一、應(yīng)用需求
在抄表系統(tǒng)的信息化過(guò)程中，戶表數(shù)據(jù)的自動(dòng)抄送具有十分重要的意義，也是行業(yè)單位迫切想要解決的問(wèn)題，因?yàn)閿?shù)據(jù)抄送的準(zhǔn)確性、及時(shí)性，直接影響抄表系統(tǒng)的信息化水平、甚至管理決策、經(jīng)濟(jì)效益。
傳統(tǒng)的手工抄表費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，準(zhǔn)確性和及時(shí)性得不到可靠的保障，這導(dǎo)致了相關(guān)營(yíng)銷(xiāo)和企業(yè)管理類(lèi)軟件不能獲得足夠詳細(xì)和準(zhǔn)確的原始數(shù)據(jù)；一般人工抄表都按月抄表，對(duì)于用戶計(jì)量來(lái)說(shuō)是可行的，但對(duì)于相關(guān)供應(yīng)部門(mén)進(jìn)行更深層次的分析和管理決策卻不夠，行業(yè)的實(shí)際需求催生著自動(dòng)抄表系統(tǒng)的技術(shù)和應(yīng)用的不斷發(fā)展。
隨著無(wú)線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來(lái)出現(xiàn)了面向低成本設(shè)備無(wú)線聯(lián)網(wǎng)要求的技術(shù)，稱之為zigbee，它是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無(wú)線通信技術(shù)，主要適合于自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域及家用設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，我們采用zigbee技術(shù)和GPRS/CDMA技術(shù)結(jié)合，可以為無(wú)線抄表提供很好的解決方案。
二、技術(shù)要求
無(wú)線抄表系統(tǒng)對(duì)無(wú)線通訊數(shù)據(jù)的傳輸和保存有著很高的要求，即數(shù)據(jù)可靠性要求很高；由于供電局限性（主要指水表、氣表），因此對(duì)功耗要求也很苛刻；無(wú)線抄表系統(tǒng)可以擺脫人工抄表的辦法，利用數(shù)據(jù)通訊協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)；基于以上原因，要求設(shè)計(jì)的自動(dòng)無(wú)線遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)應(yīng)該具有計(jì)量準(zhǔn)確、通信可靠、抄表方便、功耗低等遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，以及節(jié)省人力、遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程維護(hù)的功能。
同樣是無(wú)線抄表系統(tǒng)，相對(duì)于電表而言，水表、氣表的抄表系統(tǒng)存在更多的技術(shù)難題，這主要體現(xiàn)在抄表終端的設(shè)計(jì)上，歸納起來(lái)，水表、氣表的抄表終端必須解決以下幾個(gè)方面的技術(shù)要求：
◆ 供 電
由于水表、氣表的抄表終端采用電池供電，因此，對(duì)功耗要求非?？量蹋话愣裕姵氐氖褂脮r(shí)間至少要在3～6年，這取決于電池的容量、設(shè)備的耗電情況、設(shè)備的運(yùn)行要求等等因素。
◆ 成 本
無(wú)論是家庭用戶，還是企業(yè)用戶，抄表終端的成本始終是繞不開(kāi)的話題，特別是家庭用戶，對(duì)于成本更為敏感。這里的成本包括兩個(gè)部分：第一，一次性改造或者安裝的成本；第二，系統(tǒng)的運(yùn)行成本。最好的方案應(yīng)當(dāng)是一次性投入的成本盡可能低，運(yùn)行成本沒(méi)有或者非常低。
◆ 對(duì)表的故障檢測(cè)
人工抄表除了抄讀表的讀數(shù)外，同時(shí)還擔(dān)負(fù)著檢查表工作是否正常的任務(wù)。如果改為自動(dòng)抄表系統(tǒng)，那么該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)也具備對(duì)表故障的自動(dòng)檢測(cè)功能。當(dāng)然，這需要表與抄表終端的配合才能實(shí)現(xiàn)。
◆ 通信可靠性
這是無(wú)線抄表系統(tǒng)的最基本的要求，但同時(shí)又是不很容易解決定問(wèn)題。
◆ 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈功能
● 自組織：無(wú)需人工干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠感知其他節(jié)點(diǎn)的存在，并確定連接關(guān)系，組成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò)；
● 自愈功能：增加或者刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)位置發(fā)生變動(dòng)，節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障等等，網(wǎng)絡(luò)都能夠自我修復(fù)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整，無(wú)需人工干預(yù)，保證整個(gè)系統(tǒng)仍然能正常工作。
● 具備自組織、自愈能力的自動(dòng)抄表網(wǎng)絡(luò)才是最理想的網(wǎng)絡(luò)， zigbee技術(shù)能夠很好地支持這種智能型的網(wǎng)絡(luò)。
三、基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線抄表系統(tǒng)
通過(guò)前面對(duì)自來(lái)水抄表系統(tǒng)的技術(shù)要求分析，結(jié)合zigbee技術(shù)特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，采用zigbee技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)水表的無(wú)線抄表是一個(gè)非常理想的解決方案。 在實(shí)際應(yīng)用中，我們選擇了將zigbee技術(shù)與GPRS/CDMA結(jié)合起來(lái)，根據(jù)抄表用戶的不同分布，來(lái)靈活地構(gòu)建抄表的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。
◆ 對(duì)于每個(gè)抄表終端而言，要求超低功耗、低成本（包括設(shè)備成本、運(yùn)行成本），并且數(shù)據(jù)的傳輸速率不高，對(duì)于居民小區(qū)的抄表，抄表終端通常分布較密集、距離較近，zigbee技術(shù)可以很好地滿足這些要求；
◆ 終端采集的數(shù)據(jù)需要送到自來(lái)水公司的集抄管理中心，這可以通過(guò)GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)，它無(wú)距離限制，且無(wú)需網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、幾乎不需要維護(hù)；
◆ 所構(gòu)建的zigbee網(wǎng)絡(luò)既可以是星形拓?fù)?，也可以是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，不論是哪種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的zigbee網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)實(shí)際的組網(wǎng)需要，設(shè)計(jì)合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
ZigBee無(wú)線自來(lái)水表抄表系統(tǒng)解決方案—系統(tǒng)拓?fù)鋱D
● 采用MESH網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?br />
● 每幢單元樓設(shè)置一個(gè)ZIGBEE遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)
● 一個(gè)小區(qū)設(shè)置一個(gè)ZIGBEE中心節(jié)點(diǎn)
● ZIGBEE中心節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS/CDMA或ADSL上傳到集抄中心
ZigBee自來(lái)水抄表系統(tǒng)－－單元樓結(jié)構(gòu)圖
● 每樓層水表通過(guò)RS485總線連接ZIGBEE遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)
● 每幢單元樓設(shè)置一個(gè)ZIGBEE遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收發(fā)或作路由器
● ZIGBEE遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)上傳到ZIGBEE中心節(jié)點(diǎn)
四、Zigbee技術(shù)方案優(yōu)勢(shì)
目前的自動(dòng)抄表系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)傳輸角度劃分，可分為有線、無(wú)線兩大類(lèi)，這兩大類(lèi)抄表系統(tǒng)各有其適用的應(yīng)用領(lǐng)域，但就
抄表系統(tǒng)的投資、建設(shè)、維護(hù)等幾方面而言，無(wú)線抄表系統(tǒng)顯然具有更大優(yōu)勢(shì)。
目前市場(chǎng)上的無(wú)線抄表系統(tǒng)大致可分為基于無(wú)線數(shù)傳模塊、基于GPRS/CDMA數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)、或者是二者結(jié)合等幾種方式，從
應(yīng)用角度而言，都存在以下一種或幾種問(wèn)題：
◆ 使用成本較高
GPRS/CDMA數(shù)據(jù)傳輸需要付費(fèi)，對(duì)于家庭水表抄表來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的運(yùn)行成本很高；
◆ 網(wǎng)絡(luò)的自管理能力有限
采用無(wú)線數(shù)傳模塊，除了數(shù)據(jù)輪詢時(shí)間隨節(jié)點(diǎn)數(shù)增加而線形增加外，所組建的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的自管理功能非常有限，增加或者減少節(jié)點(diǎn)，都需要人工去修改相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)配置；節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，也常常需要人工去診斷等等；
抄表終端的供電問(wèn)題難以很好地解決，由于抄表終端難以做到極低功耗，所以供電問(wèn)題始終是一個(gè)瓶頸。
