浅谈无线集抄系统在水表中的应用

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1、浅谈无线集抄系统在水表中的应用摘要:本文章简单地介绍一个比较完整的无线网络集抄系统。关键字：Zigbee,TinyOS,中继，无线节电，无线远程终端，无线手持机，无线hub,上位机管理系统。一，引言现阶段，无线网络技术正飞速地进入许多应用领域，与冇线设备相比其具有成本低、携带方便、无需布线等优点，特别适用于手持设备的通信、电池供电设备、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、用户识别、信号采集、水文气象监控、无线数字语音、数字图像传输等系统的应用。比较熟悉的有，基于TEEE802.15.4的Zigbee,和UCBerkeley（加州

2、大学伯克利分校）开发的开放源代码操作系统，专为嵌入式无线传感网络设计的TinyOS・Zigbcc是一种短距离、低速率、低功耗无线网络技术，Zigbee技术的主耍特点冇，数据传输速率低，功耗低，网络容量大，优良的网络拓扑能力自愈能力，1SM频段。TinyOS主要应用于农业监测，坏境监测，等信息采集系统中。二，正文结合Zigbee,Tinyos,优缺点，我公司开发一套比较完整的，拥有口主知识产权的水表无线网络集抄系统。系统具冇如下特点：/ISM433MHZ,节点的网络编号和工作频率都可以更改，网络资源丰富。/每个节点岀厂时都冇唯一的32位身份识别码（ID,也可以叫编号）

3、。/数据传输速率为50kbps,且传输过程已经过加密，快速而稳定。/所冇节点都为全功能节点，任何一个节点都可以作为屮继。/每个节点都是全功能节点，可以记忆多条路由信息。/手持机的抄表信息以文件形式存放，管理方便。/硕件和软件均为模块化设计，层次分明，容易扩展和修改。/上位机管理系统，操作界而友好。集抄系统由三部分组成：1,上位机管理系统;2,无线节电（安装于水表中）；3,远程终端（无线手持机，无线HUB）。无线节点：具有双向无线通信功能，除了耍采集水表信息，控制水表开关阀,述担任着通信路由的角色。远程终端：可以是手持机，也可以是带有GPRS功能的数据集屮器（无线hu

4、b）o无线节点安装于水表屮，实时的釆集，监控水表的运行情况；远程终端采集无线节点的信息，传送到上位机管理系统屮。水表无线网络集抄系统上位机管理系统GPRS接收端$5无线手持机（1）无线hub(1)无线hub(n)I注明：无线手持机，和无线hub都是远程终端图2.02.1无线节点2.1.1无线节电硬件结构图2.1所示为无线节点的硬件结构，它由传感器模块、执行模块、处理模块、无线通信模块和电源供应模块组成。传感器模块即干簧管检测模块，用来获取水管屮水的流量。执行模块在水表系统就是阀门控制模块。这两部分模块都可以根据实际情况更改或删减。处理模块负责整个无线节点的数据获取、

5、处理、存储，其屮运行的无线通信协议不仅要把自己的数据安全有效的发出去，述耍处理其他节点发来的数据，根据实际情况确定是否需要转发。无线通信模块的作用，顾名思义，就是与其它节点或终端通信，根据需要交换数据。电源模块（电池）给整个系统提供电源。处理器天线干簧管检测图2.1WNMR节点的硬件结构图2.2所示的网络拓扑为无线节点两种常用的网络拓扑。A.星形网络B.树形网络图2.2无线节点网络拓扑结构星形网络是一种单跳（single-hop）系统，节点宜接与终端通讯，如图2.2中A图所示。在各种网络结构中，星状网的功耗控制最容易，从发出指令到获得数据的吋间延迟也最小，然而其通信

6、距离有限，通常ISM频段的传输距离为100〜300米或者更低，可以用在一些对通信距离耍求不高的场合。如果需耍更犬的通信范围，就耍采用树形网络拓扑。树形网是一种多跳（multi-hop）系统，如图2.2中B图所示，可以把终端看作“树干”（图2.2中B中的黑色结点），把承担中继任务的节点看作“树枝”（图2.2中B中的灰色节点）,剩下的没有中继任务的节点便是“树叶”T（图2.2中B中的白色节点）。终端的位置确定后，第一次访问某个节点需耍指令以“泛洪”的方式发送，即网络中的所有节点都会响应这种命令，一旦找到目标节点，目标的应答数据包传输路经上的节点会自动记忆目标节点，这样就

7、建立了一个目标节点的路rti表，这样终端第二次在同一地点访问同一目标时就不必再使用“泛洪”方式，网络中的节点会根据各自路市农自动选择数据包的流动方向。终端在每次工作过程中的位置最好不要有太人变化（最好是固定），否则网络的路由表就无法确定，这样会导致每次都必须使用“泛洪”方式的指令才能访问节点，从而造成网络能量的浪费。如果“树干”上的某个节点（图2.2中B中的灰色节点）失效，也需耍重新选择路由，否则会丢失失效节点以后的“树干”和“树枝”。2.1.2无线节点软件结构WNMR节点的软件设计采用了面向对彖的模块式架构，总体结构如图2.3所示。用户API流量存储止码存储阀