CN104658226B - 无线抄表系统与抄表方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线抄表系统与抄表方法，系统包括从集中器和主集中器，从集中器用微功率无线模块代替原有的GPRS模块，微功率无线模块模拟GPRS模块与从集中器本体进行交互，使从集中器本体和微功率无线模块之间建立连接，数据可以在从集中器本体和微功率无线模块之间正常交互，当从集中器本体和微功率无线模块之间建立连接后，从集中器会发送登陆报文和心跳报文，尝试与服务端主机建立连接，此时用微功率无线模块对登陆报文和心跳报文进行回复，然后主集中器模拟从集中器的登陆报文和心跳报文向服务端主机发送，从而可以避免占用空中资源，提高抄表成功率。

Description

无线抄表系统与抄表方法

技术领域

本发明涉及智能电表技术领域，特别是涉及无线抄表系统与抄表方法。

背景技术

目前，在智能电表技术领域，典型低压抄表系统的架构是采集器、集中器都可抄读电能表数据，数据汇总到集中器之后，集中器通过一定方式把数据交换到服务端主机。集中器和服务端主机之间的通信一般采用GPRS通信，也就是集中器的右模块为GPRS模块。

当集中器由于地处偏僻没有GPRS信号时，无法和服务端主机建立通讯，此时现有一般采用中继器把数据上传到能够与服务端主机建立通讯的集中器，然后再通过此集中器和服务端主机之间实现数据交互，但是如此，集中器直接上传链路测试报文，又会占用空中资源，影响正常抄表，导致抄表成功率低下。

发明内容

基于此，有必要针对现有无线抄表方式抄表成功率低下的问题，提供一种无线抄表系统与抄表方法，提高抄表成功率。

一种无线抄表系统，包括从集中器和主集中器，其中，所述从集中器包括从集中器本体和微功率无线模块；

所述从集中器与所述主集中器连接，所述主集中器外接服务端主机，所述微功率无线模块外接客户端；

初始化所述微功率无线模块，所述微功率无线模块发送无线通信参数至所述从集中器本体，所述从集中器本体根据所述通信参数生成协议数据，发送所述协议数据至所述微功率无线模块，所述微功率无线模块根据所述协议数据与所述从集中器本体建立连接；

当所述从集中器本体发送链路测试报文至服务端主机时，所述微功率无线模块对所述链路测试报文进行回复，所述主集中器模拟所述从集中器本体发送链路测试报文至服务端主机。

一种无线抄表方法，抄表系统包括从集中器和主集中器，其中，所述从集中器包括从集中器本体和微功率无线模块，所述从集中器与所述主集中器连接，所述主集中器外接服务端主机，所述微功率无线模块外接客户端；

所述无线抄表方法包括步骤：

初始化所述微功率无线模块，所述从集中器本体接收所述微功率无线模块的无线通信参数；

根据所述微功率无线模块的通信参数生成的协议数据，发送所述协议数据至所述微功率无线模块，建立所述从集中器本体与所述微功率无线模块之间的连接；

当所述从集中器本体发送链路测试报文至服务端主机时，通过所述微功率无线模块对所述链路测试报文进行回复；

通过所述主集中器模拟所述从集中器本体发送链路测试报文至服务端主机。

本发明无线抄表系统与抄表方法，系统包括从集中器和主集中器，从集中器用微功率无线模块代替原有的GPRS模块，微功率无线模块模拟GPRS模块与从集中器本体进行交互，使从集中器本体和微功率无线模块之间建立连接，数据可以在从集中器本体和微功率无线模块之间正常交互，当从集中器本体和微功率无线模块之间建立连接后，从集中器会发送登陆报文和心跳报文，尝试与服务端主机建立连接，此时用微功率无线模块对登陆报文和心跳报文进行回复，然后主集中器模拟从集中器的登陆报文和心跳报文向服务端主机发送，从而可以避免占用空中资源，提高抄表成功率。

附图说明

图1为本发明无线抄表系统第一个实施例的结构示意图；

图2为本发明无线抄表系统第二个实施例的结构示意图；

图3为本发明无线抄表方法第一个实施例的流程示意图；

图4为本发明无线抄表系统与方法从集中本体与微功率无线模块交互过程示意图；

图5为本发明无线抄表系统与方法主集中器左模块发送链路测试报文过程示意图；

图6为本发明无线抄表系统与方法主集中器左模块接收链路测试报文回复过程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下根据附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

如图1所示，一种无线抄表系统，包括从集中器200和主集中器100，其中，所述从集中器200包括从集中器本体和微功率无线模块；

所述从集中器200与所述主集中器100连接，所述主集中器100外接服务端主机A，所述微功率无线模块外接客户端B；

初始化所述微功率无线模块，所述微功率无线模块发送无线通信参数至所述从集中器本体，所述从集中器本体根据所述通信参数生成协议数据，发送所述协议数据至所述微功率无线模块，所述微功率无线模块根据所述协议数据与所述从集中器本体建立连接；

当所述从集中器本体尝试发送链路测试报文至服务端主机A时，所述微功率无线模块对所述链路测试报文进行回复，所述主集中器100模拟所述从集中器本体发送链路测试报文至服务端主机A。

从集中器200原有的右模块是GPRS模块，现在替换为微功率无线模块的右模块，如果要实现服务端主机A和从集中器200的数据交互，需要微功率无线模块模拟GPRS模块和从集中器本体建立连接，然后就可以把从集中器本体的数据通过微功率无线模块传到服务端主机A。微功率无线模块无线通信的工作频率为471MHz～486MHz。在实际操作中，一般来说，从集中器200位于没有GPRS信号的地方，直接进行抄表，主集中器100位于有GPRS信号的地方。从集中器200和主集中器100都有多个，多个从集中器200可以与单个主集中器100连接，主集中器100与服务端主机A连接。客户端B是指智能电表，服务端主机A是指整个智能电表管控系统的服务器主机，其集中有一定区域范围内所有智能电表的抄表数据等相关数据。从集中器200与客户端B连接，分别采集每个智能电表的数据，并发送至主集中器100，主集中器100对一定数量的从集中器200发送过来的数据进行集中，之后发送至服务端主机A。

本发明无线抄表系统包括从集中器200和主集中器100，从集中器200用微功率无线模块代替原有的GPRS模块，微功率无线模块模拟GPRS模块与从集中器本体进行交互，从而使从集中器200和微功率无线模块之间建立连接，数据可以在从集中器200和微功率无线模块之间正常交互，当从集中器本体和微功率无线模块之间建立连接后，从集中器200会发送登陆报文和心跳报文，尝试与服务端主机A建立连接，此时用微功率无线模块对登陆报文和心跳报文进行回复，然后主集中器100模拟从集中器200的登陆报文和心跳报文向服务端主机A发送，从而可以避免占用空中资源，提高抄表成功率。

如图2所示，在其中一个实施例中，所述无线抄表系统还包括中继器300，所述从集中器200通过所述中继器300与所述主集中器100连接。

中继器优选为微功率无线中继器，中继器位于主集中器100和从集中器200之间，用于主集中器100和从集中器200之间的数据交互。主集中器100和从集中器200之间相互通信的距离是有一定限制的，当两者之间相距较远时，两者之间通信的效率和成功率将会大大降低，在本实施例中，在主从集中器之间设置中继器作为数据交换的中转站，一方面可以满足两者之间较远距离的数据交互，另一方面可以提高两者之间通信的效率和成功率。

在其中一个实施例中，所述主集中器100包括相互连接的主集中器本体和左模块，其中，所述左模块为GPRS通信模块。

GPRS通信模块在有GPRS网络的情况下，使主集中器100通过GPRS通信方式与服务端主机A进行数据交互。

如图3所示，一种无线抄表方法，抄表系统包括从集中器和主集中器，其中，所述从集中器包括从集中器本体和微功率无线模块，所述从集中器与所述主集中器连接，所述主集中器外接服务端主机，所述微功率无线模块外接客户端；

所述无线抄表方法包括步骤：

S100：初始化所述微功率无线模块，所述从集中器本体接收所述微功率无线模块的无线通信参数；

S200：根据所述微功率无线模块的通信参数生成的协议数据，发送所述协议数据至所述微功率无线模块，建立所述从集中器本体与所述微功率无线模块之间的连接；

S300：当所述从集中器本体发送链路测试报文至服务端主机时，通过所述微功率无线模块对所述链路测试报文进行回复；

S400：通过所述主集中器模拟所述从集中器本体发送链路测试报文至服务端主机。

本发明无线抄表方法，抄表系统包括从集中器和主集中器，从集中器包括从集中器本体和微功率无线模块，微功率无线模块模拟GPRS模块与从集中器本体进行交互，使从集中器本体和微功率无线模块之间建立连接，数据可以在从集中器本体和微功率无线模块之间正常交互，从集中器本体和微功率无线模块之间建立连接，从集中器本体发送登陆报文和心跳报文，尝试与服务端主机建立连接，此时通过微功率无线模块对登陆报文和心跳报文进行回复，然后通过主集中器模拟从集中器的登陆报文和心跳报文向服务端主机发送，从而可以避免占用空中资源，提高抄表成功率。

在其中一个实施例中，所述初始化所述微功率无线模块，所述从集中器本体接收所述微功率无线模块的无线通信参数具体包括步骤：

对所述微功率无线模块上电，初始化所述微功率无线模块；

所述从集中器本体发送查询指令至所述微功率无线模块，以获取所述微功率无线模块的标识信息；

接收所述标识信息，检测AT指令是否可用，当AT指令可用时，查询所述微功率无线模块与所述从集中器本体之间通讯速率。

在其中一个实施例中，所述根据所述微功率无线模块的通信参数生成的协议数据，发送所述协议数据至所述微功率无线模块，建立所述从集中器本体与所述微功率无线模块之间的连接具体包括步骤：

根据所述微功率无线模块的标识信息和所述微功率无线模块与所述从集中器本体之间通讯速率，将所述从集中器本体尝试注册网络；

当所述从集中器本体已注册上网络时，查询所述从集中器本体模块信号值和服务商；

根据所述从集中器本体模块信号值和服务商，设置APN参数，建立所述从集中器本体与所述微功率无线模块之间的TCP连接。

为了更进一步详细解释上述两个实施例的技术方案，下面将采用一实例并结合图4进行解释说明。

从集中器原有的右模块是GPRS模块，现在替换为微功率无线模块的右模块，如果要实现服务端主机和从集中器的数据交互，需要微功率无线模块模拟GPRS模块和从集中器本体建立连接，然后就可以把从集中器本体的数据通过微功率无线模块传到服务端主机。如图4所示，模拟一台集中器本体和GPRS模块建立连接的过程。

微功率无线模块上电后，先发送MODEM:STARTUP，然后发送+PBREADY，表示模块已经初始化完毕，之后从集中器本体发送命令，查询SIM卡标识，检测AT指令是否可用，查询波特率，微功率无线模块返回+IPR:115200 OK，表示从集中器本体和微功率无线模块之间的通讯速率为115200bps，然后从集中器本体查询是否注册上网络，微功率无线模块回复CREG:0，1 OK，表示已经注册上网络，再之后从集中器本体查询模块信号值和查询服务商，设置为内部协议栈，设置APN参数，建立PPP连接，先关闭TCP连接，再建立TCP连接，微功率无线模块返回OK，表示TCP连接已经建立，此时，就可以从集中器本体和微功率无线模块之间的数据交互了。

从集中器本体和微功率无线模块建立连接之后，会向服务端主机发送登陆报文，尝试登陆服务端主机，完成登陆后，才能实现服务端主机和从集中器之间的数据交互，之后从集中器本体每隔一定时间发送一次心跳报文，测试链路是否断开，如果断开，从集中器本体还需要发送登陆报文，考虑到登陆报文和心跳报文向服务端主机发送会占用大量的空中资源，特别是心跳报文比较频繁，影响到正常抄表，通过七级中继抄表时间有1min以上，而心跳报文通常设置成1min，所以，从集中器本体不再向服务端主机上传登陆报文和心跳报文，而是由微功率无线模块模拟服务端主机对报文进行回复。

在其中一个实施例中，所述根据所述微功率无线模块的通信参数生成的协议数据，发送所述协议数据至所述微功率无线模块，建立所述从集中器本体与所述微功率无线模块之间的连接之后还有步骤：

构建所述从集中器本体的发送缓冲区。

发送缓冲区是用于存储缓冲数据的。从集中器本体和微功率无线模块之间的通讯通过AT指令，和服务端主机之间的通讯通过Q/GDW1376.1报文，这个报文也要先发送到微功率无线模块，由微功率无线模块上服务端主机发送，而AT指令右模块只进行回复，不会向服务端主机发送，为了实现从集中器本体和微功率无线模块之间的数据通讯，需要构建一个AT指令的发送缓冲，微功率无线模块接收到数据之后，需要先判断数据是AT指令还是1376.1报文，如果是AT指令，根据不同的指令回复不同内容，然后加入到发送缓冲，如果是1376.1报文，需要向服务端主机发送，也加入到发送缓冲，在程序运行过程中，不断查询发送缓冲是否有数据，如果有数据就发送。

在其中一个实施例中，所述主集中器包括第一定时器和第二定时器，所述主集中器中划设有缓冲区，所述缓冲区用于缓存从集中器地址；

所述通过所述主集中器模拟所述从集中器本体发送链路测试报文至服务端主机具体包括步骤：

开启所述主集中器的第一定时器，当到达第一预设时间时，遍历所有与主集中器连接的从集中器，查询在网的从集中器数量，并分别保存每个从集中器的地址；

将所述从集中器的地址拷贝到所述主集中器的缓冲区，根据所述从集中器的地址生成相应的登录报文和心跳报文；

判断所述从集中器是否未登录，当未登录时，所述主集中器向服务端主机发送该从集中器的登录报文，当已登录时，所述主集中器向服务端主机发送该从集中器的心跳报文；

开启所述主集中器的第二定时器，监测从集中器是否收到服务端主机的回复，若在第二预设时间内未收到服务端主机的回复，表明当前从集中器与服务端主机断开连接；

循环监测所有在网的从集中器，当所有在网的从集中器均监测完毕时，重新设置所述主集中器的第一定时器，并返回开启所述主集中器的第一定时器的步骤。

主集中器包括主集中器本体和左模块，左模块一般为GPRS通信模块，主集中器与服务端主机之间的数据交互一般是通过左模块实现的。

主集中器本体负责把左模块的数据通过GPRS发送给服务端主机，以及把从服务端主机接收的数据发送给左模块。主集中器中左模块需要模拟从集中器的微功率无线模块往服务端主机发送登陆报文和心跳报文，一个主集中器下面挂有多个从集中器，所以主集中器需要模拟所有在网的从集中器发送报文。

具体的实现过程如下：

如图5所示，表示主集中器左模块发送链路测试报文过程，首先，开启定时器1，此定时器表示链路测试报文发送的时间间隔，然后在主循环里不断查询定时时间是否到，如果到达定时时间，查询在网从集中器的数量n，并保存在网从集中器的地址addr[i]，然后从i＝0开始循环，拷贝从集中器地址到缓冲区，如果此集中器未登录，向服务端主机发送对应此集中器的登录报文，如果此集中器已经登录，向服务端主机发送对应此集中器的心跳报文，登录报文和心跳报文里要用到从集中器地址，然后开启定时器2，此定时器表示发送一帧报文后等待回复的时间，如果超时没有回复，就表示和服务端主机断开连接，接着i++开始循环，i>n时，表示已经循环完毕，此时重置定时器1，开始下次定时发送，主集中器中左模块发送链路测试报文完毕。

在其中一个实施例中，所述通过所述主集中器模拟所述从集中器本体发送链路测试报文至服务端主机之后还有步骤：

通过所述主集中器接收服务端主机根据链路测试报文反馈的回复报文。

在其中一个实施例中，所述通过所述主集中器接收服务端主机根据链路测试报文反馈的回复报文具体包括步骤：

启动所述主集中器的第二定时器，判断在第三预设时间内是否收到服务端主机根据链路测试报文反馈的回复报文；

当第三预设时间内未收到服务端主机根据链路测试报文反馈的回复报文时，检测发送链路测试报文时的从集中器地址是否与存储的从集中器地址一致，若一致，判定该集中器未登录，并删除所述第二定时器的设定数据；

当第三预设时间内收到服务端主机根据链路测试报文反馈的回复报文时，且当前从集中器为未登录状态时，将所述从集中器设定为登录状态，并删除所述第二定时器的设定数据。

如图6所示，表示主集中器中左模块接收服务端主机发送的链路测试报文回复过程，首先，在接收报文循环里查询定时器2，如果定时时间到，此时还没有收到回复，从i＝0开始查询发送报文地址是否和保存的地址addr[i]一致，如果一致，设置此从集中器为未登录状态，同时删除定时器2，如果定时时间还没有到，已经收到回复了，同时此集中器还未登录，把此集中器的状态设置为登录状态，删除定时器2，主集中器中左模块接收服务端主机发送的链路测试报文回复完毕。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种无线抄表系统，包括从集中器和主集中器，其特征在于，所述从集中器包括从集中器本体和微功率无线模块；

所述从集中器与所述主集中器连接，所述主集中器外接服务端主机，所述微功率无线模块外接客户端；

初始化所述微功率无线模块，所述微功率无线模块发送无线通信参数至所述从集中器本体，所述从集中器本体根据所述通信参数生成协议数据，发送所述协议数据至所述微功率无线模块，所述微功率无线模块根据所述协议数据与所述从集中器本体建立连接；

当所述从集中器本体发送链路测试报文至服务端主机时，所述微功率无线模块对所述链路测试报文进行回复，所述主集中器模拟所述从集中器本体发送链路测试报文至服务端主机。

2.根据权利要求1所述的无线抄表系统，其特征在于，还包括中继器，所述从集中器通过所述中继器与所述主集中器连接。

3.根据权利要求1或2所述的无线抄表系统，其特征在于，所述主集中器包括相互连接的主集中器本体和左模块，其中，所述左模块为GPRS通信模块。

4.一种无线抄表方法，其特征在于，抄表系统包括从集中器和主集中器，其中，所述从集中器包括从集中器本体和微功率无线模块，所述从集中器与所述主集中器连接，所述主集中器外接服务端主机，所述微功率无线模块外接客户端；

所述无线抄表方法包括步骤：

初始化所述微功率无线模块，所述从集中器本体接收所述微功率无线模块的无线通信参数；

根据所述微功率无线模块的通信参数生成的协议数据，发送所述协议数据至所述微功率无线模块，建立所述从集中器本体与所述微功率无线模块之间的连接；

当所述从集中器本体发送链路测试报文至服务端主机时，通过所述微功率无线模块对所述链路测试报文进行回复；

通过所述主集中器模拟所述从集中器本体发送链路测试报文至服务端主机。

5.根据权利要求4所述的无线抄表方法，其特征在于，所述初始化所述微功率无线模块，所述从集中器本体接收所述微功率无线模块的无线通信参数具体包括步骤：

对所述微功率无线模块上电，初始化所述微功率无线模块；

所述从集中器本体发送查询指令至所述微功率无线模块，以获取所述微功率无线模块的标识信息；

接收所述标识信息，检测AT指令是否可用，当AT指令可用时，查询所述微功率无线模块与所述从集中器本体之间通讯速率。

6.根据权利要求5所述的无线抄表方法，其特征在于，所述根据所述微功率无线模块的通信参数生成的协议数据，发送所述协议数据至所述微功率无线模块，建立所述从集中器本体与所述微功率无线模块之间的连接具体包括步骤：

根据所述微功率无线模块的标识信息和所述微功率无线模块与所述从集中器本体之间通讯速率，将所述从集中器本体尝试注册网络；

当所述从集中器本体已注册上网络时，查询所述从集中器本体模块信号值和服务商；

根据所述从集中器本体模块信号值和服务商，设置APN参数，建立所述从集中器本体与所述微功率无线模块之间的TCP连接。

7.根据权利要求5所述的无线抄表方法，其特征在于，所述根据所述微功率无线模块的通信参数生成的协议数据，发送所述协议数据至所述微功率无线模块，建立所述从集中器本体与所述微功率无线模块之间的连接之后，所述当所述从集中器本体发送链路测试报文至服务端主机时，通过所述微功率无线模块对所述链路测试报文进行回复之前，还有步骤：

构建所述从集中器本体的发送缓冲区。

8.根据权利要求7所述的无线抄表方法，其特征在于，所述主集中器包括第一定时器和第二定时器，所述主集中器中划设有缓冲区，所述缓冲区用于缓存从集中器地址；

所述通过所述主集中器模拟所述从集中器本体发送链路测试报文至服务端主机具体包括步骤：

开启所述主集中器的第一定时器，当到达第一预设时间时，遍历所有与主集中器连接的从集中器，查询在网的从集中器数量，并分别保存每个从集中器的地址；

将所述从集中器的地址拷贝到所述主集中器的缓冲区，根据所述从集中器的地址生成相应的登录报文和心跳报文；

判断所述从集中器是否未登录，当未登录时，所述主集中器向服务端主机发送该从集中器的登录报文，当已登录时，所述主集中器向服务端主机发送该从集中器的心跳报文；

开启所述主集中器的第二定时器，监测从集中器是否收到服务端主机的回复，若在第二预设时间内未收到服务端主机的回复，表明当前从集中器与服务端主机断开连接；

循环监测所有在网的从集中器，当所有在网的从集中器均监测完毕时，重新设置所述主集中器的第一定时器，并返回开启所述主集中器的第一定时器的步骤。

9.根据权利要求8所述的无线抄表方法，其特征在于，所述通过所述主集中器模拟所述从集中器本体发送链路测试报文至服务端主机之后还有步骤：

通过所述主集中器接收服务端主机根据链路测试报文反馈的回复报文。

10.根据权利要求9所述的无线抄表方法，其特征在于，所述通过所述主集中器接收服务端主机根据链路测试报文反馈的回复报文具体包括步骤：

启动所述主集中器的第二定时器，判断在第三预设时间内是否收到服务端主机根据链路测试报文反馈的回复报文；

当第三预设时间内未收到服务端主机根据链路测试报文反馈的回复报文时，检测发送链路测试报文时的从集中器地址是否与存储的从集中器地址一致，若一致，判定从集中器未登录，并删除所述第二定时器的设定数据；

当第三预设时间内收到服务端主机根据链路测试报文反馈的回复报文时，且当前从集中器为未登录状态时，将所述从集中器设定为登录状态，并删除所述第二定时器的设定数据。