技術(shù)和太陽能發(fā)電技術(shù)合理應(yīng)用于無線電表計(jì)量系統(tǒng)中,將會(huì)使電表計(jì)量系統(tǒng)在供電穩(wěn)定和系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保等性能提升方面帶來質(zhì)的飛躍。本文首先介紹了自動(dòng)電表計(jì)量相關(guān)領(lǐng)域的國內(nèi)外發(fā)展概況、項(xiàng)目背景和研究意義,分析和比較了現(xiàn)有自動(dòng)電表計(jì)量系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn),并對(duì)目前常用的短距離無線通信技術(shù)進(jìn)行了深入分析和研究,在綜合對(duì)比后提出了基于ZigBee技術(shù)的太陽能無線電表計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,確定系統(tǒng)方案后完成了硬件子系統(tǒng)的設(shè)計(jì),同時(shí)遵照相關(guān)協(xié)議完成了底層通信系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。針對(duì)系統(tǒng)在電源供電部分存在性能不穩(wěn)定且廢舊電池污染嚴(yán)重的問題,提出將清潔能源太陽能引入作為電源的一部分,用以提高系統(tǒng)電源供電的可靠性和環(huán)保性,并最后完成了系統(tǒng)的測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明該系統(tǒng)具有低成本、低功耗、節(jié)能環(huán)保、自組網(wǎng)和自適應(yīng)強(qiáng)、安全穩(wěn)定和兼容性強(qiáng)等特點(diǎn),可見基于ZigBee技術(shù)的太陽能無線電表計(jì)量方案不僅可帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益,降低管理部門在數(shù)據(jù)采集過程中物力和人力的消耗,提高他們的管理效率;而且系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)使得整體供電穩(wěn)定性更強(qiáng),能耗更低,更加節(jié)能環(huán)保;同時(shí)也能為大眾提供更加高效便捷的公共服務(wù),有很好的市場(chǎng)推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。
【圖文】：

將來該項(xiàng)技術(shù)的價(jià)位將會(huì)更低，而且使用 ZigBee 協(xié)議也是免許可不(9)較小的傳輸速率。對(duì)于 ZigBee 裝置節(jié)點(diǎn)來說，其數(shù)據(jù)率大概在 20~內(nèi)，而 868MHz、915MHz 以及 2.4GHz 的頻道段的則是 50kbps、40kbps、針對(duì)那些速率較小的掌控網(wǎng)絡(luò)，ZigBee 裝置數(shù)據(jù)率都能滿足要求2.2 ZigBee 協(xié)議�？蚣躗igBee 的協(xié)議�？蚣苤饕膶樱海�1）PHY 層面;（2）MAC 層面;（層面;（4）APL 層面。并且各層均由下一層為其服務(wù)，含有管理及數(shù)據(jù)的服體。前者功能是向前面層面供應(yīng)管理性服務(wù)。后者功能是將有關(guān)的數(shù)據(jù)性應(yīng)給前面的層面；憑借 SPA(Serice Access Point)，各實(shí)體能供應(yīng)給上一46]。實(shí)際上 ZigBee 協(xié)定棧同樣是源自規(guī)定的 OSI(Open Systems Intercon七個(gè)層次的模式，不同的是，ZigBee 對(duì)每一層進(jìn)行了重新規(guī)劃。ZigBee 協(xié)框架如圖 2.1 所示，其中，網(wǎng)絡(luò)層以上的標(biāo)準(zhǔn)是由 ZigBee 聯(lián)盟制定的，而以下的標(biāo)準(zhǔn)則是基于 IEEE802.15.4 制定的[47]。

圖 2.2 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖(1) 星形最容易方便的拓?fù)淠Ｊ骄褪切切瓮負(fù)�，它是�?1 個(gè)協(xié)調(diào)器和很多終端裝成的。其中，各裝置間的通訊及信息的傳送均把協(xié)調(diào)器當(dāng)作核心。若是在 2 端裝置間有通訊傳送信息要傳送，則需要先將信息自其中一個(gè)終端裝置輸送調(diào)器，在協(xié)調(diào)器進(jìn)行判斷之后，轉(zhuǎn)送至想要收取信息的那個(gè)裝置。但是此模有不利之處，由于節(jié)點(diǎn)間的信息路由只有 1 條路徑，因此協(xié)調(diào)器的運(yùn)行負(fù)擔(dān)很(2) 樹形在三種模式中繁雜性屬于中等的是樹形拓?fù)�，它的�?gòu)成包括 1 個(gè)協(xié)調(diào)器很多星形組織。對(duì)于許多路由器的節(jié)點(diǎn)而言，它們都連于協(xié)調(diào)器的節(jié)點(diǎn)處，，本身后面又連著許多別的節(jié)點(diǎn)，形成了多級(jí)別的相連模式，對(duì)于子節(jié)點(diǎn)來說路由器的節(jié)點(diǎn)不但能連很多同設(shè)備節(jié)點(diǎn)，而且對(duì)于終端節(jié)點(diǎn)而言，也可以將接。網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備可以跟相連成團(tuán)的父節(jié)點(diǎn)或者子節(jié)點(diǎn)之間達(dá)成通訊，同時(shí)根據(jù)樹形網(wǎng)絡(luò)與別的節(jié)點(diǎn)完成通訊。很明顯，此模式同樣具有的缺陷就是只一的路由通道進(jìn)行信息傳輸。
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM933.4

【參考文獻(xiàn)】

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