CN105788218A - 无线抄表系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无线抄表系统，能够避免布线、节省成本。所述系统包括：基表、采集器、集中器和服务器，所述服务器位于公网，通过3G/4G网络与所述集中器进行通信，所述采集器使用电池供电，所述集中器、采集器和基表三者之间利用470MHz频段进行无线通信，并将无线通信设置在2个频点上，所述集中器的无线工作频率设置为第一频点；所述基表的无线工作频率设置为第二频点；所述采集器的无线工作频率默认设置为所述第一频点，其工作频率可以在所述第一频点和第二频点之间切换。

Description

无线抄表系统

技术领域

本发明涉及无线信息传输领域，特别涉及一种智能抄表系统。

背景技术

传统的抄表系统一般由基表(如温度表、水表、气表等)、采集器、集中器和服务器4大部分组成。其中，基表通过无线433或是470与采集器进行通信，基表主动将自身的计量数据传到采集器中，集中器通过485总线与采集器进行通信，将采集器采集到的数据收集到集中器上，集中器通过3G/4G网络连入公网与服务器通信，将采集到的数据上传到服务器。

传统的方法通过485总线传输数据，在实施过程中不可避免地遇到布线难、施工成本高、调试不方便等问题，因此，基于无线的抄表系统孕育而生，其特点是基表、采集器、集中器三者之间都使用无线进行通信。

大多数现有无线抄表系统中，采集器都使用电源供电，无法避免布线的困扰，需要对线路进行维护。如图1所示为现有的一种抄表系统的示意图，现有技术在基表数据采集的实现上使用了电源供电和485总线的通信方案，该方案设计简单，避免了低功耗设计的技术难题，但其要求现场布设专用电源线和485数据线，增加了施工成本，增加了调试和维护难度。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种无线抄表系统，能够避免布线、节省成本。

本发明实施例提出一种无线抄表系统，包括：

基表、采集器、集中器和服务器，

所述服务器位于公网，通过3G/4G网络与所述集中器进行通信，所述采集器使用电池供电，所述集中器、采集器和基表三者之间使用470MHz频段进行无线通信，所述集中器的无线工作频率设置为第一频点；所述基表的无线工作频率设置为第二频点；所述采集器的无线工作频率默认设置为所述第一频点，其工作频率可以在所述第一频点和第二频点之间切换；

所述集中器将所述采集器唤醒，唤醒结束后，向所述采集器发送切换指令；

所述采集器根据所述切换指令将无线工作频率切换至所述第二频点，在规定的采集时间内接收对应的基表主动上传的基表数据，接收完毕后，自动将无线工作频率切换至所述第一频点，等待所述集中器进行数据采集；

所述集中器计算基表数据采集等待时间结束时，开始对所述采集器的数据进行采集，每个采集器上的数据采集完毕时，发送休眠指令，令其休眠，最后，由集中器将采集到的数据上传至所述服务器。

本发明实施例提供的无线抄表系统，使用自动抄表方式替代人工抄表，直接降低了抄表的劳动强度，解决上门抄表困难的问题，提高了抄表的效率，节省了人力成本，更符合人性化要求；集中器、采集器、基表三者之间全部使用无线通信，利用无线通信方式替代传统的有线通信方式，避免了工程上布线困难、施工和维护成本高的问题；采集器使用电池供电，采用电池供电方案替代传统的电源供电方案，解决了现场安装维护、不方便的问题，主要表现为取电难、电源布线施工和维护成本高。

附图说明

图1为现有抄表系统的部分结构示意图；

图2为本发明一种无线抄表系统一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参看图1，本实施例公开一种无线抄表系统，包括：

基表1、采集器2、集中器3和服务器4，

所述服务器4位于公网，通过3G/4G网络与所述集中器3进行通信，所述采集器2使用电池供电，所述集中器3、采集器2和基表1三者之间使用470MHz频段进行无线通信，所述集中器3的无线工作频率设置为第一频点；所述基表1的无线工作频率设置为第二频点；所述采集器2的无线工作频率默认设置为所述第一频点，其工作频率可以在所述第一频点和第二频点之间切换；

一个采集器可以与多个基表进行通信，同时也可以与多个采集器进行通信，即采集器可以实现多跳的方式将数据传送到集中器，

本发明实施例中，集中器一般安装在楼层中间位置，3G信号较好的地方；集中器和采集器的无线工作在同一个频点时，组成一个无线局域网，此时采集器处于命令等待状态；采集器与基表的无线工作在同一频点时，组成一个基表数据采集网络，此时采集器处于基表数据采集状态；其中，采集器一般安装在楼道位置，与各基表位置相对较近的地方，无线通信设置在2个信道上，将集中器与采集器的通信、采集器与基表的通信分开，以避免数据冲撞的问题。基表在一个信道上周期性的打开无线，并主动向采集器发送计量数据，相对于基表使用唤醒功能的系统而言，具有更快的响应速度，更节能，因为通过唤醒来实现的方案，要对无线进行频繁的开关操作，不利于电池供电。

所述集中器3向所述服务器4申请充值控制指令，并在接收到所述服务器4回复的充值控制指令后，将所述采集器2唤醒，唤醒结束后，对所述采集器2的状态进行采集同时校正时间，状态采集完毕之后，将所述充值控制指令传送给所述采集器2，指令传送完毕之后向所述采集器2发送切换指令，之后，将所述采集器2的状态上传至所述服务器4，其中，所述切换指令用以使所述采集器2将无线工作频率切换至所述第二频点；

集中器的唤醒等待时间与网络规模有关；近的采集器先收到唤醒指令，先被唤醒，再转发唤醒指令，唤醒其周边的采集器，如是循环，每个采集器仅转发唤醒指令一次，

集中器从近及远地对采集器的状态进行采集，每个采集器最多有3次重采机会，采集状态完毕之后，开始传送充值控制指令，这里要计算出每个基表与采集器的对应关系，否则指令无法正确下发到基表，指令下发完毕之后，从远及近地发送切换指令，将采集器设置为基表数据采集状态，然后，将采集器状态上传到服务器。集中器上使用不同的采集顺序，以保证最短的时间内完成数据传送，比其他方案更加省电，适用于电池供电场合；因为唤醒总是近的先被唤醒，因此采集状态时，其最佳顺序是从近及远的，近的设备是在采集过程中充当着路由的角色，因此，切换和休眠的顺序是逆向的，

所述采集器2切换至第二频点后，在规定的采集时间内接收对应的基表1主动上传的基表1数据，并回复基表，若有充值控制指令，则将所述充值控制指令一起回复给对应的基表1，基表1收到回复数据，按数据内部时间进行校时，采集时间结束后，自动将无线工作频率切换至所述第一频点，等待所述集中器3进行数据采集；

基表依据自己记录的时间和分时ID计算出数据发送的时间点，时间一到开始向采集器发送数据；采集器收到数据之后对其ID进行判断并决定是否回复数据(充值指令包含在内)，判断过程为：如果ID是与采集器有对应采集关系的基表的ID，则回复数据，否则，不回复数据；基表与采集器之间存在绑定和解绑关系，绑定即基表发送指定地址的数据，解绑即基表发送广播数据，由于采集器存放数据有限，因此设置一个最大连接数，并动态维护这个连接列表，基表若在分配的时间内没有接收到采集器回复的数据，则在调整时间内随机再发送一次；如果多次没有收到回复，则基表自动解除绑定关系，

基表与采集器的通信中，使用分时重传机制，即每个基表都有自己固定分配的时间片(如每个2秒)，如果在这个时间片内没有完成数据交互，在一个叫调整时间的区域内，随机地发启一次通信，

为了保证能在一次采集就显示是否充值成功，设计了两个周期的采集时间，即采集器在基表数据采集状态停留的时间是2个周期，一个基表最多能发送4次数据，

采集器上使用切换指令进行通信信道切换，采集器在规定的采集时间内完成数据采集，采集完后，自动切换回与集中器通信的信道，等待集中器采集数据，

所述集中器3计算基表数据采集等待时间结束时，开始对所述采集器2的数据进行采集，采集完毕时，发送休眠指令，最后，由集中器将采集到的数据上传至所述服务器4；

集中器与采集器的数据通信顺序：对于采集器状态的采集，从近至远采集；进行切换时，由远及近切换，为了增强稳定性，在每次切换完成后，都将结束时间保存下来，以便在意外重启时，可以恢复数据采集过程；收集采集器中的基表数据时，由远及近收集，收集完一个则休眠一个采集器，每个采集器最多有3次重传机会，

为了保证服务器的指令能正确下发到对应基表上，集中器上动态维护一个对应关系列表，每次采集都会更新并保存以便重启时使用。

将分时通信机制与数据重传机制结合，能够提高数据通信的可靠性，让设备尽可能在预分配的时间内完成与采集器的通信。

此外，现有无线抄表系统中，部分使用电池供电的方案，将所有无线设备设计到一个频点上进行通信，并采用全唤醒的方式进行数据采集，为了保证设备能及时被唤醒，所有设备都要频繁地开关无线，以监听唤醒数据，从而使无线大部分时间都处于打开状态，功耗明显增加，无法保证电池的使用寿命。因此，现有的方案将采集周期拉得特别长，甚至一个月采集一次，无法满足实时性要求，如在线充值的问题。

本实施例提供的无线抄表系统，使用自动抄表方式替代人工抄表，直接降低了抄表的劳动强度，解决上门抄表困难的问题，提高了抄表的效率，节省了人力成本，更符合人性化要求；集中器、采集器、基表三者之间全部使用无线通信，利用无线通信方式替代传统的有线通信方式，避免了工程上布线困难、施工和维护成本高的问题；采集器使用电池供电，采用电池供电方案替代传统的电源供电方案，解决了现场安装维护、不方便的问题，主要表现为取电难、电源布线施工和维护成本高；通过向服务器申请充值控制指令并下发给基表能够实现在线充值，易于实现，成本较低。

可选地，在本发明无线抄表系统的另一实施例中，所述无线通信分为2个频点，第一频点为475MHz，第二频点为472MHz。

可选地，在本发明无线抄表系统的另一实施例中，所述集中器在向所述服务器申请充值控制指令之前，向所述服务器发送心跳，所述服务器接收到心跳之后，对所述集中器的ID进行校验，通过则接受请求，否则拒绝并断开连接，其中，所述心跳携带有所述集中器的ID。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (9)

1.一种无线抄表系统，包括基表、采集器、集中器和服务器，其特征在于，

所述服务器位于公网，通过3G/4G网络与所述集中器进行通信，所述采集器使用电池供电，所述集中器、采集器和基表三者之间使用470MHz频段进行无线通信，所述集中器的无线工作频率设置为第一频点；所述基表的无线工作频率设置为第二频点；所述采集器的无线工作频率默认设置为所述第一频点，其工作频率可以在所述第一频点和第二频点之间切换；

所述集中器将所述采集器唤醒，唤醒结束后，向所述采集器发送切换指令；

所述采集器根据所述切换指令将无线工作频率切换至所述第二频点，在规定的采集时间内接收对应的基表主动上传的基表数据，接收完毕后，自动将无线工作频率切换至所述第一频点，等待所述集中器进行数据采集；

所述集中器计算基表数据采集等待时间结束时，开始对所述采集器的数据进行采集，每个采集器上的数据采集完毕时，发送休眠指令，令其休眠，最后，由集中器将采集到的数据上传至所述服务器。

2.根据权利要求1所述的无线抄表系统，其特征在于，所述无线通信分为2个频点，第一频点为475MHz，第二频点为472MHz。

3.根据权利要求1所述的无线抄表系统，其特征在于，所述基表与采集器的通信中，使用分时重传机制。

4.根据权利要求1所述的无线抄表系统，其特征在于，所述集中器在将所述采集器唤醒之前，向所述服务器申请充值控制指令，并在接收到所述服务器回复的充值控制指令后，将所述采集器唤醒，唤醒结束后，对所述采集器的状态进行采集，状态采集完毕之后，将所述充值控制指令传送给所述采集器，指令传送完毕之后向所述采集器发送切换指令，之后，将所述采集器的状态上传至所述服务器，

所述采集器接收所述基表数据，并将所述充值控制指令发送给对应的基表。

5.根据权利要求1所述的无线抄表系统，其特征在于，所述集中器在向所述服务器申请充值控制指令之前，向所述服务器发送心跳，所述服务器接收到心跳之后，对所述集中器的ID进行校验，通过则接受请求，否则拒绝并断开连接，其中，所述心跳携带有所述集中器的ID。

6.根据权利要求1所述的无线抄表系统，其特征在于，所述集中器，用于向最近的采集器发送唤醒指令，所述最近的采集器收到唤醒指令先被唤醒，再转发唤醒指令，唤醒其周边的采集器，如是循环，每个采集器仅转发唤醒指令一次。

7.根据权利要求6所述的无线抄表系统，其特征在于，所述集中器，用于从近及远地对采集器的状态进行采集。

8.根据权利要求7所述的无线抄表系统，其特征在于，所述集中器，用于从远及近地向所述采集器发送切换指令。

9.根据权利要求8所述的无线抄表系统，其特征在于，所述集中器，用于收集采集器中的基表数据时，由远及近收集，收集完一个则休眠一个采集器。