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摘要：物联网技术的发展，为电动汽车充电桩采集系统提供了新思路和更好的解决方法，目前电动汽车的充电桩采用3G或GPRS模块实现的无线通讯，本次选用ZigBee无线通信搭建网络，设计一种价格低廉的数据采集系统，具有改造容易、布线简单、维护方便和扩展性强等特点，无后期费用，适用范围更加广泛。
关键词：物联网；ZigBee；充电桩；采集系统
引言
目前，南方电网和国家电网均投入巨资来建设与新能源汽车相关的充电桩和充电站等配套充电设施。随着两大电网公司制定在全国范围内大规模的建设电动汽车充电桩和充电站计划，电动车充电设施建设进入快车道。
充电站内充电桩的数量众多，需要实时的监测充电桩运行状态，加强局部系统间的联系，便于管理员对充电桩的整个系统的管理，提升充电桩系统实时的操作性。从市场的实际需求出发，通过比对当前的主流短距离通信技术，选用ZigBee无线技术搭建通信网络，实现充电装的计量计费、实时监测电流合格率、电压合格率和电压越上、下限率等数据，便于进一步统计分析谐波总畸变率以及电压谐波含有率。
1、基于Zigbee的充电桩组网数据采集系统总体设计
充电桩采集系统前端由智能仪表、IC读卡器、ZigBee模块和控制模块组成。用户通过刷卡身份认证，控制模块通过继电器实现充电桩通电的开断，通过运行程序可实现采集电能表的实时电流、电压和电量等数据。协调器主要负责协调、配置和启动整个ZigBee网络，接收ZigBee网络中任一节点上传的网络状态与终端节点状态以及身份认证、电压、电流和电量数据信息等，接收的信息经串口发送到上位机，同时存储网络节点信息、管理网络节点及传输网络信标等。另外，协调器还会储存一些基本信息，比如数据转发表、设备关联表和节点数据设备等。
2、硬件设计与实现
选用TI公司ZigBee芯片CC2530F256，工作在2.4GHz频段，符合IEEE802.15.4规范，具备低功耗，电路简单，以及成本低廉等优势。CC2530是本设计的核心，结合了领先的RF收发器和增强型的8051的CPU，拥有8KB的RAM和32/64/128/256KB的FLASHMEMORY。集成ZigBee射频（RF）的前端有极高的抗干扰能力和接收灵敏度。
3、软件设计与实现
3.1拓扑结构的选择
在ZigBee网络中，每个ZigBee节点都有一个唯一的固定64位地址码，地址码在网络中可以用于直接通信，当设备间存在连接时，协调器会把该地址码转换为16位短地址码分给网络中的其它节点，相当于IP地址。ZigBee网络大致可分为星型、树状、网状等三种拓扑结构。
星型网络系统易于维护，网络延迟时间较小，便于集中控制。树状网络中任一路由节点或其连接的线路故障都会使系统受影响。网状网络传送的数据有较高可靠性，但其内部结构复杂，费用较高，难于管理和维护，不常用于局域网。选用星型网络拓扑结构搭建无线网络，结构简单清晰，便于组网，采集的数据由终端节点直接传输给协调器节点，可靠性高。
3.2程序设计
在ZigBee网络传输数据时，终端节点和协調器都必须处在激活状态。ZigBee节点有睡眠和激活两种状态，为降低节点功耗，在不工作时，采用睡眠的方式，当有充电行为时激活并采集信息。本系统中，设置终端节点周期性传输数据，每隔一秒向协调器发送一次采集到的数据。
系统有自动检测网络变化功能，协调器网络地址是Ox0000。当加入网络后，可以直接调用数据的发送函数AF Data Request，在此函数参数中要确定所发送的发送模式（广播，组播，单播），目的地址和目的端口号信号，以电压电流为例，发送数据部分程序如下：
4、运行测试
编译好组网程序后使用cc Debug仿真器下载到ZigBee节点，系统通电运行后，需要选择对应的信道监测空中数据，使用PACKET Sniff软件进行监听。
协调器节点主要包括发起组网过程、接收终端节传来的信息和处理的过程，然后使用Packet Sniff软件验证了数据采集传输的正确性和组网实现的正确性。5、结束语
在政策利好之下，国内相关的电力企业大规模的产业化推进电动汽车充电站项目，利用ZigBee技术搭建的无线网络（WSN）成本低廉、结构简单，具有有限的功率和灵活的吞吐量。充电桩数据采集组网系统应用范围可扩展到智能变电站在线监测、智能建筑配电检测领域等。
关键词：物联网；ZigBee；充电桩；采集系统
引言
目前，南方电网和国家电网均投入巨资来建设与新能源汽车相关的充电桩和充电站等配套充电设施。随着两大电网公司制定在全国范围内大规模的建设电动汽车充电桩和充电站计划，电动车充电设施建设进入快车道。
充电站内充电桩的数量众多，需要实时的监测充电桩运行状态，加强局部系统间的联系，便于管理员对充电桩的整个系统的管理，提升充电桩系统实时的操作性。从市场的实际需求出发，通过比对当前的主流短距离通信技术，选用ZigBee无线技术搭建通信网络，实现充电装的计量计费、实时监测电流合格率、电压合格率和电压越上、下限率等数据，便于进一步统计分析谐波总畸变率以及电压谐波含有率。
1、基于Zigbee的充电桩组网数据采集系统总体设计
充电桩采集系统前端由智能仪表、IC读卡器、ZigBee模块和控制模块组成。用户通过刷卡身份认证，控制模块通过继电器实现充电桩通电的开断，通过运行程序可实现采集电能表的实时电流、电压和电量等数据。协调器主要负责协调、配置和启动整个ZigBee网络，接收ZigBee网络中任一节点上传的网络状态与终端节点状态以及身份认证、电压、电流和电量数据信息等，接收的信息经串口发送到上位机，同时存储网络节点信息、管理网络节点及传输网络信标等。另外，协调器还会储存一些基本信息，比如数据转发表、设备关联表和节点数据设备等。
2、硬件设计与实现
选用TI公司ZigBee芯片CC2530F256，工作在2.4GHz频段，符合IEEE802.15.4规范，具备低功耗，电路简单，以及成本低廉等优势。CC2530是本设计的核心，结合了领先的RF收发器和增强型的8051的CPU，拥有8KB的RAM和32/64/128/256KB的FLASHMEMORY。集成ZigBee射频（RF）的前端有极高的抗干扰能力和接收灵敏度。
3、软件设计与实现
3.1拓扑结构的选择
在ZigBee网络中，每个ZigBee节点都有一个唯一的固定64位地址码，地址码在网络中可以用于直接通信，当设备间存在连接时，协调器会把该地址码转换为16位短地址码分给网络中的其它节点，相当于IP地址。ZigBee网络大致可分为星型、树状、网状等三种拓扑结构。
星型网络系统易于维护，网络延迟时间较小，便于集中控制。树状网络中任一路由节点或其连接的线路故障都会使系统受影响。网状网络传送的数据有较高可靠性，但其内部结构复杂，费用较高，难于管理和维护，不常用于局域网。选用星型网络拓扑结构搭建无线网络，结构简单清晰，便于组网，采集的数据由终端节点直接传输给协调器节点，可靠性高。
3.2程序设计
在ZigBee网络传输数据时，终端节点和协調器都必须处在激活状态。ZigBee节点有睡眠和激活两种状态，为降低节点功耗，在不工作时，采用睡眠的方式，当有充电行为时激活并采集信息。本系统中，设置终端节点周期性传输数据，每隔一秒向协调器发送一次采集到的数据。
系统有自动检测网络变化功能，协调器网络地址是Ox0000。当加入网络后，可以直接调用数据的发送函数AF Data Request，在此函数参数中要确定所发送的发送模式（广播，组播，单播），目的地址和目的端口号信号，以电压电流为例，发送数据部分程序如下：
4、运行测试
编译好组网程序后使用cc Debug仿真器下载到ZigBee节点，系统通电运行后，需要选择对应的信道监测空中数据，使用PACKET Sniff软件进行监听。
协调器节点主要包括发起组网过程、接收终端节传来的信息和处理的过程，然后使用Packet Sniff软件验证了数据采集传输的正确性和组网实现的正确性。5、结束语
在政策利好之下，国内相关的电力企业大规模的产业化推进电动汽车充电站项目，利用ZigBee技术搭建的无线网络（WSN）成本低廉、结构简单，具有有限的功率和灵活的吞吐量。充电桩数据采集组网系统应用范围可扩展到智能变电站在线监测、智能建筑配电检测领域等。