日前，本刊記者受邀來(lái)到北京順義供電公司項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，切身體驗(yàn)了一回ZigBee技術(shù)在無(wú)線抄表系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。
WSN無(wú)線模塊
該無(wú)線抄表系統(tǒng)是北京順義供電公司和北京新鴻基瑞程科技有限公司合作，與2005年啟動(dòng)的無(wú)線自動(dòng)抄表項(xiàng)目。目前主要應(yīng)用有兩類(lèi)：一是配電網(wǎng)無(wú)線抄表，二是居民戶(hù)無(wú)線抄表與遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)。在現(xiàn)場(chǎng)，記者了解到，我們所在的順義這一居民點(diǎn)，全系統(tǒng)共72676戶(hù)電表，分布在320臺(tái)電表數(shù)據(jù)采集終端中。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用中，一般一個(gè)采集終端能覆蓋半徑為500米的范圍。在320臺(tái)采集器中，無(wú)線抄表系統(tǒng)每天抄收兩組電量數(shù)據(jù)，另外每天還為預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)抄一次剩余電量等信息。單日抄通率達(dá)99%以上，其余未抄通的不足1%的電表中，除了臨時(shí)未能抄通的部分外，還包括：電表故障、檔案錯(cuò)誤、無(wú)線抄表模塊故障和電表停電等因素（圖1）。
圖1，WSN用于電力集抄一方案拓?fù)鋱D
北京新鴻基瑞程公司W(wǎng)SN技術(shù)無(wú)線抄表項(xiàng)目經(jīng)理鄧宏昌介紹說(shuō)，在這個(gè)無(wú)線抄表系統(tǒng)中，關(guān)鍵的器件是采用了該公司自主研發(fā)的WSN（無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)）無(wú)線模塊。WSN技術(shù)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，將監(jiān)測(cè)、感知、采集的信息以無(wú)線方式發(fā)送，并以自組織多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳遞到用戶(hù)終端，從而實(shí)現(xiàn)物理世界、計(jì)算世界和人類(lèi)社會(huì)三元世界的連通。
鄧宏昌說(shuō)，公司研發(fā)生產(chǎn)的WSN無(wú)線模塊在普通的無(wú)線通訊模塊的基礎(chǔ)上，內(nèi)嵌了公司自己研發(fā)的WSN 的整個(gè)無(wú)線通訊協(xié)議棧，從而使無(wú)線模塊具有了WSN節(jié)點(diǎn)的能力，能夠形成自組織、自路由的多跳mesh 網(wǎng)絡(luò)。
鄧宏昌表示，WSN技術(shù)被譽(yù)為新世紀(jì)四大高新技術(shù)之一，尤其用于電力集抄，優(yōu)勢(shì)非常突出，一是，低成本，分布式處理、單節(jié)點(diǎn)成本低、支持多塊電能表、網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣、節(jié)省集中器、節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用；二是高可靠性，從多路徑優(yōu)化選擇、增加刪除節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)故障或移動(dòng)位置無(wú)影響；三是實(shí)用性，電能量使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、線損分析、峰谷計(jì)價(jià)、完善需求側(cè)管理系統(tǒng)；四是安全性，透明通道可實(shí)現(xiàn)電費(fèi)數(shù)據(jù)在計(jì)費(fèi)軟件與電能表之間端到端加密，密鑰由供電部門(mén)管理。加密通道使WSN空中數(shù)據(jù)幀可加密，上行通道加密由VPN負(fù)責(zé)。
鄧宏昌強(qiáng)調(diào)，ZigBee是WSN中一種技術(shù)和應(yīng)用方案，在他們研發(fā)的WSN無(wú)線模塊中的關(guān)鍵芯片就是采用了德州儀器（TI）公司的低于1GHz的低功耗RF收發(fā)器CC1100E。
低于1GHz的RF收發(fā)器CC1100E
德州儀器亞洲區(qū)低功耗無(wú)線產(chǎn)品部市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理陳雄基，從2005年開(kāi)始就負(fù)責(zé)該公司ZigBee產(chǎn)品，他介紹說(shuō)，CC1100E是TI專(zhuān)門(mén)針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)推出的一款符合ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的低于1GHz 的低功耗RF 收發(fā)器（SoC），CC1100E具有無(wú)線喚醒功能、集成的數(shù)據(jù)包處理功能（64 字節(jié)數(shù)據(jù)FIFO）、高RF 靈活性,調(diào)制方式支持FSK、GFSK、MSK、OOK等、調(diào)制速率1.2~500kbps、和極為快速的PLL 開(kāi)啟/跳頻時(shí)間。CC1100E有很高的靈敏度，能達(dá)到-112 dBm /1 .2kbps，誤包率為1%。最高輸出功率為+10dBm，具有多信道支持等功能（圖2）。
圖2，CC1100E簡(jiǎn)化架構(gòu)圖
據(jù)了解，CC1100E全新的工作頻帶，適用于中國(guó)自動(dòng)抄表（470~510MHz)和日本有源RFID(950~960MHz)市場(chǎng)。至于為什么采用低于1GHz頻帶，陳雄基解釋說(shuō)，這是因?yàn)?GHz頻段比較干凈，無(wú)線傳輸效果好。另外，在惡劣環(huán)境中CC1100E表現(xiàn)較為穩(wěn)健，非常適用于低功耗系統(tǒng)、與現(xiàn)有系統(tǒng)后向兼容、適用于快速跳頻系統(tǒng)等。
北京新鴻基瑞程公司總經(jīng)理薛世駿表示，CC1100E由于功耗低、性能高，性?xún)r(jià)比好，非常適合于他們的解決方案，“TI一直致力于推進(jìn)Zigbee技術(shù)的進(jìn)步，ZigBee技術(shù)能讓我們從線路環(huán)繞的繁復(fù)環(huán)境中解脫出來(lái)。ZigBee Smart Energy的進(jìn)程也使人類(lèi)對(duì)能源的利用更加合理高效，無(wú)線抄表系統(tǒng)已經(jīng)深入千家萬(wàn)戶(hù)。”