CN105023410B - 一种无地址模式微功率无线集抄方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无地址模式微功率无线集抄方法。本发明用于解决微功率无线自组网通信中心节点需要下发子节点地址档案来建立网络关系的问题。本发明通过信标帧广播搜表、扩展的场强收集命令、扩展的游离节点上报入网等方式，将子节点地址与其下挂载的485电能表地址对应关系建立并反馈给中心节点，使得中心节点在不下发子节点(采集器)地址，仅下发电能表地址的情况下，也能进行自组网通讯，数据抄读等工作。避免了在网络建立前，就需要将子节点地址与电能表地址做一个对应关系表，降低了组网出错率，保证电能表数据采集顺利进行。

Description

一种无地址模式微功率无线集抄方法

技术领域

本发明属于微功率无线自组网通信领域，具体是一种无地址模式的微功率无线集抄方法。本发明用于解决电力集抄系统中，微功率无线自组网通信需要设置采集器节点地址的问题。

背景技术

目前，在电力集抄、智能家居、物联网等领域，微功率无线自组网通信技术的优势得到越来越多客户的认识，使用也越来越广泛。

在低压电力集抄领域，微功率无线无地址自组织网络是实现低压电力用户用电信息汇聚、传输、交互的通信网络。覆盖范围有限，发射功率受到国家无线电管理的严格限制，子节点位置固定，通信链路相对稳定。

微功率无线无地址自组织网络包括两种通信设备，一种是安装在集中器的中心节点模块，以下简称中心节点，另一种是安装在电能表或者采集器的子节点模块，以下简称子节点。中心节点与子节点之间可以通信。子节点之间相互不能直接通信，但可以转发数据。通信之前需要先组建网络，并将子节点地址及其连接的表地址设置在中心节点。

缺点：在电力集抄领域，组网之前需要先将子节点的通讯地址设置到中心节点才能正常组网。而电力集抄仅关心用户电能表地址及电能表内的数据，对于通讯相关的子节点地址并不关心。目前，网络建立前，需要将子节点地址与电能表地址做一个对应关系表，这一过程稍有差错，极易导致不能正常组网，使得电能表数据无法采集。

发明内容

本发明针对微功率无线自组织网络通信的特点和存在的问题，提出一种采用无地址模式的组网和通信方法。

技术方案：一种无地址模式的微功率无线集抄方法，它包括无地址模式组网、无地址模式游离入网、电能表地址变更数据上报、中心节点的子节点地址获取、子节点下挂的电能表地址获取；子节点的采集器具有自动搜索电能表地址的功能，在无地址模式组网时，中心节点档案不需要配置子节点的地址，仅下发电能表地址即可组网，具体组网流程为：

1)信标帧广播

a)中心节点发送组网信标帧；

b)子节点收到组网信标帧后，使用子节点搜表结果中的一块电能表地址作为组网信标帧的源地址进行信标转发；

2)子节点邻居场强收集，中心节点发送扩展场强收集命令帧，并接收扩展场强收集应答帧，将对应的采集器地址与下挂电能表地址及子节点邻居场强关系在路由中建立关系表；

3)配置子节点，仅配置目标地址为采集器地址，其余已经建立关系的采集器以及下挂的电能表，将不再进行配置。

优选的，组网过程中，不下发采集器地址，使用采集器出厂地址作为组网节点地址，所述采集器出厂地址为唯一的可识别地址。

优选的，组网过程中，中心节点使用收集回来的采集器地址进行场强收集、子节点配置。组网结束，使用电能表地址或采集器地址进行数据抄读。

优选的，节点的采集器具有自动搜索电能表地址的功能，采集器自动搜索下挂电能表地址，使用通配符AAH缩位来匹配电能表地址，通过集中器和采集器配合上报电能表地址。

所述无地址模式游离入网过程为:

1)未入网采集器游离入网，使用收集到的电能表地址中的一个作为游离子节点的地址，进行游离入网；

2)首先游离子节点向周围的子节点发起入网申请请求帧；

3)周围的子节点接收到入网申请请求帧，按照时隙，给当前节点回复入网申请响应帧；

4)游离子节点接收到入网申请响应帧，等待时隙结束，选择最优路径给中心节点发起游离节点就绪帧；

游离子节点每进行一轮游离入网，如未入网成功且电能表地址列表中的表地址不唯一，则需要更换电能表地址中的另一个再进行下一轮游离入网。

优选的，所述电能表地址变更数据上报过程为:

①当采集器搜表发现其下的电能表地址发生变化，进行电能表地址变化数据上报；

②扩展APS层的数据上报标识符DRI；

③数据上报标识符DRI取值不同表示不同的的数据上报操作内容，数据上报标识符DRI采用二进制编码方式表示操作属性；

④子节点在发现有电能表增加或减少时，需要上报事件到中心节点，使用事件上报请求命令进行上报，事件上报请求命令帧格式内容符合APS通用帧格式。

优选的，所述中心节点的子节点地址获取过程为:

在组网完成后，子节点不主动进行搜表，而是通过中心节点广播命令启动子节点搜表，

中心节点通过无线协议广播命令启动子节点搜表功能，收到命令的子节点采集器进行搜表工作。

优选的，所述子节点下挂的电能表地址获取过程为:

子节点采集器进行搜表工作，将其下挂载的电能表地址记录到采集器的电能表地址档案中，供采集器使用；

子节点采集器未入网时，需要在上电、复位以及周期间隔进行搜表；入网后，不再进行上电、复位以及周期间隔搜表工作，仅等待中心节点广播搜表命令再进行搜表；

如果子节点采集器下的电能表地址变化，需要通过电能表地址变更数据上报或中心节进行重新组网流程来发现。

优选的，子节点采集器未入网时，需要在上电、复位以及周期间隔进行搜表，所述周期间隔为24小时。

有益效果：本发明通过信标帧广播搜表、扩展的场强收集命令、扩展的游离节点上报入网等方式，将子节点地址与其下挂载的485电能表地址对应关系建立并反馈给中心节点，使得中心节点在不下发子节点(采集器)地址，仅下发电能表地址的情况下，也能进行自组网通讯、数据抄读等工作。避免了在网络建立前，就需要将子节点地址与电能表地址做一个对应关系表，降低了组网出错率，保证电能表数据采集顺利进行。

附图说明

图1中心节点软件运行流程

图2子节点软件运行流程

具体实施方式

下面结合附图1-图2对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此。

无地址模式组网流程：

1)信标帧广播

a)中心节点发送组网信标帧；

b)子节点收到组网信标帧后，使用子节点搜表结果中的一块电能表地址作为组网信标帧的源地址进行信标转发；

2)子节点邻居场强收集，中心节点发送扩展场强收集命令帧，并接收扩展场强收集应答帧，将对应的采集器地址与下挂电能表地址及子节点邻居场强关系在路由中建立关系表；

a)扩展场强收集应答帧格式：采集器地址+下挂电能表地址+邻居关系表，通过RSSI位特殊值来表示地址类型。

扩展场强收集命令帧的邻居场强信息格式：

b)第一个邻居节点位置摆放采集器地址信息，特殊值设置为0xFE；电能表地址特殊值FD为485地址。

c)中心节点收到扩展场强收集应答帧后，将对应的采集器地址与电能表地址对应关系在路由中建立关系表。

3)配置子节点，仅配置目标地址为采集器地址，其余已经建立关系的采集器以及下挂的电能表，将不再进行配置。

在一些实施例中，组网过程中，不下发采集器地址，使用采集器出厂地址作为组网节点地址，所述采集器出厂地址为唯一的可识别地址。

在一些实施例中，组网过程中，中心节点使用收集回来的采集器地址进行场强收集、子节点配置，组网结束，使用电能表地址或采集器地址进行数据抄读。

在一些实施例中，子节点的采集器具有自动搜索电能表地址的功能，采集器自动搜索下挂电能表地址，使用通配符AAH缩位来匹配电能表地址，通过集中器和采集器配合上报电能表地址。

无地址模式游离入网过程：:

1)未入网采集器游离入网，使用收集到的电能表地址中的一个作为游离子节点的地址，进行游离入网；

2)首先游离子节点向周围的子节点发起入网申请请求帧；

3)周围的子节点接收到入网申请请求帧，按照时隙，给当前节点回复入网申请响应帧；

4)游离子节点接收到入网申请响应帧，等待时隙结束，选择最优路径给中心节点发起游离节点就绪帧；

扩展游离节点就绪帧的网络层帧载荷域格式：

节点数量为采集器地址1+电能表地址N。

游离子节点每进行一轮游离入网，如未入网成功且电能表地址列表中的表地址不唯一，则需要更换电能表地址中的另一个再进行下一轮游离入网。电能表地址变更数据上报过程：

当采集器搜表发现其下的电能表地址发生变化，进行电能表地址变化数据上报，

扩展APS层的数据上报标识符DRI；

数据上报标识符DRI取值不同表示不同的的数据上报操作内容，数据上报标识符DRI采用二进制编码方式表示操作属性：

上报标识符D7～D0	数据上报应用操作类型	帧载荷格式条目
			0	事件上报
0xA0	电能表地址变更
			0～99、0xA1～0xFF	保留

上行：子节点在发现有电能表增加或减少时，需要上报事件到中心节点，使用电能表地址变更事件上报。根据路由表中的路径发送上报数据。

子节点在发现有电能表增加或减少时，需要上报事件到中心节点，使用事件上报请求命令进行上报，事件上报请求命令帧格式内容符合APS通用帧格式，具体上报内容信息内容如下：

字节数:1	1	6	------	1	6
						变更数量N	变更属性	电能表地址1	------	变更属性	电能表地址N

变更属性表：

变更属性	数据格式：BIN
		电能表地址增加	1
电能表地址被删除	0

中心节点中的子节点地址获取方式：

在组网完成后，子节点不主动进行搜表，而是通过中心节点广播命令启动子节点搜表，

中心节点通过无线协议广播命令启动子节点搜表功能，收到命令的子节点采集器进行搜表工作。

广播搜表命令帧格式(CI＝0x08)CI_SEARCH_BROAD

数据内容	数据格式	字节数
			广播帧序号	BIN	1
时隙号与层次号	BIN	2
			轮次号	BIN	1

子节点下挂的电能表地址获取方式(搜表)：

子节点采集器进行搜表工作，将其下挂载的电能表地址记录到采集器的电能表地址档案中，供采集器使用；

子节点采集器未入网时，需要在上电、复位以及周期间隔进行搜表；入网后，不再进行上电、复位以及周期间隔搜表工作，仅等待中心节点广播搜表命令再进行搜表；

广播搜表命令帧格式(CI＝0x08)CI_SEARCH_BROAD

数据内容	数据格式	字节数
			广播帧序号	BIN	1
时隙号与层次号	BIN	2
			轮次号	BIN	1

如果子节点采集器下的电能表地址变化，需要通过电能表地址变更数据上报或中心节进行重新组网流程来发现。

在一些实施例中，子节点采集器未入网时，需要在上电、复位以及周期间隔进行搜表，所述周期间隔为24小时。

尽管本发明已经参照附图和优选实例进行了说明，但是，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。本发明的各种更改、变化，和等同物有所附的权利要求书的内容涵盖。

本发明未涉及技术均与现有技术相同，或可采用现有技术实现。

Claims (9)

1.一种无地址模式的微功率无线集抄方法，其特征在于它包括无地址模式组网、无地址模式游离入网、电能表地址变更数据上报、中心节点的子节点地址获取、子节点下挂的电能表地址获取；子节点的采集器具有自动搜索电能表地址的功能，在无地址模式组网时，中心节点档案不需要配置子节点的地址，仅下发电能表地址即可组网，具体组网流程为：

1)信标帧广播

a)中心节点发送组网信标帧；

b)子节点收到组网信标帧后，使用子节点搜表结果中的一块电能表地址作为组网信标帧的源地址进行信标转发；

2)子节点邻居场强收集，中心节点发送扩展场强收集命令帧，并接收扩展场强收集应答帧，将对应的采集器地址与下挂电能表地址及子节点邻居场强关系在路由中建立关系表；

3)配置子节点，仅配置目标地址为采集器地址，其余已经建立关系的采集器以及下挂的电能表，将不再进行配置。

2.根据权利要求1所述的一种无地址模式的微功率无线集抄方法，其特征在于组网过程中，不下发采集器地址，使用采集器出厂地址作为组网节点地址，所述采集器出厂地址为唯一的可识别地址。

3.根据权利要求1所述的一种无地址模式的微功率无线集抄方法，其特征在于组网过程中，中心节点使用收集回来的采集器地址进行场强收集、子节点配置；组网结束，使用电能表地址或采集器地址进行数据抄读。

4.根据权利要求1所述的一种无地址模式的微功率无线集抄方法，其特征在于子节点的采集器具有自动搜索电能表地址的功能，采集器自动搜索下挂电能表地址，使用通配符AAH缩位来匹配电能表地址，通过集中器和采集器配合上报电能表地址。

5.根据权利要求1所述的一种无地址模式的微功率无线集抄方法，其特征在于所述无地址模式游离入网过程为:

1)未入网采集器游离入网，使用收集到的电能表地址中的一个作为游离子节点的地址，进行游离入网；

2)首先游离子节点向周围的子节点发起入网申请请求帧；

3)周围的子节点接收到入网申请请求帧，按照时隙，给当前节点回复入网申请响应帧；

4)游离子节点接收到入网申请响应帧，等待时隙结束，选择最优路径给中心节点发起游离节点就绪帧；

游离子节点每进行一轮游离入网，如未入网成功且电能表地址列表中的表地址不唯一，则需要更换电能表地址中的另一个再进行下一轮游离入网。

6.根据权利要求1所述的一种无地址模式的微功率无线集抄方法，其特征在于所述电能表地址变更数据上报过程为:

1)当采集器搜表发现其下的电能表地址发生变化，进行电能表地址变化数据上报；

2)扩展APS层的数据上报标识符DRI；

3)数据上报标识符DRI取值不同表示不同的的数据上报操作内容，数据上报标识符DRI采用二进制编码方式表示操作属性；

4)子节点在发现有电能表增加或减少时，需要上报事件到中心节点，使用事件上报请求命令进行上报，事件上报请求命令帧格式内容符合APS通用帧格式。

7.根据权利要求1所述的一种无地址模式的微功率无线集抄方法，其特征在于所述中心节点的子节点地址获取过程为:

在组网完成后，子节点不主动进行搜表，而是通过中心节点广播命令启动子节点搜表，中心节点通过无线协议广播命令启动子节点搜表功能，收到命令的子节点采集器进行搜表工作。

8.根据权利要求1所述的一种无地址模式的微功率无线集抄方法，其特征在于所述子节点下挂的电能表地址获取过程为:

1)子节点采集器进行搜表工作，将其下挂载的电能表地址记录到采集器的电能表地址档案中，供采集器使用；

2)子节点采集器未入网时，需要在上电、复位以及周期间隔进行搜表；入网后，不再进行上电、复位以及周期间隔搜表工作，仅等待中心节点广播搜表命令再进行搜表；

3)如果子节点采集器下的电能表地址变化，需要通过电能表地址变更数据上报或中心节点带进行重新组网流程来发现。

9.根据权利要求8所述的一种无地址模式的微功率无线集抄方法，其特征在于子节点采集器未入网时，需要在上电、复位以及周期间隔进行搜表，所述周期间隔为24小时。