CN103280087B

CN103280087B - 一种无线抄表方法

Info

Publication number: CN103280087B
Application number: CN201310190515.8A
Authority: CN
Inventors: 李佰战
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-05-21
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2033-05-21
Also published as: CN103280087A

Abstract

本发明公开了一种无线抄表方法，包括如下步骤：步骤一：手抄器和各无线表的初始化；步骤二：建立抄表路由链；步骤三：完成无线表Mx的抄录；所述步骤三包括：①手抄器发送上行路由帧给无线表M1；②无线表M1接收到上行路由帧后，判断上行路由帧所包括的目标地址与自身通信地址不一致后，将该上行路由帧转发给无线表M2；③无线表M3、M4、…、M（x-1）按照上述方式逐一处理，直至无线表Mx接收到上行路由帧后，判断上行路由帧所包括的目标地址与自身通信地址一致后，将无线表Mx所采集的计数数据封装到下行路由帧中；④无线表Mx发送下行路由帧传输至无线表M1再发送给手抄器。本发明节约成本、减轻抄表员工作量。

Description

一种无线抄表方法

技术领域

本发明涉及一种无线抄表方法。

背景技术

传统的手工抄表方式费时费力、准确性和及时性也得不到保障，因此无线抄表系统应运而生，现有的无线抄表系统主要有两种方式：一种为点对点的无线抄表系统，参考图1所示，抄表员利用手抄器H1逐一与安装在各楼层的无线表M1～Mn通信，完成抄表，但由于信息产业部的《微功率(短距离)无线电设备的技术要求》限定了无线表的最大射频发射功率只能为50mW，那么一般楼宇内的有效通信距离仅为3～4层左右，故该种无线抄表系统无法实现抄表员在楼下直接抄录较高楼层的无线表数据，而必须逐层登楼抄表；另一种为带中继器的群抄系统，参考图2所示，楼道内布置有若干中继器1～m，各楼层分别安装有无线表M1～Mn，每一中继器采集若干个无线表的数据，各中继器之间通过有线方式连接实现对采集到的数据的转发，抄表员利用手抄器H1与中继器1通信完成群抄，但该系统需要在楼道内额外布置中继器，故施工成本和维护成本较高。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种节约成本、减轻抄表员工作量、方便实用的无线抄表方法。

本发明的技术手段如下：

一种无线抄表方法，应用于包括一手抄器和若干个无线表M1、M2、…、Mx、M（x+1）、…Mn的系统中，无线表Mx与无线表M（x+1）为位置相邻的无线表，该系统中的手抄器和各无线表均设置有射频模块和定时模块，包括如下步骤：

步骤一：手抄器和各无线表的初始化：设定手抄器和各无线表分别具有唯一的通信地址，任一无线表Mx存储有无线表Mx、M（x+1）的通信地址；定义每一无线表的射频模块均具有监听状态和工作状态：在监听状态下，当射频模块接收到唤醒帧后由监听状态转换为工作状态；

步骤二：建立抄表路由链；

①手抄器启动其具有的定时模块，该定时模块设定定时时间t_wait等于t_brd*x，同时手抄器在t_brd时间内持续发送唤醒帧给无线表M1，无线表M1接收到唤醒帧后由监听状态转换为工作状态，其中t_wait为手抄器具有的定时模块所设定的定时时间、t_brd为发送唤醒帧的持续时间、x为待抄无线表Mx与无线表M1之间的无线表个数，x=1、2、…、n；

③手抄器发送建立路由请求帧给无线表M1；

④无线表M1接收到建立路由请求帧后，存储手抄器通信地址作为无线表M1的下行路由地址；

⑤无线表M1发送测试帧给无线表M2，同时无线表M1启动其具有的定时模块，该定时模块设定定时时间t_ping；

⑥无线表M2在工作状态下接收到无线表M1发送过来的测试帧后，发送响应帧给无线表M1；

⑦当t_ping时间内无线表M1接收到无线表M2发送过来的响应帧，则无线表M1发送建立路由请求帧给无线表M2；当t_ping时间内无线表M1没有接收到无线表M2所发出的响应帧，则无线表M1在t_brd时间内持续发送唤醒帧给无线表M2，无线表M2接收到唤醒帧后进入工作状态，无线表M1发送建立路由请求帧给无线表M2，其中t_ping为无线表M1具有的定时模块所设定的定时时间；

⑧无线表M2接收到无线表M1发送过来的建立路由请求帧后，存储无线表M1通信地址作为无线表M2的下行路由地址，无线表M2发送测试帧给无线表M3，同时无线表M2启动其具有的定时模块，该定时模块的定时时间为t_ping；无线表M3在工作状态下接收到测试帧后发送响应帧给无线表M2；当t_ping时间内无线表M2接收到无线表M3发送过来的响应帧，则无线表M2发送建立路由请求帧给无线表M3；当t_ping时间内无线表M2没有接收到无线表M3所发出的响应帧，则无线表M2在t_brd时间内持续发送唤醒帧给无线表M3，无线表M3接收到唤醒帧后进入工作状态，无线表M2发送建立路由请求帧给无线表M3；无线表M3、M4、…、M（x-1）按照上述方式逐一处理，直至手抄器具有的定时模块溢出，待抄无线表Mx接收到M（x-1）发送过来的建立路由请求帧后，存储无线表M（x-1）的通信地址；

步骤三：完成无线表Mx的抄录；

①手抄器发送上行路由帧给无线表M1；

②无线表M1接收到上行路由帧后，判断上行路由帧所包括的目标地址与自身通信地址不一致后，将该上行路由帧转发给无线表M2；

③无线表M2接收到上行路由帧后，判断上行路由帧所包括的目标地址与自身通信地址不一致后，将该上行路由帧转发给无线表M3；无线表M3、M4、…、M（x-1）按照上述方式逐一处理，直至无线表Mx接收到上行路由帧后，判断上行路由帧所包括的目标地址与自身通信地址一致后，将无线表Mx所采集的计数数据封装到下行路由帧中；

④无线表Mx发送下行路由帧经由无线表M（x-1）传输至无线表M1再发送给手抄器；

进一步地，

当射频模块支持无线载波唤醒时，在监听状态下所述射频模块处于持续休眠，当接收到满足一定信号强度的无线载波后，该射频模块由监听状态转换为工作状态；

当射频模块不支持无线载波唤醒时，在监听状态下通过无线表的定时模块设置射频模块的休眠时间t_sleep和唤醒时间t_mnr，在唤醒时间t_mnr内，射频模块监听是否接收到唤醒帧，若接收到唤醒帧则直接由监听状态转换为工作状态，且同时复位无线表的定时模块，若没有接收到唤醒帧则当唤醒时间t_mnr结束后进入休眠时间t_sleep，所述唤醒时间t_mnr大于等于唤醒帧时长的2倍，且发送唤醒帧的持续时间t_brd大于等于休眠时间t_sleep与唤醒时间t_mnr之和，其中t_sleep为射频模块的休眠时间、t_mnr为射频模块的唤醒时间；

进一步地，手抄器发送上行路由帧给待抄无线表Mx，一定时间内未接收到来自待抄无线表Mx的下行路由帧，则手抄器显示无线表Mx工作异常；

进一步地，无线表Mx接收到唤醒帧后进入工作状态，同时无线表Mx启动其具有的定时模块，该定时模块设定定时时间t_comm，当t_comm时间内无线表Mx没有接收和发送帧数据，则无线表Mx由工作状态转换为监听状态。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种无线抄表方法，解决了传统的手工抄表方式费时费力、准确性和及时性也得不到保障的问题，抄表员不必登上各楼层进行抄表，省时省力，方便快捷，及时准确；同时采用手抄器经由无线表M1直至待抄无线表Mx完成建立路由请求帧和上行路由帧的传递，由于现有无线表的最大射频发射功率只能为50mW，能够实现相邻无线表之间的帧数据传输，避免了现有的点对点的无线抄表系统所存在无法实现抄表员在楼下直接抄录较高楼层的无线表数据的问题，且利用现有抄表系统结构，不必额外安装中继器，降低了施工成本和维护成本；另外，各无线表具有监听状态和工作状态，能够实现当需要抄表时接收到唤醒帧后各无线表才由监听状态转换为工作状态，且在进入工作状态一定时间内若没有接收和发送帧数据，则重新由工作状态转换为监听状态，节约能源和电力、降低能耗，本发明既省去了额外布置中继器的工作，节约成本，又让抄表员无需登楼即可抄录顶楼数据，节省了抄表员的工作量。

附图说明

图1是现有的点对点的无线抄表系统的示意图；

图2是现有的带中继器的群抄系统的示意图；

图3是本发明所述无线抄表方法的系统示意图。

具体实施方式

步骤二：建立抄表路由链；

③手抄器发送建立路由请求帧给无线表M1；

步骤三：完成无线表Mx的抄录；

①手抄器发送上行路由帧给无线表M1；

进一步地，

如图3所示为本发明所述无线抄表方法的系统示意图，其中无线表Mx与无线表M（x+1）为位置相邻的无线表，无线表Mx与无线表M（x+1）可以安装在同一楼层的不同用户单元，也可以安装在相邻楼层，当前使用的无线表的最大发射功率限制为50mW，这可以保证相邻无线表之间相互稳定通信，即无线表Mx可以与无线表M（x-1）以及M（x+1）稳定通信；抄表员手持手抄器在一楼进行抄表，手抄器和各无线表均设置有射频模块，所有手抄器发送的帧数据通过无线射频方式经由无线表M1逐级向上路由，直至到达待抄无线表Mx，任一无线表Mx的数据也均可以向下逐级路由，直至通过无线表M1传输给手抄器；数据和信息传输便利快捷准确，任一无线表Mx存储有无线表Mx、M（x+1）的通信地址，例如可以通过PC机串口或其它无线方式分别预先烧录自己的唯一地址和唯一上行邻居地址，如无线表M1预先烧录自己地址为Addr1以及邻居地址为Addr2，而无线表M2预先烧录自己地址为Addr2以及邻居地址为Addr3，以此类推，最高楼层无线表Mn仅需预先烧录自己地址Addrn，无需烧录邻居地址；任一无线表Mx的射频模块均具有监听状态和工作状态两种模式，若无线表Mx的射频模块支持无线载波唤醒，则在监听状态下，射频模块保持持续休眠，等待无线载波唤醒，以节省电量，降低能耗，当射频模块被无线载波唤醒后，随即进入工作状态；若无线表Mx的射频模块不支持无线载波唤醒，则通过无线表Mx的定时模块设置休眠时间t_sleep和唤醒时间t_mnr，通常休眠时间t_sleep一般取值为2～3秒，唤醒时间t_mnr一般取值为5～20毫秒，在唤醒时间t_mnr内射频模块监听是否收到唤醒帧，若接收到唤醒帧，则射频模块转入工作状态，同时复位无线表Mx的定时模块，即将定时模块的时间恢复到原设定值，若未接收到唤醒帧，当唤醒时间t_mnr结束则再次进入休眠时间t_sleep，如此往复循环，且保证唤醒时间t_mnr大于等于唤醒帧时长的2倍，其中唤醒帧时长一般为5～10毫秒，这样保证了任一无线表Mx在一个休眠/唤醒周期（t_sleep+t_mnr）时长内持续发送唤醒帧时，其邻居无线表M（x+1）至少可以接收到一帧唤醒帧，设计巧妙，通信可靠；所述唤醒帧的帧结构包括帧长度域、帧类型域和目标地址域，其中目标地址域用于存储接收该帧的无线表通信地址；所述建立路由请求帧的帧结构包括帧长度域、帧类型域、目标地址域、源地址域和数据域，其中目标地址域用于存储接收该帧的无线表通信地址，源地址域用于存储发送该帧的无线表通信地址，数据域用于存储当前正被唤醒的无线表Mm与待抄无线表Mx之间的无线表个数（x-m）；所述测试帧和响应帧的帧结构均包括帧长度域、帧类型域、目标地址域和源地址域，其中目标地址域用于存储接收该帧的无线表通信地址，源地址域用于存储发送该帧的无线表通信地址；所述上行路由帧的帧结构包括帧长度域、帧类型域、目标地址域、源地址域、起始无线表地址域和待抄无线表地址域，其中起始无线表地址域用于存储路由帧的起始无线表通信地址，待抄无线表地址域用于存储路由帧的最终接收无线表通信地址；所述下行路由帧的帧结构包括帧长度域、帧类型域、目标地址域、源地址域、起始无线表地址域、待抄无线表地址域和数据域，其中起始无线表地址域用于存储路由帧的起始无线表通信地址，待抄无线表地址域用于存储路由帧的最终接收无线表通信地址，数据域用于存储待抄无线表Mx所采集的计数数据；手抄器发送建立路由请求帧给无线表M1后，手抄器启动其具有的定时模块，该定时模块的定时时间t_wait等于t_brd*x，x为待抄无线表Mx与无线表M1之间的无线表个数，x=1、2、…、n，发送唤醒帧的持续时间t_brd的取值，当射频模块支持无线载波唤醒时一般仅为几十毫秒，当射频模块不支持无线载波唤醒时t_brd大于等于休眠时间t_sleep与唤醒时间t_mnr之和，且当射频模块支持无线载波唤醒时，其接收到满足一定信号强度的无线载波后则由监听状态转换为工作状态，一般该信号强度阈值为-70dBm～-80dBm，当手抄器具有的定时模块设定定时时间t_wait等于t_brd*x，则手抄器具有的定时模块溢出时，表明路由链上的所有无线表M1～Mx均已经被唤醒，由于针对每一无线表的唤醒需要时间最长为其下行的相邻无线表所发送唤醒帧的持续时间t_brd，故无线表M1至待抄无线表Mx均唤醒所需要的时间最长为t_brd*x，其中x为待抄无线表Mx与无线表M1之间的无线表个数，那么定时时间t_wait可以根据具体的路由链上无线表个数不同进行调整，自动化程度高，并且避免了持续发送唤醒帧使各无线表处于工作状态而浪费电力和能源的问题，手抄器及每一无线表逐一发送建立路由请求帧，无线表M1接收到建立路由请求帧后，存储手抄器通信地址作为无线表M1的下行路由地址；任一无线表M（x-1）发送测试帧给其上行的相邻无线表Mx，同时无线表M（x-1）启动其具有的定时模块，该定时模块的定时时间为t_ping，定时时间t_ping一般取值为20～30毫秒，无线表M1或无线表Mx在工作状态下接收到测试帧后发送响应帧，无线表M（x-1）在接收到无线表Mx的响应帧后再发送建立路由请求帧，若在t_ping时间内无线表M（x-1）没有接收到无线表Mx的响应帧，则在t_brd时间内持续发送唤醒帧给无线表Mx，保证了帧数据传递的可靠性，当任一无线表Mx均获取了无线表M（x-1）的通信地址，即路由链建立完毕，另外，任一无线表Mx接收到唤醒帧后进入工作状态，同时无线表Mx启动其具有的定时模块，该定时模块设定定时时间t_comm，定时时间t_comm一般取值为（m-x+1）*t_brd，其中（m-x）表示无线表Mx至待抄无线表Mm之间未被唤醒的无线表个数，这样能够保证执行完建立路由链的步骤后，无线表Mx仍处于工作状态，便于其接收后续的路由帧，当t_comm时间内无线表Mx没有接收和发送帧数据，则无线表Mx由工作状态转换为监听状态，实现了当使用需要时无线表才进入唤醒状态，降低了系统功耗进而节约系统运行成本和维护成本，对于路由链上的任一无线表Mx，若收到上行路由帧则通过将上行路由帧所包括的目标地址与该无线表Mx自身的通信地址相比较，若不一致则无线表Mx将上行路由帧转发给无线表M（x+1），若收到下行路由帧则通过将下行路由帧所包括的目标地址与该无线表Mx自身的通信地址相比较，若不一致则无线表Mx将下行路由帧转发给无线表M（x-1），按照完成无线表Mx抄录步骤的方式，手抄器可以按顺序逐次发送抄表命令给无线表M1～Mn实现一栋楼的群抄；本发明提供的一种无线抄表方法，解决了传统的手工抄表方式费时费力、准确性和及时性也得不到保障的问题，抄表员不必登上各楼层进行抄表，省时省力，方便快捷，及时准确；同时采用手抄器经由无线表M1直至待抄无线表Mx完成建立路由请求帧和上行路由帧的传递，由于现有无线表的最大射频发射功率只能为50mW，能够实现相邻无线表之间的帧数据传输，避免了现有的点对点的无线抄表系统所存在无法实现抄表员在楼下直接抄录较高楼层的无线表数据的问题，且利用现有抄表系统结构，不必额外安装中继器，降低了施工成本和维护成本；另外，各无线表具有监听状态和工作状态，能够实现当需要抄表时接收到唤醒帧后各无线表才由监听状态转换为工作状态，且在进入工作状态一定时间内若没有接收和发送帧数据，则重新由工作状态转换为监听状态，节约能源和电力、降低能耗，降低系统运行成本和维护成本，本发明既省去了额外布置中继器的工作，节约成本，又让抄表员无需登楼即可抄录顶楼数据，节省了抄表员的工作量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种无线抄表方法，应用于包括一手抄器和若干个无线表M1、M2、…、Mx、M（x+1）、…Mn的系统中，无线表Mx与无线表M（x+1）为位置相邻的无线表，该系统中的手抄器和各无线表均设置有射频模块和定时模块，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：手抄器和各无线表的初始化；设定手抄器和各无线表分别具有唯一的通信地址，任一无线表Mx存储有无线表Mx、M（x+1）的通信地址；定义每一无线表的射频模块均具有监听状态和工作状态：在监听状态下，当射频模块接收到唤醒帧后由监听状态转换为工作状态；

步骤二：建立抄表路由链；

③手抄器发送建立路由请求帧给无线表M1；

步骤三：完成无线表Mx的抄录；

①手抄器发送上行路由帧给无线表M1；

④无线表Mx发送下行路由帧经由无线表M（x-1）传输至无线表M1再发送给手抄器。

2.根据权利要求1所述的一种无线抄表方法，其特征在于

当射频模块不支持无线载波唤醒时，在监听状态下通过无线表的定时模块设置射频模块的休眠时间t_sleep和唤醒时间t_mnr，在唤醒时间t_mnr内，射频模块监听是否接收到唤醒帧，若接收到唤醒帧则直接由监听状态转换为工作状态，且同时复位无线表的定时模块，若没有接收到唤醒帧则当唤醒时间t_mnr结束后进入休眠时间t_sleep，所述唤醒时间t_mnr大于等于唤醒帧时长的2倍，且发送唤醒帧的持续时间t_brd大于等于休眠时间t_sleep与唤醒时间t_mnr之和，其中t_sleep为射频模块的休眠时间、t_mnr为射频模块的唤醒时间。

3.根据权利要求1所述的一种无线抄表方法，其特征在于手抄器发送上行路由帧给待抄无线表Mx，一定时间内未接收到来自待抄无线表Mx的下行路由帧，则手抄器显示无线表Mx工作异常。

4.根据权利要求1所述的一种无线抄表方法，其特征在于无线表Mx接收到唤醒帧后进入工作状态，同时无线表Mx启动其具有的定时模块，该定时模块设定定时时间t_comm，当t_comm时间内无线表Mx没有接收和发送帧数据，则无线表Mx由工作状态转换为监听状态。