摘要：近年来，随着物联网的发展，无线传感器网络作为新一代的信息技术得到了国内外各界的重视。本文从介绍ZigBee技术入手，分析实现ZigBee无线传感器网络的组网数据采集和传输方式，本文的研究为后续的实际应用打下基础，具有一定的参考价值。
关键词：无线传感器；智能电表；数据传输
1． 绪论
1．1 选题背景和意义
长期以来，供电企业电能数据的抄表都是人工抄表方式，这样大量需要人力物力，同时在综合布线上也存在困难和不美观性。
目前，基于无线传感器网络的数据采集系统可以通过各种仪器采集电表值等仪表信息。这些信息通过无线传感器网络以无线的方式最终传给用户终端，此项技术的诞生极大地减轻了电力工人的工作量。
1.2 网络电表研究现状
现如今许多国家和地区己经广泛的采用远程自动抄表技术来替代传统的人抄表方式。对于远程抄表系统，目前我国国内通过专用的通讯线路（电力载波线、光纤和无线、电话线）等自动远程获得用户仪表数据已经在部分发达区域推广使用，也将成为未来发展的趋势。
1.3 研究内容
本文又研究一种基于ZigBee无线传感器网络的数据采集和传输方法。
2． IEEE 802.15.4标准与ZigBee技术
在ZigBee协议标准中，物理层和媒体接入控制层（MAC层）并没有被定义，而是直接采用IEEE 802.15.4的定义，ZigBee联盟对网络层、应用层和安全部分进行定义。IEEE 802.15.4足种针对于低复杂度、低成本和低功耗的无线网络标准。IEEE 802.15.4定义了物理层和媒体接入，节点耗电量很小甚至不需要电池供电的低速率无线传输网络，现有ZigBee通信系统的设计一般分为2种方式。一种是把整个系统集成在一个模块上，具有集成度高、体积小等优点，但其电磁兼容性设计是难点；另一种是把整个系统设计为传感器节点部分与ZigBee射频收发模块。第一种方案例如德州仪器的CC2430和CC2530 ZigBee解决方案。第二种方案例如德州仪器生产的MSP430+CC2500 simpliciTI解决方案和MSP430+CC2420 ZigBee解决方案。
3.数据采集的实现
3.1 智能电表的数据采集原理
基于无线传感器的电网监控系统可以对某个用电单位或者地点进行监测、控制、抄表，并把现场的情况显示在中央计算机监控系统上，对其进行实时的数据采集和控制。智能电表的总体设计主要由四部分组成：信号采集模块、微处理器、供电模块和数据通信模块。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆数据采集模块主要是将电网中的高电压、高电流经过A/D转化、滤波电路后输出的数据存储在计算机引擎内存的位置，供电模块主要给电表芯片提供工作电压，微处理器主要计算和测量有功功率、无功功率、功率因素等参数，通过外围接口进一步处理和输出，数据通信模块是通过编程来完成与外部设备的信息交换。
3.2 电能采集程序
电量计量通过对采样得到的电压和电流进行测量、转换和计算，将相应的数值读取到单片机相应的寄存器中，在单片机上进行调用、输出和显示。
在系统实现中，将汇聚节点传送的数据直接通过RS232串口发送给PC，然后通过PC上的软件程序将数据封装成TCP数据包发送。PC上的软件程序实现，首先需要编写代码实现对远程电表的链接，Visual Studio C# 2010 Express编程方便灵活、功能强大而且具有大量的功能控件，同时它也有很好的人机界面，对数据库连接和串行编程有很大的支持[[94-95j。基于以上优点，本软件的设计采用Visual Studio C# 2010 Express来实现对无线传感器网络，ZigBee终端连接的监测，接收用户电表实时数据、显示并存储。
既然是要读取电表数据，那么电表肯定是已经灌好程序，那么只需要一个基于某通讯规约（具体看电表用的哪种）编制的通讯软件就好。界面命令已经是解析好的。
（1）电表主要数据（电量等）液晶显示都显示通按电表按键翻看
（2）想通RS485抄数据根据DLT645-2007规约抄更数据根据同区差异所功能都效涉及数据查看DLT645-2007规约面通讯数据及相关解码规则。
3.4传输方式
传感器网络中各传感器节点采用基于动态工作周期调整的高可靠网络组织方法和传感器网络中各传感器节点之间及与汇聚节点之间采用基于2阶段重传的高可靠数据传输方法。在网络组织可靠性保障方面，将传感器节点的工作模式划分为正常工作和网络修复两种模式，并通过动态工作周期调整保证节点在两种模式下都能进行间歇工作，从而同时保证节点低功耗特性和快速网络修复能力。在数据传输可靠性保障方面，采用了基于2阶段重传的高可靠数据传输方法，保证在出现数据传输错误甚至链路中断时的数据完整性，并将数据传输错误对于数据实时性的影响降至最低。
3.5 数据的处理
当无线传感器网络ZigBee与中央监控服务器建立连接后，数据进行正常传输，管理软件则需要对数据进行实时监测并存储，同时也能够查询一段时间内的电表参数。电表历史数据查询功能能够有效真实地反映用户在一定时间内的用电情况和家庭电力线路的运行情况。在用户界面中主要设计用户姓名、查询起止时间、数据接收时间间隔，同时也记录了电表的工作电压、电流、功率因素、有功和无功功率等参数，通过CVS控件导出数据，最后以Excel表格的形式记录并查询数据。
3.6 无线传感器网络的电表数据采集与传输在实际中的应用
随着信息技术的发展，科技水平的提升。各种智能家电广泛应用。对于电网的资源优化配置提出了很高的要求。所以为了适应经济和社会的发展需要。智能电网用电环节的重点是对智能电表的深化应用，包括自动抄表核算，远程停复电，用电稽查，供用电一体化，等有效地支持了供电企业的安全生产、电网规划、经营管理等活动，使电力客户享受到供电企业提供的多方式的供电优质服务。
4结束语
现以无线传感器网络技术为背景的无线传输技术越来越受到广泛的重视，尤其在电子技术、计算机技术和通信技术的不断进步和发展，人们需要传输的数据更加精确、安全和可靠。因此，通过本文对无线传感网络的初步探析，可以大致了解此技术在电表中的应用现状，以及无线数据采集与传输在未来电力系统中的重要作用。
参考文献：
[1]黄双华；赵志宏；郭志；谭浩；；Zigbee无线传感器网络路由研究与实现[J]；电子测量技术；2007年02期
[2]张瑛瑛；朱双东；丁鑫；；基于ZigBee的数据采集系统[J]；宁波大学学报（理工版）；2009年03期
[3]原羿，苏鸿根；基于ZigBee技术的无线网络应用研究[J]；计算机应用与软件；2004年06期
论文作者:黄定懿,徐拓
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/9
标签：电表论文; 传感器论文; 数据论文; 网络论文; 节点论文; 数据采集论文; 模块论文; 《电力设备》2017年第30期论文;