论文部分内容阅读
随着我国智能用电的发展,用电信息采集已从单一的数据采集功能,发展到一个具有数据采集、负荷控制、用电监测等多种功能的综合管理控制系统。基于无线传感器网络技术的用电信息采集系统在投资、建设、维护等方面具有很多优点。但是由于目前缺乏统一的技术规范,并没有得到迅速发展。以此问题为出发点,本文参考国网公司电力用户用电信息采集系统相关技术标准,进行用电信息采集无线传感器网络设计方案的设计。本文通过研究现有用电信息采集系统的系统架构、通信技术和组网方法等关键技术,对系统架构、通信接口、路由协议和节点的硬件结构进行了设计。文中定义了两种传感器节点,即集中器节点和采集器节点。集中器节点主要完成与用电信息采集系统主站通信,用电信息的存储和传输、组网及路由维护等功能;采集器节点则负责采集用户用电信息并按指定路由上传至集中器节点。首先,本文通过对比分析信息采集层的不同无线通信技术,针对用电信息采集系统的业务需求,设计了用电信息采集无线传感器网络系统的整体框架,在此基础之上对通信模型进行分层,规划了各层的功能,并对各层所完成的功能及服务接口的做了详细阐述。在应用层与网络层之间设计了基于“功能号映射”的服务接口调用方法,屏蔽了底层硬件细节,易于调用,另外设计了系统的通信接口。其次,针对用电信息采集系统的特点提出了一种简单的静态多径路由协议,设计了备份路由的生成过程,在路由维护阶段提出采用集中器节点周期性维护和采集器节点主动发起动态功率控制路由维护相结合的方法,提高了系统运行的稳定性。最后,根据系统需求进行了节点硬件设计,微控制器采用STM32ARM处理器,无线接口设计采用SihconLab公司的Si4432射频收发芯片。集中器及节点和采集器节点采用统一硬件设备,根据功能不同进行硬件资源分配,降低了系统制作成本。本文设计的用电信息采集无线传感器网络具有可靠性高、成本低和易于维护等特点,符合智能用电数字化、自动化、互动化的要求,符合电力用户用电信息采集系统“全采集、全覆盖、全预付费”的建设目标。同时有利于电力公司增强电网综合服务能力,满足互动营销需求,提升服务水平。对于推进建设智能电网统一规范具有重要的探索意义。