一种基于自组网络的无线抄表系统研制

2．1 MCU+RF模块
核心模块采用具有最新技术的Silicon公司的芯片Si1010。Si10xx系列无线MCU具有25 MHz的8051内核、EZRadioPRO Sub-GHz RF收发器、最高达64 KB的FLASH和最高12 b的ADC，所有组件集成在5 mm×7 mm大小的封装内。Si10xx系列产品是业界最高效的单芯片无线MCU解决方案，常用操作模式下具有最低的电流消耗。Si10xx无线MCU是全球惟一能工作在0．9 V、并集成RF无线收发功能的MCU，它还是目前全球工作功耗最低的MCU，仅有160μA／MHz，这使得基于它的应用无需使用昂贵的锂电池，而可改用便宜的碱性电池。其RF收发器的输出功率高达+20 dBm，室外无线工作距离可达3 km，在室内工作时可穿过7～10层楼，是无线抄表器的绝佳选择。
2．2 供电单元
采集控制中心节点和无线传感器节点都采用包括超级电容的阻容降压方式供电，亦可选择电池供电，因为Si10xx系列产品的超低功耗架构和快速唤醒(2μs)极大地延长了锂／碱性电池的使用寿命。Si10xx架构还包含DC-DC升压转换器，可以为大负载提供高效电能，DC-DC转换器还可为周期性RF收发提供所需电能，效率高达90％。
2．3 串口
控制中心节点可通过串口与PC机联系，如收到上位机的采集命令，把采集到的数据送给PC机并显示，故采取标准的RS 232C串口提供连接。对于分布节点，则可不需要串口通信。

3 无线自组网络拓扑结构
本设计采取CFDA(Cellular Fixed-wireless Digital Access)微蜂窝式固定无线数据接入平台，每个分布节点既是数据接入点，同时也是中继点，它是一种全路由的网络状的无线数据传输系统。智能能源表计数据的可靠传送是设计通信协议的关键。把每个数据采集终端和能源表计设为一个无线传感器节点(为DAU)，负责采集智能表计的数据；数据采集基站设为控制中心，智能表计的数据通过无线网络传送给CA C，控制中心则负责整个自动抄表系统的数据采集、管理及实时监控。在小区自动抄表系统中，为了区别网络中每户能源表计即无线传感器节点，给每个节点首先分配一个惟一的ID信息。
当数据采集模块收到发给自己的采集命令就会采集数据并发送给控制中心节点。在抄表中心节点和采集终端之间采用无线通信方式，由于无线通信距离有限，有些传感器节点不能直接把数据传送到抄表中心，这就需要其他的传感器节点即中继节点来转发数据。
针对提出的小区无线自动抄表系统，必须处理好下面几个问题：网络的拓扑结构；新节点加入网络；采集终端之间数据传输过程中的干扰。
基于无线传感器网络的自动抄表系统是一个多跳的自组织网络，本设汁中假没一个传感器节点最多经过3跳就可到达控制中心节点，整个系统网络拓扑结构如图3所示。