CN105336145A - 一种无线智能表抄表系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种无线智能表抄表系统，包括智能表、子网中继器、采集器、集中器和主站服务器。智能表采集智能表用户用量数据并发送；子网中继器转发抄读管理指令及智能表用户用量数据；采集器建立子网、收集智能表用户用量数据，并转发抄读管理指令；子网中继器对超短管理指令及智能表用量用户转发；集中器建立主网、收集智能表用户用量数据并转发抄读管理指令；主站服务器产生抄读管理指令并发送；接收智能表用户用量数据，并进行分析管理。本发明子网中继器能够在智能表数量庞大时，对智能表发送的智能表用户用量数据进行中继转发，有效解决了子网中相对于采集器较远的智能表所发送的智能表用户用量数据容易丢失的问题，具有系统可靠性强的优点。

Description

一种无线智能表抄表系统

技术领域

本发明涉及一种抄表系统，具体地说是一种无线智能表抄表系统。

背景技术

随着人们生活水平的日益提高，人们对居住环境的要求也提出了更高的要求，各种电气仪表也纷纷进入到千家万户，给人们的生活提供了便利。家居智能化和小区智能化，也不单单是个别高档小区所能拥有的，随着技术的不断发展，政府的大力支持，越来越多的社区中，都加装了各种通信方式的自动抄表系统。IC卡智能燃气表经过十多年的发展，整体质量也提高到了基本满足实际应用的水平，解决了长期困扰燃气公司的“入户抄表难”、“气费收缴难”问题。然而，近年来的能源价格上涨，使得燃气公司在燃气调价当中蒙受了损失。无法对表进行有效监控，也是许多燃气公司对IC卡燃气表失去信心的原因之一。

中国专利文献CN202488740U公开了一种水表自组网路由系统，包括智能水表、路由节点、集中器、数据服务器、用户管理中心，智能水表设置在用户家中，智能水表与路由节点无线连接，路由节点与集中器无线连接，集中器通过GPRS信号与数据服务器连接，用户管理中心为与数据服务器连接的计算机，所有数据都通过集中器发送至数据服务器，可最终实现整个城市的无线远程抄表网络体系，每个小区管理可安装用户管理中心软件，在联网的情况下，可实现用户数据的远程抄读及收费功能。所述路由节点安装在住宅楼道内，它接收数据，并实现自组网功能，将数据沿着自动生成的路由传送，最终发送到集中器。所述集中器安装在住宅楼道内。所述智能水表与路由节点无线连接，所述路由节点与集中器无线连接，所述集中器通过GPRS信号与数据服务器连接，所述用户管理中心为与数据服务器连接的计算机。所述用户管理中心对数据服务器进行处理。该专利虽然通过自组网实现了用户数据的远程抄读及收费功能，但是当每个路由节点下需要采集数据的智能水表数量庞大时，由于无线局域网传输无线信号的距离很短，相对于路由节点较远的智能表所发送的数据容易丢失。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中相对于采集器较远的智能表所发送的数据容易丢失并且一个系统下集中器无法管理大容量节点的问题，提供一种无线智能表抄表系统。

为解决上述技术问题，本发明是一种无线智能表抄表系统,包括智能表、子网中继器、采集器、集中器、主网中继器和主站服务器，所述智能表、所述子网中继器、所述采集器、所述集中器和所述主站服务器之间采用470-510MHz的频段进行发送、接收数据，所述中心频率偏移<5KHz；

所述智能表，接收所在子网的子网中继器转发的抄读管理指令；并根据所述抄读管理命令，采集用户的用量数据，将所述用量数据和智能表MAC地址打包为智能表用户用量数据并通过无线网络发送；

所述子网中继器，接收所述采集器转发的抄读管理指令，并将所述抄读管理指令转发给所在子网的所述智能表；接收所述智能表发送的所述智能表用户用量数据并将所述用量数据转发给所述采集器；

所述采集器，用于建立子网，为该所述子网下的所述智能表、所述子网中继器分配ID；接收所述集中器转发的所述抄读管理指令，并将所述抄读管理指令转发给该子网内的所述智能表、所述子网中继器；接收该所述子网内的智能表、子网中继器发送的所述智能表用户用量数据，并将所述智能表用户用量数据发送给所述集中器；其中，所述子网中包括所述智能表、所述子网中继器和采集器；

所述集中器，用于建立主网，并为子网分配子网ID；接收主站服务器发送的抄读管理指令，并将所述抄读管理指令转发给该主网内的所述智能表、采集器；接收该所述主网中的智能表、采集器发送的所述智能表用户用量数据，并将所述智能表用户用量数据转发给所述主站服务器；其中所述主网中包括采集器、所述主网中继器和所述集中器；

所述主网中继器，接收所述集中器发送的抄读管理指令，并将所述抄读管理指令转发给对应子网的采集器；接收所述智能表或所述采集器发送的所述智能表用户用量数据并将所述用量数据转发给所述集中器；

所述主站服务器，产生所述抄读管理指令，并将所述抄读管理指令发送给所述集中器；接收所述集中器转发的所述智能表用户用量数据，并对所述智能表用户用量数据进行分析管理。

一种无线智能表抄表系统,还包括手持终端，所述手持终端向所述智能表、所述子网中继器、所述采集器、所述集中器、所述主网中继器发送智能表用户用量数据抄读指令；接收所述智能表、所述子网中继器、所述采集器、所述集中器、所述主网中继器发送的所述智能表用户用量数据，并存储。

一种无线智能表抄表系统,所述智能表以周期T主动采集并上报所述智能表用户用量数据。

一种无线智能表抄表系统,还包括网络监控器，用于监控所述抄读管理指令和/或所述智能表用户用量数据的传输。

一种无线智能表抄表系统,所述智能表中还包括加密模块，所述加密模块用于对所述智能表用户用量数据进行加密得到加密后智能表用户用量数据；

所述主站服务器中还包括解密模块，所述解密模块用于对所述加密后智能表用户用量数据进行解密得到所述智能表用户用量数据。

一种无线智能表抄表系统,所述抄读管理指令和/或所述智能表用户用量数据抄读指令中包括子网ID。

一种无线智能表抄表系统,所述抄读管理指令和/或所述智能表用户用量数据抄读指令中还包括与子网ID相对应的子网下的所述智能表ID和/或所述子网中继器ID。

一种无线智能表抄表系统,所述智能表在接收到所述抄读管理指令和/或所述智能表用户用量数据抄读指令后被唤醒，开始采集用户的用量数据，将所述用量数据和智能表MAC地址打包为智能表用户用量数据并通过无线网络发送后，所述智能表转入休眠状态。

一种无线智能表抄表系统,所述智能表还可以采集用户的使用状态。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本发明所述的一种无线智能表抄表系统，包括智能表、主网中继器、子网中继器、采集器、集中器和主站服务器；其中，所述智能表根据所述抄读管理命令，采集用户的用量数据，将所述用量数据和智能表MAC地址打包为智能表用户用量数据并通过无线网络发送；所述子网中继器转发所述抄读管理指令及所述智能表用户用量数据；所述采集器，用于建立子网，收集该子网下的集中器发送的所述智能表用户用量数据，并转发所述抄读管理指令；所述集中器，用于建立主网，收集主网下的采集器发送的所述智能表用户用量数据，并转发所述抄读管理指令；所述主网中继器，接收所述集中器发送的抄读管理指令，并将所述抄读管理指令转发给对应子网的采集器；接收所述智能表或所述采集器发送的所述智能表用户用量数据并将所述用量数据转发给所述集中器；主站服务器，产生所述抄读管理指令，并将所述抄读管理指令发送给所述集中器；接收所述集中器转发的所述智能表用户用量数据，并对所述智能表用户用量数据进行分析管理。本发明中的子网中继器能够在子网中的智能表数量庞大时，对智能表发送的所述智能表用户用量数据进行中继转发，有效解决了子网中相对于采集器较远的智能表所发送的所述智能表用户用量数据容易丢失的问题，具有系统可靠性强的优点。本发明能够在主网络规模庞大时，对采集器或者智能表发送的智能表用户用量数据进行中继转发，有效解决了采集器、智能表距离集中器较远时其所发送的所述智能表用户用量数据容易丢失的问题，具有系统可靠性强的优点。本发明能够根据各个节点的不同功能来进行划分网络层次，能高效地管理庞大的无线网络，具有管理层次清晰、高效的优点。

2、本发明所述的一种无线智能表抄表系统，包括手持终端，所述手持终端向所述智能表、所述子网中继器、所述采集器、所述集中器、所述主网中继器发送智能表用户用量数据抄读指令；接收所述智能表、所述子网中继器、所述采集器、所述集中器、所述主网中继器发送的所述智能表用户用量数据，并存储。所述智能表用户用量数据能够通过手持终端直接抄表，便于对智能表进行管理。本发明还具有主动抄表的功能，所述智能表以周期T主动采集并上报所述智能表用户用量数据，便于整个系统的管理。本发明所述的一种无线智能表抄表系统,还包括网络监控器，用于监控所述抄读管理指令和/或所述智能表用户用量数据的传输，能够方便管理人员监控整个系统中网络的当前状态，便于管理人员及时调整抄表方案。

3、本发明所述的一种无线智能表抄表系统,所述智能表中还包括加密模块，所述加密模块用于对所述智能表用户用量数据进行加密得到加密后智能表用户用量数据；所述主站服务器中还包括解密模块，所述解密模块用于对所述加密后智能表用户用量数据进行解密得到所述智能表用户用量数据，能够有效防止所述智能表用户用量数据被恶意篡改。本发明所述的一种无线智能表抄表系统,所述智能表在接收到所述抄读管理指令和/或所述智能表用户用量数据抄读指令后被唤醒，开始采集用户的用量数据，将所述用量数据和智能表MAC地址打包为智能表用户用量数据并通过无线网络发送后，所述智能表转入休眠状态，能够在不抄表时有效减少能耗，具有低功耗的优点。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明的一个实施例的系统结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例1

本发明所述的一种无线智能表抄表系统,如图1所示，包括智能表、主网中继器、子网中继器、采集器、集中器、主网中继器和主站服务器。其中，

所述智能表，接收所在子网的子网中继器转发的抄读管理指令；并根据所述抄读管理命令，采集用户的用量数据，将所述用量数据和智能表MAC地址打包为智能表用户用量数据并通过无线网络发送。

所述子网中继器，接收所述采集器转发的抄读管理指令，并将所述抄读管理指令转发给所在子网的所述智能表。接收所述智能表发送的所述智能表用户用量数据并将所述用量数据转发给所述采集器。

所述采集器，用于建立子网，为该所述子网下的所述智能表、所述子网中继器分配ID。接收所述集中器转发的所述抄读管理指令，并将所述抄读管理指令转发给该子网内的所述智能表、所述子网中继器。接收该所述子网内的智能表、子网中继器发送的所述智能表用户用量数据，并将所述智能表用户用量数据发送给所述集中器。其中，所述子网中包括所述智能表、所述子网中继器和采集器。

所述集中器，用于建立主网，并为子网分配子网ID；接收主站服务器发送的抄读管理指令，并将所述抄读管理指令转发给该主网内的所述智能表、采集器。接收该所述主网中的智能表、采集器发送的所述智能表用户用量数据，并将所述智能表用户用量数据转发给所述主站服务器；其中所述主网中包括所述采集器、所述主网中继器和所述集中器。

所述主网中继器，接收所述集中器发送的抄读管理指令，并将所述抄读管理指令转发给对应子网的采集器。接收所述智能表或所述采集器发送的所述智能表用户用量数据并将所述用量数据转发给所述集中器。

所述主站服务器，产生所述抄读管理指令，并将所述抄读管理指令发送给所述集中器。接收所述集中器转发的所述智能表用户用量数据，并对所述智能表用户用量数据进行分析管理。

本发明中的子网中继器能够在子网中的智能表数量庞大时，对智能表发送的所述智能表用户用量数据进行中继转发，有效解决了子网中相对于采集器较远的智能表所发送的所述智能表用户用量数据容易丢失的问题，具有系统可靠性强的优点。本发明能够在主网络规模庞大时，对采集器或者智能表发送的智能表用户用量数据进行中继转发，有效解决了采集器、智能表距离集中器较远时其所发送的所述智能表用户用量数据容易丢失的问题，具有系统可靠性强的优点。

并且本发明中网络划分为主网及子网两个层次，所述主网中进一步包括所述采集器、所述主网中继器和所述集中器，所述子网中进一步包括所述智能表、所述子网中继器和采集器，本发明能够根据各个节点的不同功能来进行划分网络层次，能高效地管理庞大的无线网络，具有管理层次清晰、高效的优点。

作为本实施例的一个具体实施方式，所述智能表、所述子网中继器、所述采集器、所述集中器和所述主站服务器之间采用470-510MHz的频段进行发送、接收数据。所述中心频率偏移<5KHz。作为具体实施方式，在上述频段范围内，每1MHz设置一个信道。本发明采用曼彻斯特编码方式对所述智能表用户用量数据及所述抄读管理指令进行编码。本发明采用GFSK调制方式。本发明的无线波特率为9600bps。本发明的无线射频信号发送功率为17db。在数据波特率为9600bps，信号接收灵敏度为-109dbm。数据的传输频偏最大值为50KHz(9600bps下传输频偏为30K)。数据接收带宽最大值为128KHz(9600bps下接收带宽为62.5K)。

作为本实施例的一个具体实施方式，每一个家庭用户安装一个所述智能表。每2-4层楼根据楼层结构安装有子网中继器。每一栋楼安装一个所述采集器用于采集本栋楼用户的智能表及子网中继器发送的智能表用户用量数据并转发抄读管理指令。每个集中器最多可以管理智能表和子网中继器共250个，即可以管理一个集中器子网；在一个系统内安装一个所述集中器，用于采集智能表直接发送的或者采集器转发的智能表用户用量数据同时并转发抄读管理指令。每个集中器最多可以管理250个采集器。

实施例2

作为本发明的一个实施例，在实施例1的基础上，还包括手持终端，所述手持终端向所述智能表、所述子网中继器、所述采集器、所述集中器、所述主网中继器发送智能表用户用量数据抄读指令；接收所述智能表、所述子网中继器、所述采集器、所述集中器、所述主网中继器发送的所述智能表用户用量数据，并存储。所述智能表用户用量数据能够通过手持终端直接抄表，便于对智能表进行管理。

实施例3

作为本发明的一个实施例，在上述任一实施例的基础上，所述智能表以周期T主动采集并上报所述智能表用户用量数据，便于整个系统的管理。

实施例4

作为本发明的一个实施例，在上述任一实施例的基础上，还包括网络监控器，用于监控所述抄读管理指令和/或所述智能表用户用量数据的传输，能够方便管理人员监控整个系统中网络的当前状态，便于管理人员及时调整抄表方案。

实施例5

作为本发明的一个实施例，在上述任一实施例的基础上，所述智能表中还包括加密模块，所述加密模块用于对所述智能表用户用量数据进行加密得到加密后智能表用户用量数据。所述加密模块采用AES128加密进行加密。

所述主站服务器中还包括解密模块，所述解密模块用于对所述加密后智能表用户用量数据进行解密得到所述智能表用户用量数据。本发明采用曼彻斯特编码，校验采用CRC-16算法；数据在经路由转发过程中为不同类型的节点分配不同的转发时隙，防止数据转发冲突，并配合数据重发与重复包处理过程，有效提高数据传输的可靠性与稳定性。

实施例6

作为本发明的一个实施例，在实施例2-5任一的基础上，所述抄读管理指令和/或所述智能表用户用量数据抄读指令中包括子网ID。

实施例7

作为本发明的一个实施例，在实施例6的基础上，所述抄读管理指令和/或所述智能表用户用量数据抄读指令中还包括与子网ID相对应的子网下的所述智能表ID和/或所述子网中继器ID。

实施例8

作为本发明的一个实施例，在实施例2-7任一的基础上，所述智能表在接收到所述抄读管理指令和/或所述智能表用户用量数据抄读指令后被唤醒，开始采集用户的用量数据，将所述用量数据和智能表MAC地址打包为智能表用户用量数据并通过无线网络发送后，所述智能表转入休眠状态。

本发明所述的一种无线智能表抄表系统,所述智能表在接收到所述抄读管理指令和/或所述智能表用户用量数据抄读指令后被唤醒，开始采集用户的用量数据，将所述用量数据和智能表MAC地址打包为智能表用户用量数据并通过无线网络发送后，所述智能表转入休眠状态，能够在不抄表时有效减少能耗，具有低功耗的优点。

实施例9

作为本发明的一个实施例，在上述任一实施例的基础上，所述智能表还可以采集用户的使用状态。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

Claims (9)

1.一种无线智能表抄表系统,其特征在于，包括智能表、子网中继器、采集器、集中器、主网中继器和主站服务器，所述智能表、所述子网中继器、所述采集器、所述集中器和所述主站服务器之间采用470-510MHz的频段进行发送、接收数据，所述中心频率偏移<5KHz；

所述智能表，接收所在子网的子网中继器转发的抄读管理指令；并根据所述抄读管理命令，采集用户的用量数据，将所述用量数据和智能表MAC地址打包为智能表用户用量数据并通过无线网络发送；

所述子网中继器，接收所述采集器转发的抄读管理指令，并将所述抄读管理指令转发给所在子网的所述智能表；接收所述智能表发送的所述智能表用户用量数据并将所述用量数据转发给所述采集器；

所述采集器，用于建立子网，为该所述子网下的所述智能表、所述子网中继器分配ID；接收所述集中器转发的所述抄读管理指令，并将所述抄读管理指令转发给该子网内的所述智能表、所述子网中继器；接收该所述子网内的智能表、子网中继器发送的所述智能表用户用量数据，并将所述智能表用户用量数据发送给所述集中器；其中，所述子网中包括所述智能表、所述子网中继器和采集器；

所述集中器，用于建立主网，并为子网分配子网ID；接收主站服务器发送的抄读管理指令，并将所述抄读管理指令转发给该主网内的所述智能表、采集器；接收该所述主网中的智能表、采集器发送的所述智能表用户用量数据，并将所述智能表用户用量数据转发给所述主站服务器；其中所述主网中包括采集器、所述主网中继器和所述集中器；

所述主网中继器，接收所述集中器发送的抄读管理指令，并将所述抄读管理指令转发给对应子网的采集器；接收所述智能表或所述采集器发送的所述智能表用户用量数据并将所述用量数据转发给所述集中器；

所述主站服务器，产生所述抄读管理指令，并将所述抄读管理指令发送给所述集中器；接收所述集中器转发的所述智能表用户用量数据，并对所述智能表用户用量数据进行分析管理。

2.根据权利要求1所述的一种无线智能表抄表系统,其特征在于，还包括手持终端，所述手持终端向所述智能表、所述子网中继器、所述采集器、所述集中器、所述主网中继器发送智能表用户用量数据抄读指令；接收所述智能表、所述子网中继器、所述采集器、所述集中器、所述主网中继器发送的所述智能表用户用量数据，并存储。

3.根据权利要求1或2所述的一种无线智能表抄表系统,其特征在于，所述智能表以周期T主动采集并上报所述智能表用户用量数据。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种无线智能表抄表系统,其特征在于，还包括网络监控器，用于监控所述抄读管理指令和/或所述智能表用户用量数据的传输。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种无线智能表抄表系统,其特征在于，所述智能表中还包括加密模块，所述加密模块用于对所述智能表用户用量数据进行加密得到加密后智能表用户用量数据；

所述主站服务器中还包括解密模块，所述解密模块用于对所述加密后智能表用户用量数据进行解密得到所述智能表用户用量数据。

6.根据权利要求2-5任一所述的一种无线智能表抄表系统,其特征在于，所述抄读管理指令和/或所述智能表用户用量数据抄读指令中包括子网ID。

7.根据权利要求6所述的一种无线智能表抄表系统,其特征在于，所述抄读管理指令和/或所述智能表用户用量数据抄读指令中还包括与子网ID相对应的子网下的所述智能表ID和/或所述子网中继器ID。

8.根据权利要求2-7任一所述的一种无线智能表抄表系统,其特征在于，所述智能表在接收到所述抄读管理指令和/或所述智能表用户用量数据抄读指令后被唤醒，开始采集用户的用量数据，将所述用量数据和智能表MAC地址打包为智能表用户用量数据并通过无线网络发送后，所述智能表转入休眠状态。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种无线智能表抄表系统,其特征在于，所述智能表还可以采集用户的使用状态。