CN105139622A - 一种无线抄表系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线抄表系统。其包括电能表、电能表无线模块、集中器和集中器无线模块，所述电能表无线模块装入在电能表中，所述集中器无线模块装入在集中器中，所述集中器无线模块组建无线路由网络,集中器无线模块作为无线路由网络的中心结点，电能表无线模块作为网络中的中继结点和叶子结点。本发明提供的一种无线抄表系统可靠性高，实时性强，抗干扰能力强等特点，能够实现在任何时间和任何环境下的高可用性。

Description

一种无线抄表系统

技术领域

本发明涉及一种无线抄表系统，尤其涉及一种稳定性好，抗干扰性强的本地无线抄表系统。

背景技术

传统的人工抄表存在费时费力，抄表效率低等缺点。而自动抄表系统是智能电网对用户电表上的数据进行采集，并上传给电力部门的系统。费控电表用户电费下发系统是智能电网对用户所缴纳的预付电费下发至用户费控电表的系统。抄表系统能否及时准确的将用户电表上的数据反馈给电力部门关系到整个电网的安全经济运行问题。而费控电表用户电费下发系统更要把用户所缴纳的预付电费及时准确的下发至用户的电表中，否则会造成用户交了电费却用不上电的严重后果，使供电部门的形象受到严重影响。因此抄表系统及费控电表电费下发系统是整个智能电网建设中不可缺少的重要组成部分。由于无线通信的自身特点，无线抄表系统受到天气和使用地的地形地貌和遮挡物的影响。在天气恶劣，如大雨、大雪等和遮挡物比较多的情况下，无线通信的信号衰减很大，可靠传输距离显著变短，从而严重影响无线抄表系统的可靠性。而无线抄表系统网络的可靠性变差的同时，又会严重影响无线抄表系统的路由组网时间，单次路由组网所耗费的时候有时甚至多达几个小时，过长的组网时间使得整个无线抄表系统的效率降低，影响到无线抄表系统的其他工作，比如抄读电表数据，下发用户电费等事情。

因此，现有的无线抄表系统存在可靠性差，实时性和抗干扰能力弱，在一些极端气候下稳定性差。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种无线抄表系统可靠性高，实时性强，抗干扰能力强等特点，能够实现在任何时间和任何环境下的高可用性。

本发明所采用的技术方案为：一种无线抄表系统包括电能表、电能表无线模块、集中器和集中器无线模块，所述电能表无线模块装入在电能表中，所述集中器无线模块装入在集中器中，所述集中器无线模块组建无线路由网络,集中器无线模块作为无线路由网络的中心结点，电能表无线模块作为网络中的中继结点和叶子结点。

所述无线路由网络通过引入RSSI接收的信号强度大小来指示两个电能表无线模块之间传输的稳定性，选择RSSI接收的信号强度最大的连接作为每两个电能表无线模块之间的连接，然后使得集中器无线模块到每个电能表无线模块的路径最短，以后每次重新组建无线路由网络都是在上一次组建完成的无线路由网络的基础上尝试路径。

所述集中器无线模块包括电源模块、CPU模块、FLSAH存储模块和无线通信模，所述电源模块、FLSAH存储模块和无线通信模块均与CPU模块连接。

所述电能表无线模块包括电源模块、CPU模块、EEPROM存储模块和无线通信模块，所述电源模块、EEPROM存储模块和无线通信模块均与CPU模块连接。

所述集中器无线模块中的电源模块为集中器无线模块提供电源，电能表无线模块中的电源模块为电能表无线模块提供电源，所述集中器无线模块中的电源模块和电能表无线模块中的电源模块提供的都是经转化后的直流电源。

本发明的有益效果：

1.引入RSSI（ReceivedSignalStrengthIndication）接收的信号强度指示这个概念。接收的信号强度指示我们称为场强，用于判定链路的质量，两个电能表无线模块之间进行数据传输时，如果场强越大，表明两个电能表无线模块之间的传输越稳定，抗干扰的能力也越强。在组建无线路由网络时，不仅仅只保证每两个无线电表模块之前是连通的，还要通过比较RSSI值使每两个无电能表无线模块之间是强连接。抗干扰性最好。

2.在满足每两个无线电表模块之间强连接的前提条件下，使集中器无线模块到每个电能表无线模块的路径最短，这样从集中器无线模块到电能表无线模块之间传输数据时，数据量最少，经过的中继电能表无线模块最少，传输更稳定。

3.以后每次重新组建无线路由网络都是在上一次组建完成的无线路由网络的基础上尝试路径，这样能大幅度缩短时间，提高了组建无线路由网络的效率，从而可以每天多次维护无线路由网络，使网络更稳定。

本发明由于采用了上述三种方法相结合的方案，使由集中器无线模块和无线电表模块组建的无线抄表网络智能、坚强、高效。极大的提高了无线抄表系统的高可靠性和实用性。从而保证无线抄表系统在任何时间和任何环境下的高可用性。

附图说明

图1为本发明的一种无线抄表系统的结构示意图。

图2为集中器无线模块的结构框图。

图3为电能表无线模块的结构框图。

图4为集中器无线模块的工作流程图。

图5为电能表无线模块的的工作流程图。

具体实施方式

本实施例描述了一种无线抄表系统的具体实施方案。

如图1，本发明的一种无线抄表系统包含了集中器、插入集中器上的集中器无线模块、多个电能表和插入电能表中的电能表无线模块。

如图2，集中器无线模块包括了电源模块、CPU模块、FLSAH存储模块和无线通信模块。

如图3，电能表无线模块包括了电源模块、CPU模块、EEPROM存储模块和无线通信模块。

一种无线抄表系统包括电能表、电能表无线模块、集中器和集中器无线模块，所述电能表无线模块装入在电能表中，所述集中器无线模块装入在集中器中，所述集中器无线模块组建无线路由网络,集中器无线模块作为无线路由网络的中心结点，电能表无线模块作为网络中的中继结点和叶子结点。

所述无线路由网络通过引入RSSI接收的信号强度大小来指示两个电能表无线模块之间传输的稳定性，选择RSSI接收的信号强度最大的连接作为每两个电能表无线模块之间的连接，然后使得集中器无线模块到每个电能表无线模块的路径最短，以后每次重新组建无线路由网络都是在上一次组建完成的无线路由网络的基础上尝试路径。

所述集中器无线模块包括电源模块、CPU模块、FLSAH存储模块和无线通信模，所述电源模块、FLSAH存储模块和无线通信模块均与CPU模块连接。

所述电能表无线模块包括电源模块、CPU模块、EEPROM存储模块和无线通信模块，所述电源模块、EEPROM存储模块和无线通信模块均与CPU模块连接。

所述集中器无线模块中的电源模块为集中器无线模块提供电源，电能表无线模块中的电源模块为电能表无线模块提供电源，所述集中器无线模块中的电源模块和电能表无线模块中的电源模块提供的都是经转化后的直流电源。

为方便说明集中器无线模块和电能表无线模块的工作流程及它们组建无线抄表的路由网络的过程，将集中器无线模块称为中心结点，N个电能表无线模块称为叶子结点。如图4、图5所示，中心结点上电后，CPU模块为从FLASH存储单元中读取到所有叶子结点的信息和组建路由网络的场强门限值。当中心节点收到组网指令后，进行全新组网时，首先会将每个子节点的入网状态设置为假，并将当前组网状态的各个统计值重置为零。每一个叶子节点作为一个独立运行的模块，上电后从EEPROM存储模块中读取相关的配置参数。包括自己的地址参数和组网场强门限值。每个叶子结点都可以作为中继节点和目标结点。由中心节点发出组网命令，各个叶子节点在收到数据后，对数据包进行解析，通过比较数据中的目的地址来确定自己是作为中继节点来转发命令，还是作为目标节点对中心节点进行回复。当子节点收到的命令帧中的目的地址跟自己的地址一致时，这时还需要判断场强是否在门限范围内。因为场强值的大小，反映了两点之前无线通信时信号的强弱，也就决定着组网后所形成的网络是否坚强可靠。也就影响着后续的电表数据抄收，以及电费缴费下发成功率。子节点在组网时收到数据后，会实时的捕获一个反映着当前无线信号强弱的场强值，这个实时的场强值会与组网门限值进行比较，只有实时的场强值大于组网门限值时，才认为该条组网路径获得通过。

中心结点组建路由网络的过程是对所有的子节点进行遍历，当经过上述过程找到了一部分子节点的路径时，会将其保存在路由表中，并将该路由表进行场强大小排序，场强大的子节点的路由信息排在前面，将优先作为查找其它子节点路由的基础，而遍历仍将继续，从路由表中取出每一个路径，对子节点集合中尚未入网的子节点再次进行遍历，直到将所有的子节点加入到网络中。

中心结点组建网络的过程采用的是深度优先的组网方式，在场强门限的约束下，每个子节点找到的路由路径都是尽可能的短，即经过中继节点的跳数尽可能少，使整个网络中，数据的上传下达能够更加快速可靠，更加安全稳定，从而形成一个简短有效，但不失安全稳定的网络。

快速组网的情况，是在上一次组网的基础上进行的一次网络维护，先对路由表中的所有路径进行深度优先排序，即最短路径的路由，排在最前面，而路径宽度相同的两条路径，则场强大的路径排在前面。然后从路由表中取出每一条路径进行验证，验证通过则该条路径仍然有效，而验证失败时，则会将该子节点作为未入网的对象，从中心节点开始尝试寻找新的路径。如果没有找到，然后以排了序的路由表中的路径作为基础，进行路由尝试，直到将其加入路由表中。

Claims (5)

1.一种无线抄表系统，其特征在于，包括电能表、电能表无线模块、集中器和集中器无线模块，所述电能表无线模块装入在电能表中，所述集中器无线模块装入在集中器中，所述集中器无线模块组建无线路由网络,集中器无线模块作为无线路由网络的中心结点，电能表无线模块作为网络中的中继结点和叶子结点。

2.根据权利要求1所述的一种无线抄表系统，其特征在于，所述无线路由网络通过引入RSSI接收的信号强度大小来指示两个电能表无线模块之间传输的稳定性，选择RSSI接收的信号强度最大的连接作为每两个电能表无线模块之间的连接，然后使得集中器无线模块到每个电能表无线模块的路径最短，以后每次重新组建无线路由网络都是在上一次组建完成的无线路由网络的基础上尝试路径。

3.根据权利要求1所述的一种无线抄表系统，其特征在于，所述集中器无线模块包括电源模块、CPU模块、FLSAH存储模块和无线通信模，电源模块、FLSAH存储模块和无线通信模块均与CPU模块连接。

4.根据权利要求1所述的一种无线抄表系统，其特征在于，所述电能表无线模块包括电源模块、CPU模块、EEPROM存储模块和无线通信模块，电源模块、EEPROM存储模块和无线通信模块均与CPU模块连接。

5.根据权利要求1所述的一种无线抄表系统，其特征在于，所述集中器无线模块中的电源模块为集中器无线模块提供电源，电能表无线模块中的电源模块为电能表无线模块提供电源，所述集中器无线模块中的电源模块和电能表无线模块中的电源模块提供的都是经转化后的直流电源。