一、應(yīng)用需求
 

      在抄表系統(tǒng)的信息化過程中，戶表數(shù)據(jù)的自動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題，因為數(shù)據(jù)抄送的準確性、及時性，直接影響抄表系統(tǒng)的信息化水平、甚至管理決策、經(jīng)濟效益。
      傳統(tǒng)的手工抄表費時、費力，準確性和及時性得不到可靠的保障，這導(dǎo)致了相關(guān)營銷和企業(yè)管理類軟件不能獲得足夠詳細和準確的原始數(shù)據(jù)；一般人工抄表都按月抄表，對于用戶計量來說是可行的，但對于相關(guān)供應(yīng)部門進行更深層次的分析和管理決策卻不夠，行業(yè)的實際需求催生著自動抄表系統(tǒng)的技術(shù)和應(yīng)用的不斷發(fā)展。
      隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來出現(xiàn)了面向低成本設(shè)備無線聯(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、低成本的雙向無線通信技術(shù)，主要適合于自動控制、遠程控制領(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，可以為無線抄表提供很好的解決方案。

二、技術(shù)要求
 

      無線抄表系統(tǒng)對無線通訊數(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），因此對功耗要求也很苛刻；無線抄表系統(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)計的自動無線遠傳抄表系統(tǒng)應(yīng)該具有計量準確、通信可靠、抄表方便、功耗低等遠程抄表系統(tǒng)的優(yōu)點，以及節(jié)省人力、遠程監(jiān)控、遠程維護的功能。
      同樣是無線抄表系統(tǒng)，相對于電表而言，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)計上，歸納起來，水表、氣表的抄表終端必須解決以下幾個方面的技術(shù)要求：
      ◆ 供 電
      由于水表、氣表的抄表終端采用電池供電，因此，對功耗要求非常苛刻，一般而言，電池的使用時間至少要在3～6年，這取決于電池的容量、設(shè)備的耗電情況、設(shè)備的運行要求等等因素。
      ◆ 成 本
      無論是家庭用戶，還是企業(yè)用戶，抄表終端的成本始終是繞不開的話題，特別是家庭用戶，對于成本更為敏感。這里的成本包括兩個部分：第一，一次性改造或者安裝的成本；第二，系統(tǒng)的運行成本。最好的方案應(yīng)當(dāng)是一次性投入的成本盡可能低，運行成本沒有或者非常低。
      ◆ 對表的故障檢測
      人工抄表除了抄讀表的讀數(shù)外，同時還擔(dān)負著檢查表工作是否正常的任務(wù)。如果改為自動抄表系統(tǒng)，那么該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)也具備對表故障的自動檢測功能。當(dāng)然，這需要表與抄表終端的配合才能實現(xiàn)。
      ◆ 通信可靠性
      這是無線抄表系統(tǒng)的最基本的要求，但同時又是不很容易解決定問題。
      ◆ 無線網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈功能
      ● 自組織：無需人工干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能夠感知其他節(jié)點的存在，并確定連接關(guān)系，組成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò)；
      ● 自愈功能：增加或者刪除一個節(jié)點，節(jié)點位置發(fā)生變動，節(jié)點發(fā)生故障等等，網(wǎng)絡(luò)都能夠自我修復(fù)，并對網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)地調(diào)整，無需人工干預(yù)，保證整個系統(tǒng)仍然能正常工作。
      ● 具備自組織、自愈能力的自動抄表網(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)的無線抄表系統(tǒng)
 

      通過前面對自來水抄表系統(tǒng)的技術(shù)要求分析，結(jié)合zigbee技術(shù)特點和技術(shù)優(yōu)勢，采用zigbee技術(shù)來實現(xiàn)水表的無線抄表是一個非常理想的解決方案。 在實際應(yīng)用中，我們選擇了將zigbee技術(shù)與GPRS/CDMA結(jié)合起來，根據(jù)抄表用戶的不同分布，來靈活地構(gòu)建抄表的無線網(wǎng)絡(luò)。
      ◆ 對于每個抄表終端而言，要求超低功耗、低成本（包括設(shè)備成本、運行成本），并且數(shù)據(jù)的傳輸速率不高，對于居民小區(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)需要送到自來水公司的集抄管理中心，這可以通過GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)，它無距離限制，且無需網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、幾乎不需要維護；
      ◆ 所構(gòu)建的zigbee網(wǎng)絡(luò)既可以是星形拓撲，也可以是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓撲，不論是哪種拓撲結(jié)構(gòu)的zigbee網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)實際的組網(wǎng)需要，設(shè)計合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

ZigBee無線自來水表抄表系統(tǒng)解決方案—系統(tǒng)拓撲圖

      ● 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ZIGBEE遠端節(jié)點
      ● 一個小區(qū)設(shè)置一個ZIGBEE中心節(jié)點
      ● ZIGBEE中心節(jié)點數(shù)據(jù)通過GPRS/CDMA或ADSL上傳到集抄中心

ZigBee自來水抄表系統(tǒng)－－單元樓結(jié)構(gòu)圖

      ● 每樓層水表通過RS485總線連接ZIGBEE遠端節(jié)點
      ● 每幢單元樓設(shè)置一個ZIGBEE遠端節(jié)點，負責(zé)數(shù)據(jù)收發(fā)或作路由器
      ● ZIGBEE遠端節(jié)點上傳到ZIGBEE中心節(jié)點

四、Zigbee技術(shù)方案優(yōu)勢
 

      目前的自動抄表系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)傳輸角度劃分，可分為有線、無線兩大類，這兩大類抄表系統(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)、維護等幾方面而言，無線抄表系統(tǒng)顯然具有更大優(yōu)勢。
      目前市場上的無線抄表系統(tǒng)大致可分為基于無線數(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題：
      ◆ 使用成本較高
      GPRS/CDMA數(shù)據(jù)傳輸需要付費，對于家庭水表抄表來說，系統(tǒng)的運行成本很高；
 
      ◆ 網(wǎng)絡(luò)的自管理能力有限
      采用無線數(shù)傳模塊，除了數(shù)據(jù)輪詢時間隨節(jié)點數(shù)增加而線形增加外，所組建的無線網(wǎng)絡(luò)的自管理功能非常有限，增加或者減少節(jié)點，都需要人工去修改相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫配置；節(jié)點出現(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，所以供電問題始終是一個瓶頸。