一、课题背景

自动抄表采用电子、通信、计算机和网络技术，实现了电表、水表、燃气表、热能表等计量表的集中自动数据抄收，避免了少抄、漏抄和错抄现象，提高了抄表准确性和效率。随着电子技术、计算机网络技术和通信技术的飞速发展，实现了基于不同通信网络、采用不同通信模式的自动抄表系统，但在实际应用中都存在着诸多问题。

自动抄表系统采用先进的无线通信技术，实现集中抄表，相对于有线自动抄表系统有着先天的优势。采用RS485总线方式抄表和电力线载波抄表属于有线自动抄表，其中RS485总线方式抄表结构简单，易于实现，但施工布线工作量大，线路易损坏，不易维护，最主要的是RS485总线节点数受限，不适于大规模的集中抄表[1]。电力线载波抄表借用现有的电力线网络，节省了线路费用，但电力线通信环境复杂多变，载波信号易受干扰，抄表数据稳定性和可靠性很低，电力线载波抄表系统在市场上很少使用。采用GSM/GPRS技术的自动抄表系统属于无线自动抄表系统，该系统使用电信服务商无线通信网络，覆盖范围广，能同时满足农村和城市的集中抄表，但GSM/GPRS技术需要支付网络接入费，另外GSM/GPRS系统的硬件成本较高，使GSM/GPRS无线自动抄表系统费用过高，不能被市场广泛接受[2]。

综合以上自动抄表系统的优缺点及存在的问题，此毕业设计采用工作于国际免费频段、具有网络自组织功能的无线ZigBee技术，设计无线网络自动抄表系统的抄表终端，解决了现有抄表系统存在的一些问题。

该抄表终端针对远程电能采集，可实现用户设备到数据中心远程数据通信。抄表终端以单片机为核心，使用RS485总线与电表相连，通过向电表转发采集指令以获取电表的电能数据，然后将采集的电表数据通过ZigBee发送至集中采集器。

二、研究现状

国外载波通信技术在上个世纪30年代就起步了，60年代传到我国，80年代我国已经可以自主生产高压载波机。但低压载波信道，由于技术上存在难以逾越的障碍，一直属于通信禁区[3]。目前，电力系统自动抄表方式主要有：485总线、无线、普通电力载波、扩频电力载波、零相超窄带（TURTLE）、超窄带极低频（UNB）及工频过零调制（PFC）跨变压器台区方式等[4]。其中，使用电力线本身作为传输介质的方式由于不用重复线路投资，不产生新的使用费用等特点，成为研究的重点。在国外，远程电力抄表系统的研究比国内要早十几年，应用也很广泛，目前已经在向利用电力线载波通信实现抄表自动化的方向上发展了。在电力线载波通讯方面，已经研究提出了统一的、被国际电工委员会采纳作为IEC62056国际标准的电能表通信协议DLMS/COSEM（Device Language Message Specification/Companion Specification for Energy Metering[5]。远程电力抄表系统的发展更加规范和具有互操作特性，使远程电力抄表系统的发展更加迅速和有了统一的方向。

我国电力系统抄表方式正处在逐渐从人工上门逐家逐户抄表向利用网络技术进行自动抄表、由低效抄表向高效抄表转型的转变期。目前，在众多的自动抄表方案中，根据用户电表用电数据的传输方式和传输途径不同主要分为三类：第一类，用户利用IC卡事先购买用电量、第二类，电力部门利用现有有线网络抄表、第三类，重新组建或利用现有无线网络实现无线抄表[6]。利用迅猛发展的无线通信技术结合网络技术进行无线抄表，组网快，造价低，维护方便、数据采集及时精确，很好地克服了有线抄表的缺点。目前无线抄表主要方案有：第一，采用手持抄表器与用户电表间进行点对点无线数据采集、第二，利用无线局域网实现用户用电数据采集、第三，利用移动运营商现有的GPRS/CDMA移动蜂窝网络进行远程数据传输与采集，或者将几种不同技术标准的无线网络进行组合，利用各自优势取长补短，利用综合组网方式进行用电数据远程采集[7]。

三、实现方案

本设计的远程抄表系统抄表终端采用的方案是基于ZigBee无线通信技术进行通信，即通过Zigbee将采用RS485接口的智能电表中的电能数据无线发送到集中采集器。集中采集器收到来自抄表终端的电表数据，经过处理，通过GPRS/GSM网络发送到远程数据库。抄表终端可以随时接收集中采集器传输来的指令，并完成相应功能。抄表终端可以定时向集中采集器发送电表数据，通信中断情况下支持24小时数据存储。核心电路由MCU、射频模块、电源模块和串行接口组成。