CN101458868A - 用于远程无线抄表系统的数据收集方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于远程无线抄表系统的数据收集方法，远程无线抄表系统包括用以发送数据的无线抄表终端、用以接收数据并接入账务中心的前置机的数据终端，以及在无线抄表终端与数据终端中继数据的集中器，其中数据收集方法包括：无线抄表模块在每天的固定时间片上传数据并备份数据，且在上传数据失败后，间隔一定时间重传数据；集中器根据设定的表具ID列表，自动生成表具数据索引表，并根据索引表，查找和存储表具的数据，以及对存储设备进行管理和维护；以及数据终端获得每天的抄表数据，进行汇总及备份，并便定期向前置机上报所述抄表数据。

Description

用于远程无线抄表系统的数据收集方法

技术领域

本发明涉及无线抄表领域，尤其涉及一种用于远程无线抄表系统的数据收集方法。

背景技术

随着人们的生活水平不断提高，老百姓对生活环境提出了更高的要求；在政府政策的鼓舞下，家居智能化得到了高速的发展。作为智能化产业链中的一环——智能抄表系统也同时得到了蓬勃发展。传统的手工抄表方式费时、费力，准确性和及时性得不到保障，这已经不适应社会的发展需求了。这样也对抄表提出了更高的要求，为此提出了远程抄表方案。

现有技术中无线抄表系统如我国专利号96202204.7，公开了一种多用户煤气、电、表具自动抄表装置，它在每个用户仪表的转动位置安装一个用户数据采集单元，通过检测器件，将转动信号转换成电脉冲信号，对脉冲信号进行累计计数。再将每个数据采集单元汇总连接到一个数据集中处理单元，红外抄表器通过控制数据集中处理单元对每个数据采集单元的累计结果进行读取、清零。红外抄表器通过输出接口将读取的数据向其它装置输出。

在中国专利号02200581.1中，公开了一种利用电话线的自动抄表系统，该系统包括用户端和管理端，用户端由表具、采集器、数据处理器组成，表具将数据传输给采集器，采集器与数据处理器通过无线方式传输数据，无线发射频率为400MHz左右，数据处理器与管理端通过电话线传输数据，实现自动抄表。

但是现有没有提供确保数据准确发送的方案，例如定时重传功能，数据备份功能，报警功能，坏块检测功能，以及通过接收端反馈的定时同步功能，导致数据的可靠发送存在问题，影响了整个远程无线抄表系统的可靠性。

发明内容

本发明为了实现远程抄表数据的准确传送，提出了一种用于远程无线抄表的数据收集方法。

本发明一种用于远程无线抄表系统的数据收集方法，所述远程无线抄表系统包括用以发送数据的无线抄表终端、用以接收数据并接入账务中心的前置机的数据终端，以及在无线抄表终端与数据终端中继数据的集中器，其中，所述数据收集方法包括：

无线抄表模块在每天的固定时间片上传数据并备份数据，且在上传数据失败后，间隔一定时间重传数据；

集中器根据设定的表具ID列表，自动生成表具数据索引表，并根据索引表，查找和存储表具的数据，以及对存储设备进行管理和维护；以及

数据终端获得每天的抄表数据，进行汇总及备份，并便定期向前置机上报所述抄表数据。

在上述的远程无线抄表系统的数据收集方法中，所述集中器至少包括楼层集中器和楼栋集中器，其中所述无线抄表模块依次经所述楼层集中器、所述楼栋集中器与所述数据终端通信。

在上述的远程无线抄表系统的数据收集方法中，还包括由所述数据终端向所述集中器提供时钟对时，所述集中器和无线抄表模块以数据终端的系统时间作为标准时间。

在上述的远程无线抄表系统的数据收集方法中，对存储设备进行管理和维护的步骤包括：所述集中器在向存储设备内写入数据或读出存储设备内的数据时，根据读出的数据或校验码检验存储扇区内的数据是否已发生了变化，如果判断出该页已经不可靠，则将数据搬移或存储到备份扇区内，同时更新索引表，标记坏页。

在上述的远程无线抄表系统的数据收集方法中，对存储设备进行管理和维护的步骤包括：所述集中器自动记录对存储设备扇区的每次擦写操作，当擦写操作到达一定的次数时，自动对整个存储设备空间进行数据的刷新，同时检测每个页，标记该页的好坏，更新索引表。

在上述的远程无线抄表系统的数据收集方法中，还包括：通过所述无线抄表模块收集并上传报警信息。

在上述的远程无线抄表系统的数据收集方法中，还包括：通过所述数据终端汇总报警信息并向所述前置机上报所述报警信息。

综上所述，本发明所采用的技术方案同现有无线抄表数据存储技术相比，具有以下优点：

1、在数据存储的过程中能够对闪存的坏块进行检测，每次系统复位的时候都进行CRC的检测，如果错误，则对缓冲区进行初始化。这样整个方案的数据安全性高，稳定性高；

2、无线表具对采集到的数据也进行了备份。对于无线表具数据，数据终端都有数据库对数据保存，数据安全性高；

3、上报数据不成功，无线表具间隔12小时尝试再次连接，进行数据补报(每天最多重传两次，以省电)；

4、增加坏区检测功能，有效避免了由于闪存坏道造成的数据存储问题。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是本发明的远程无线抄表系统架构图。

图2是本发明的无线抄表模块重传、上报流程图。

图3是远程无线抄表系统的数据终端工作流程。

图4是远程无线抄表系统的集中器数据存储工作流程。

具体实施方式

图1示出远程无线抄表系统的架构图。参照图1所示，此系统1000包括无线抄表终端1010、楼层集中器1020、楼栋集中器1030、小区数据终端1040、账务中心1050、以及手持机1060。整个远程无线抄表系统以帐务中心1050为中心接点，多个小区数据终端1040(图中示例性地示出1个)组成一级骨干网，多个楼栋集中器1030(图纸示例性地示出两个楼栋集中器D1和D2)组成二级骨干网，多个楼层集中器1020(图纸示例性地示出两组楼层集中器A1-A3及B1-B3)组成三级骨干网，无线抄表终端1010作为最底层的接点。整个网络组成了微蜂窝、多跳的树型网络。其中，在多个楼栋集中器和多个楼层集中器之间实行动态路由。

具体地说，网络的架构方式为：以小区内的多个楼宇为例，每一楼宇中，每一楼层的多个无线抄表终端1010是以设置在本楼层的楼层集中器1020为中心组成星型网络，各个无线抄表终端1010都向对应的楼层集中器1020上传抄表数据以及接收设定参数。

每一楼宇中的多个楼层集中器1020组成一个或多个树型网络，此树型网络会以本楼宇中的楼栋集中器1030为根节点。在各个楼层集中器1020中，若其位于楼栋集中器1030的无线信号可覆盖的范围内，则可直接与楼栋集中器1030通信。而若其位于楼栋集中器1030的无线信号所不能覆盖的范围内，则需要依靠可直接通信的那些楼层集中器来中继。每一楼层集中器都可配置为在集中器状态与中继器状态之间切换，楼层集中器在集中器状态下发送和接收数据，在中继器状态下发送和接收需要中继的其他楼层集中器的数据。

类似地，小区中每一楼宇设置一楼栋集中器1030，多个楼栋集中器1030组成一个或多个树型网络，此树型网络会以小区数据终端1040为根节点。在各个楼栋集中器1030中，若其位于小区数据终端1040的无线信号可覆盖的范围内，则可直接与小区数据终端1040通信。而若其位于小区数据终端1040的无线信号所不能覆盖的范围内，则需要依靠可直接通信的那些楼栋集中器来中继。每一楼栋集中器都可配置为在集中器状态与中继器状态之间切换，楼栋集中器在集中器状态下发送和接收数据，在中继器状态下发送和接收需要中继的其他楼栋集中器的数据。

各个小区数据终端1040作为本小区内多个楼栋集中器所组成的树型网络的根节点，与无需中继的楼栋集中器模块直接通讯，并作为本小区与外部网络的接口，通过电信网络、有线电视网络、VPN等有线网络方式连接到远程主机(即帐务中心1050)。

无线智能表具的数据存储器完成的功能是将采集到的无线智能表具的相关信息，在每天的固定时段进行保存。可保存的无线智能表具(如水表)的信息包含：用水量增量长度、年月日信息、报警字、抄表间隔、水量初值、按抄表间隔采集到的水量数据、状态字、GPRS错误字、RSSI、未上报天数等。

图2是本发明的无线抄表模块重传、上报流程图。参照图2所示，采用重传、补报的方法运用在需要设定固定上报时间的时分无线抄表系统中。本发明采用时间片的概念。在一个实施例中，抄表系统以1分30秒为单位将每天24小时时间分为960个时间片，每只无线表具的系统时间只有落在自己的时间片才能开始上报数据工作，这也是为低功耗设计考虑。

正常的工作为当上报日到来时，并且到达自己的时间片上时，无线表具开始工作(步骤201)。进入正常上报过程(步骤202)，正常的上报过程为：数据打包(步骤203)，打开射频发送数据(步骤204)，然后等待应答(步骤205)，如果数据成功上报(步骤206)，则无线表具进入下一上报周期(步骤213)，然后关闭射频，进入休眠状态(214)。如果该表具的邻居表不为空，则该表具在自己邻居表的时间片内也会开始工作(步骤201)，然后按照上述的过程打开射频，中继邻居表的数据。

当遇到异常情况，上报数据后等待3S没有收到应答(步骤207)，无线表具再重报一次(步骤208)，接着再等应答，直到90S的时间片用完结束(步骤209)后进入下一状态。如果成功，则进入下一上报周期(步骤213)，如果不成功并且还在上报周期内(步骤210)，则第二天同一时间片到时开始补报(步骤211)，如此循环，直到上报成功或超过上报周期(步骤212)，然后进入下一次上报周期工作。

无线抄表模块的闪存中可以保存最近92天的数据，也就是可最多重传最近92天的水量数据。有效避免了数据上报中的错误和数据丢失问题。

另外，在存储结构中设定了报警字一个字节，GPRS错误字一个字节，能够对系统中出现的异常情况进行保存，并在上报中一并上报，便于远程监控。例如，每日读取电池的电压，当电池电压低的时候，告警字变化，便于提前了解模块的电压情况，不至于突然出现无法读数和上报的情况。GPRS错误字能够了解GPRS上报的情况，对于没有正常上报的情况下能够及时了解原因。

与无线抄表模块相对应的数据采集装置是数据终端1040和账务中心1050内的前置机(图未示)。

数据终端1040持续地从无线抄表模块获得每天的抄表信息并进行汇总，以便向前置机上报，数据终端备份最近四个月的水量信息。数据终端检验楼栋集中器的工作状况，并向帐务中心报告工作异常的楼栋集中器。

前置机作为帐务中心的接口，接收数据终端的汇总数据和报警信息，放入后台数据库的临时表中。同时监测各数据终端的工作状态，向数据终端传递后台数据库中的设置参数，根据指定数据格式将数据放入后台数据库，并通过前置机→数据终端→楼栋集中器的传递路线向各级集中器传递帐务中心的命令。前置机系统主要由两部分构成：1支持多连接的网络服务模块；2数据库控制模块；3共享缓冲区管理。通过前置机→数据终端→楼栋集中器的传递路线向各级集中器传递帐务中心的命令。

数据终端1040以24小时为周期按照不同时段进行不同工作，参照图3，其具体分为：系统初始化过程301、获取设置参数过程302、设置参数预处理过程303、设置参数发送过程304、接收数据过程305、上报数据过程306、数据备份过程307以及后期清理过程308。下面分别描述这些过程：

首先是系统初始化过程301，它进一步包括：a)获取当前系统参数，并分发到各功能模块；b)分配所需的内存空间；c)检查上一工作周期是否存在未完成的工作，如有未上报数据等情况，则列入本周期工作计划内完成。系统在首次启动时有些功能可能不能正常工作，第一初始化之后可以完全修正。

其次获取设置参数302，其又包括：a)通过网络服务模块和前置机建立连接，获取当前设置参数；以及b)与Internet时间服务器通讯校准系统时间。为保证系统时间的准确性，系统对时每周期都进行。

之后是设置参数预处理303，整理获取的设置参数，将其根据本小区的设备列表进行分类，便于之后的发送。

之后是设置参数发送304，首先，等待下级楼栋集中器的连接请求和请求参数命令，根据楼栋集中器ID将其下属所有设备的设置参数发送给该集中器；然后，统计进行过连接的楼栋集中器，查找未能正常通讯的楼栋集中器。只要参数列表不为空，下级楼栋集中器可以任何时候进行参数请求。

然后，接收数据305，其包括：a)接收下级楼栋集中器上报的抄表数据；b)整理数据列表格式；以及c)将数据存入数据库。

在接收到数据后是上报数据306，数据终端通过网络服务模块和前置机建立连接，从数据库中取数据并整理格式，上报抄表数据、报警信息、已完成设置的参数列表。在该时段如果由于网络故障未能成功上报将重试连接，直至上报成功或超时。

然后，进行数据备份307，将所有抄表数据存入备份数据库，以备查询或重报。

最后进行后期清理308，释放不需要的内存空间。

在一个实施例中，可由数据终端向楼栋集中器提供时钟对时，整个社区内以数据终端的系统时间作为标准时间。

各级集中器，例如楼栋集中器、楼层集中器的数据存储过程请参照图4所示，集中器的数据存储系统根据设定的表具ID列表，自动生成表具数据索引表，该数据存储系统根据索引表，高效的查找和存储表具的数据；并对存储设备(如FLASH，闪存)实行有效的检测、管理和维护。该数据存储系统简洁高效，降低了设备的软、硬件要求，提高了系统的可靠性。

首先生成索引表401，根据表具的ID列表，数据存储系统自动生成按表具ID号和按日期索引的映射表，数据的存储和查找都按照这两个映射表有效的工作。

接着是数据存储地址查找402，该数据存储系统存储表具的数据时，根据表具的ID号查找虚拟扇区，再在虚拟扇区内查找Block块，找到相应的Block块，再决定存放到具体的Page页。在向Page页内存放数据时，先将该页的数据读出，存放到缓冲区。

其次是数据格式化和存储403，上述步骤402后，先将要存放的表具数据做相应的格式化，如标记日期、长度、周期、校验码等，数据格式后，查找并标记该Page页的记录数，将格式化的表具数据放到缓冲区相应的记录数位置，标记擦除次数，做记录完整性记录，最后将缓冲区的数据写入闪存存储区内。

之后是备份扇区的使用404，在向闪存内写入数据或读出闪存内的数据时，根据读出的数据或校验码检验闪存扇区内的数据是否已发生了变化，如果判断出该Page页已经不可靠，需要将数据搬移或存储到备份扇区内，同时更新索引表，标记坏Page页。

最后是闪存存储区的维护405，该数据存储系统自动记录对闪存区的每次擦写操作，当擦写操作到达一定的次数时，会自动对整个闪存空间进行数据的刷新，同时检测每个Page页，标记该Page页的好坏，更新索引表。

另外，在无线抄表模块以及集中器还可增加闪存坏区检测功能，即对闪存进行写操作前先进行擦除(Erase)，如果擦除的结果不为0 x FF，则跳出循环。以此对最大坏道数进行统计和处理。最大坏道数大于一定的范围则进行告警。这样有效避免了由于闪存坏道造成的数据存储问题。

综上所述，本发明的实施例同现有无线抄表数据存储技术相比，具有以下优点：

1、在数据存储的过程中能够对闪存的坏块进行检测，每次系统复位的时候都进行CRC的检测，如果错误，则对缓冲区进行初始化。这样整个方案的数据安全性高，稳定性高；

2、无线表具对采集到的数据也进行了备份。对于无线表具数据，数据终端都有数据库对数据保存，数据安全性高；

3、上报数据不成功，无线表具间隔12小时尝试再次连接，进行数据补报(每天最多重传两次，以省电)；

4、增加坏区检测功能，有效避免了由于闪存坏道造成的数据存储问题。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种用于远程无线抄表系统的数据收集方法，所述远程无线抄表系统包括用以发送数据的无线抄表终端、用以接收数据并接入账务中心的前置机的数据终端，以及在无线抄表终端与数据终端中继数据的集中器，其特征在于，所述数据收集方法包括：

无线抄表模块在每天的固定时间片上传数据并备份数据，且在上传数据失败后，间隔一定时间重传数据；

集中器根据设定的表具ID列表，自动生成表具数据索引表，并根据索引表，查找和存储表具的数据，以及对存储设备进行管理和维护；

数据终端获得每天的抄表数据，进行汇总及备份，并便定期向前置机上报所述抄表数据。

2.如权利要求1所述的远程无线抄表系统的数据收集方法，其特征在于，所述集中器至少包括楼层集中器和楼栋集中器，其中所述无线抄表模块依次经所述楼层集中器、所述楼栋集中器与所述数据终端通信。

3.如权利要求1所述的远程无线抄表系统的数据收集方法，其特征在于还包括由所述数据终端向所述集中器提供时钟对时，所述集中器和无线抄表模块以数据终端的系统时间作为标准时间。

4.如权利要求1所述的远程无线抄表系统的数据收集方法，其特征在于，对存储设备进行管理和维护的步骤包括：所述集中器在向存储设备内写入数据或读出存储设备内的数据时，根据读出的数据或校验码检验存储扇区内的数据是否已发生了变化，如果判断出该页已经不可靠，则将数据搬移或存储到备份扇区内，同时更新索引表，标记坏页。

5.如权利要求1所述的远程无线抄表系统的数据收集方法，其特征在于，对存储设备进行管理和维护的步骤包括：所述集中器自动记录对存储设备扇区的每次擦写操作，当擦写操作到达一定的次数时，自动对整个存储设备空间进行数据的刷新，同时检测每个页，标记该页的好坏，更新索引表。

6.如权利要求1所述的远程无线抄表系统的数据收集方法，其特征在于，还包括：通过所述无线抄表模块收集并上传报警信息。

7.如权利要求6所述的远程无线抄表系统的数据收集方法，其特征在于，还包括：通过所述数据终端汇总报警信息并向所述前置机上报所述报警信息。

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