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【6h】

ZigBee技术在电力无线抄表系统中的应用研究

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第一章 绪论

1.1 本课题研究背景

1.2 国内外抄表现状

1.3 常用无线传输技术

1.3.1 蓝牙技术

1.3.2 Wi-Fi

1.3.3 HomeRF

1.3.4 ZigBee技术

1.3.5 几种常用无线通信技术参数比较

1.4 课题来源及主要研究内容

第二章 ZigBee无线数据传输技术

2.1 引言

2.2 ZigBee技术特点

2.3 ZigBee协议研究与分析

2.3.1 IEEE802.15.4标准

2.3.2 ZigBee协议栈架构

2.3.3 物理层

2.3.4 介质接入控制子层MAC

2.3.5 网络层

2.3.6 应用层

2.4 本章小结

第三章 ZigBee无线电抄表总体设计

3.1 需求分析

3.2 系统总体构架

3.3 关键技术

3.3.1 直接序列扩频技术(DSSS)

3.3.2 清洁信道评估(CCA)

3.3.3 无线Mesh网络结构

3.3.4 载波侦听多点接入/冲突检测(CSMA/CA)

3.3.5 AES加密技术

3.3.6 RS485总线

3.4 本章小结

第四章 系统硬件设计

4.1 ZigBee射频芯片选择

4.2 抄表终端硬件设计

4.2.1 抄表终端硬件总体结构功能设计

4.2.2 系统主要器件选型

4.2.3 无线收发模块原理及设计

4.3 本章小结

第五章 系统功能节点及软件分析与设计

5.1 ZigBee协议栈

5.2 协调器节点

5.2.1 协调器节点功能分析

5.2.2 协调器的软件流程及实现

5.3 路由节点功能及路由方式介绍

5.3.1 路由节点功能介绍

5.3.2 ZigBee路由方式

5.4 抄表终端节点功能和软件设计流程

5.5 本章小结

第六章 系统组网实验结果及分析

6.1 实验准备

6.2 用三种不同的节点位置来说明网络拓扑结构的形成

6.3 实验结果分析

6.4 系统演示结果

6.5 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录

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摘要

随着无线通信技术的高速发展,短距离无线通信技术越来越融入到大众生活中,基于IEEE802.15.4标准的ZigBee技术是一种低功耗、短距离、低复杂度、低速率的无线连接技术,在未来几年里,它将在工业控制、工业无线定位、家庭网络、汽车自动化、楼宇自动化、消费电子等领域得到广泛的应用,具有很好的市场前景。自动抄表系统是一种不需人力家用表数据的智能抄送系统,近几年,这一技术在国外的快速发展,逐渐进入国内市场,并将逐渐取代传统的人工抄表,自动抄表系统在用电、用人管理上是传统抄表系统不可比拟的。
   ZigBee技术以其低成本、低功耗的优势,在小区无线自动抄表系统中,具有很大的发展潜力。本文在研究比较了现有传统抄表系统和有线抄表等的基础上,给出了一种ZigBee电力无线抄表系统的解决方案,并通过对ZigBee协议栈分层分析研究对系统进行设计。
   本论文主要完成以下几个方面的研究工作:
   1、对现有抄表技术进行分析和对比研究,然后突出无线抄表技术的优越性。由于无线技术的多样性和广泛性,通过几种时兴的无线技术进行各方面的性能比较,针对文章主要研究无线抄表这一领域的特点,选出更加适合的ZigBee技术作为本文的应用方案。
   2、分析研究无线抄表系统中关键技术,主要包括ZigBee技术中的CSMA/CA、Mesh网络技术和RS485总线技术等的研究。
   3、对无线抄表系统的软硬件结构设计,解决协调器发送指令到指定电表、接收数据并如何将数据发送到上位机等问题,并通过对系统组网实验对系统部分功能的仿真、调试,对其稳定性和数据可靠性的研究。
   随着科技的进步和人们对生活质量要求的提高,智能系统将得到更大的发展,无线自动抄表系统将充分体现智能系统的优势,包括在安全、便捷和高效等方面上,ZigBee技术在无线通信领域将会获得更加广泛的应用。

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