摘要：為設計一種安裝維護方便，低功耗和數據通信可靠的數據采集終端，根據無線技術發展，提出一種基于無線傳感器網絡的遠程電力數據采集器設計方案，AVR作為整個系統的核心控制器，負責對采集的電量數據進行處理，并進行智能控制，利用ZigBee短距離無線通信技術進行數據傳輸，大大減少了工程的布線復雜度，提高了數據通信的可靠性，降低了功耗。試驗結果表明，終端工作可靠、正常。
關鍵詞：無線傳感器網絡；數據采集器；ZigBee；低功耗

0 引言
電量計量與抄收是現代電力營銷系統的一個重要環節。傳統的電量管理采用人工方式進行抄收和結算，具有一致性差，管理難度大等問題。由于電表分布點多、面廣、環境復雜等特點，自動抄表系統一直難以實用化，其中的主要原因是缺少實用、可靠、廉價的數據傳輸手段和抄表終端。
基于以上原因，設計一種安裝維護方便、長期穩定可靠，不但可以抄讀表具數據而且可以監控表具運行狀態的遠程抄表數據終端，已經成為業內亟待解決的問題。本文給出了一種基于ZigBee技術的遠程自動抄表數據終端，通信質量好、工作可靠、經濟實用，可以準確及時地將用戶電能表數據抄取上傳，是一種理想的自動抄表解決方案。

1 遠程電力抄表系統整體框架設計
系統運行時，首先通過電能表的RS 485總線數據接口傳輸給采集器。采集器巡檢各表RS 485總線數據進行處理或計數，并將結果存儲。采集器與集中器的通信采用ZigBee無線通信模塊，采集器平時處于接收狀態，當接收到集中器的操作指令時，按照指令內容操作，將本采集器有關數據通過無線通信模塊送至集中器。集中器可以定時或實時地對下轄的采集器進行數據抄收，并進行存儲。當上級設備——計算機調用數據時，則將所存儲的數據打包送上。管理中心計算機可以對集中器，并通過集中器對采集終端進行各種操作。系統整體框架設計圖如圖1所示。

2 數據采集器節點的硬件設計
2．1 數據采集器硬件框圖
如圖2所示，數據采集器模塊中選用ATmega 1281單片機為數據處理單元，采用與ZigBee／IEEE 802．15．4兼容的無線射頻收發芯片AT86RF230設計數據傳輸單元，數據采集單元采用RS 485總線技術巡檢各電能表，并連接LCD1602和DS1302顯示各電能表耗能數值和采集時間。本方案設計的數據采集器終端的下行通道采用RS 485總線與多臺電表連接，用于電表的數據采集和通斷電控制，上行通信采用ZigBee無線傳感器網絡技術，通過網絡與數據集中器進行數據交互實現電表數據的遠傳。

2．2 微控制器與無線射頻收發芯片的電路設計
無線射頻收發芯片選用基于ZigBee／IEEE 802．15．4設計的低功耗2．4 GHz無線收發芯片AT86RF230。如圖3所示，ATmega1281通過4個SPI總線接口以及其他4條控制線與AT86RF230進行通信，在AT86RF230上電容C1和C2用于去直流偏置，CB2和CB4為供電電源的去耦合電容，CB1和CB3為電壓調節器的負載電容，可以在低電壓時保證芯片工作穩定，晶振XTAL與負載電容CX1和CX2構成晶振電路。微控制器通過SPI接口編程控制寄存器，同時完成與AT86RF230的數據交換。