日前，本刊記者受邀來到北京順義供電公司項目現(xiàn)場，切身體驗了一回ZigBee技術在無線抄表系統(tǒng)的現(xiàn)場應用。
WSN無線模塊
該無線抄表系統(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年啟動的無線自動抄表項目。目前主要應用有兩類：一是配電網(wǎng)無線抄表，二是居民戶無線抄表與遠程預付費。在現(xiàn)場，記者了解到，我們所在的順義這一居民點，全系統(tǒng)共72676戶電表，分布在320臺電表數(shù)據(jù)采集終端中。在現(xiàn)場實際使用中，一般一個采集終端能覆蓋半徑為500米的范圍。在320臺采集器中，無線抄表系統(tǒng)每天抄收兩組電量數(shù)據(jù)，另外每天還為預付費系統(tǒng)抄一次剩余電量等信息。單日抄通率達99%以上，其余未抄通的不足1%的電表中，除了臨時未能抄通的部分外，還包括：電表故障、檔案錯誤、無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撲圖
北京新鴻基瑞程公司W(wǎng)SN技術無線抄表項目經(jīng)理鄧宏昌介紹說，在這個無線抄表系統(tǒng)中，關鍵的器件是采用了該公司自主研發(fā)的WSN（無線傳感器網(wǎng)絡）無線模塊。WSN技術綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現(xiàn)代網(wǎng)絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等，將監(jiān)測、感知、采集的信息以無線方式發(fā)送，并以自組織多跳的網(wǎng)絡方式傳遞到用戶終端，從而實現(xiàn)物理世界、計算世界和人類社會三元世界的連通。
鄧宏昌說，公司研發(fā)生產(chǎn)的WSN無線模塊在普通的無線通訊模塊的基礎上，內(nèi)嵌了公司自己研發(fā)的WSN 的整個無線通訊協(xié)議棧，從而使無線模塊具有了WSN節(jié)點的能力，能夠形成自組織、自路由的多跳mesh 網(wǎng)絡。
鄧宏昌表示，WSN技術被譽為新世紀四大高新技術之一，尤其用于電力集抄，優(yōu)勢非常突出，一是，低成本，分布式處理、單節(jié)點成本低、支持多塊電能表、網(wǎng)絡覆蓋廣、節(jié)省集中器、節(jié)省運行費用；二是高可靠性，從多路徑優(yōu)化選擇、增加刪除節(jié)點，節(jié)點故障或移動位置無影響；三是實用性，電能量使用實時數(shù)據(jù)、線損分析、峰谷計價、完善需求側(cè)管理系統(tǒng)；四是安全性，透明通道可實現(xiàn)電費數(shù)據(jù)在計費軟件與電能表之間端到端加密，密鑰由供電部門管理。加密通道使WSN空中數(shù)據(jù)幀可加密，上行通道加密由VPN負責。
鄧宏昌強調(diào)，ZigBee是WSN中一種技術和應用方案，在他們研發(fā)的WSN無線模塊中的關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)低功耗無線產(chǎn)品部市場營銷經(jīng)理陳雄基，從2005年開始就負責該公司ZigBee產(chǎn)品，他介紹說，CC1100E是TI專門針對中國市場推出的一款符合ZigBee標準的低于1GHz 的低功耗RF 收發(fā)器（SoC），CC1100E具有無線喚醒功能、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 開啟/跳頻時間。CC1100E有很高的靈敏度，能達到-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簡化架構圖
據(jù)了解，CC1100E全新的工作頻帶，適用于中國自動抄表（470~510MHz)和日本有源RFID(950~960MHz)市場。至于為什么采用低于1GHz頻帶，陳雄基解釋說，這是因為1GHz頻段比較干凈，無線傳輸效果好。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，性價比好，非常適合于他們的解決方案，“TI一直致力于推進Zigbee技術的進步，ZigBee技術能讓我們從線路環(huán)繞的繁復環(huán)境中解脫出來。ZigBee Smart Energy的進程也使人類對能源的利用更加合理高效，無線抄表系統(tǒng)已經(jīng)深入千家萬戶。”