CN106600941A - 一种低功耗无线自组网抄表系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低功耗无线自组网抄表系统，其包括多个表端、集中器及后台管理器，多个表端分别与集中器连结，后台管理器通过无线网路连结集中器，多个表端的至少一个与集中器间通过至少一个中继器连结，手持机分别与每一个表端、集中器或每一个中继器连结，设置每一个表端、集中器或每一个中继器的通信信道及参数，其中每一个表端、集中器、每一个中继器及手持机具有LoRa无线模块；其中集中器下达抄表命令，直接根据抄表命令对与集中器连结的表端进行抄表，或者集中器下达抄表命令至至少一个中继器，至少一个中继器根据抄表命令对与至少一个中继器连结的至少一个表端进行抄表。

Description

一种低功耗无线自组网抄表系统
技术领域
本发明涉及一种无线抄表的技术领域，尤其涉及一种低功耗无线自组网抄表系统。
背景技术
目前无线抄表系统常用的无线通信调制技术有FSK和LORA两种，FSK发展较早，LORA是进两年提出的技术，采用FSK调制技术的无线模块目前通信距离普遍较近，可视空旷距离约为300m-500m，由于城市环境复杂，其有效距离约为50m-150m，使得表端也必须互相路由，才能将数据传递给集中器，这就造成表端功耗高，通信失败率增大。
现阶段的无线抄表系统除了集中器需要市电供电外，众多的采集器也需要市电供电，很多安装环境无法找到合适的电源，造成安装困难，也使得后期的维护困难。
目前的无线抄表系统主要采用表端主动向采集器发送数据，无法实现对表端进行控阀等操作，采集器内部有两个无线模块，一个用于和表端通信，一个用于和集中器通信，分别采用不同的频点，因而实施较为复杂，并且数据是单个方向传输，无法双向传输。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种低功耗无线自组网抄表系统。
为了解决上述技术问题，本申请揭示了一种低功耗无线自组网抄表系统，其特征在于，包括多个表端、集中器及后台管理器，所述多个表端分别与所述集中器连结，所述后台管理器通过无线网路连结所述集中器，所述多个表端的至少一个与集中器间通过至少一个中继器连结，手持机分别与所述每一个表端、集中器或每一个中继器连结，设置所述每一个表端、集中器或每一个中继器的通信信道及参数，其中所述每一个表端、集中器、每一个中继器及手持机具有LoRa无线模块；其中所述集中器下达抄表命令，直接根据所述抄表命令对与所述集中器连结的表端进行抄表，或者所述集中器下达抄表命令至所述至少一个中继器，所述至少一个中继器根据所述抄表命令对与所述至少一个中继器连结的至少一个表端进行抄表。
根据本申请的一实施方式，上述每一个中继器与另一个中继器相互路由，所述每一个中继器具有多个父节点及多个子节点。
根据本申请的一实施方式，上述每一个表端、集中器及每一个中继器具有设置模式和工作模式，所述设置模式具有设置频点，所述工作模式具有工作频点，经触发，所述每一个表端、集中器及每一个中继器的频点切换为所述设置频点，其进入设置模式，所述手持机于预定设置时间内对所述每一个表端、集中器及每一个中继器进行参数设置；超过所述预定设置时间或完成参数设置后，所述每一个表端、集中器及每一个中继器的频点切换为所述工作频点，并进入所述工作模式。
根据本申请的一实施方式，上述每一个表端或中继器进入所述工作模式并进行侦听，于侦听过程中发现空中前导码，表端或中继器进入接收模式，判断数据信息是发往所述表端或中继器，则接收所述数据信息；或判断所述数据信息不是发往所述表端或中继器，则停止接收数据信息，所述表端或中继器进入休眠模式。
根据本申请的一实施方式，上述每一个表端或中继器进入所述工作模式并进行侦听，于侦听过程中未发现空中前导码，表端或中继器进入休眠模式。
根据本申请的一实施方式，上述每一个表端进入所述设置模式，并设定表端进入深度休眠模式的时间，所述集中器对所述每一个表端进行校时，所述每一个表端根据所述表端进入深度休眠模式的时间进入深度休眠模式。
根据本申请的一实施方式，上述每一个表端进入所述工作模式并进行侦听，于侦听过程中发现空中前导码，表端进入接收模式，判断数据信息是发往自身的，则接收数据信息；或判断数据信息不是发往自身的，则停止接收数据信息，所述表端进入休眠模式。
根据本申请的一实施方式，上述每一个表端进入所述工作模式并进行侦听，于侦听过程中未发现空中前导码，表端进入休眠模式。
根据本申请的一实施方式，上述每一个表端进入所述设置模式，并设定表端进入深度休眠模式的时间，所述集中器对所述每一个表端进行校时，所述每一个表端根据所述表端进入深度休眠模式的时间进入深度休眠模式。
根据本申请的一实施方式，上述每一个表端及中继器分别具有实时时钟，所述集中器对所述每一个表端及中继器进行校时。
根据本申请的一实施方式，上述每一个中继器采用载波监听多路访问/冲突检测协议。
根据本申请的一实施方式，上述每一个表端、集中器及每一个中继器分别具有多个信道，每一个信道带宽为250kHZ。
根据本申请的一实施方式，上述每一个表端及每一个中继器使用电池供电，所述集中器使用市电或太阳能供电。
与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：
本申请的低功耗无线自组网抄表系统采用LoRa无线模块达到低功耗、高可靠性、远距离、自组网、安装简便、维护成本低及双向数据传输等优点。
附图说明
图1为本申请一实施方式的低功耗无线自组网抄表系统的示意图。
图2为本申请一实施方式的低功耗无线自组网抄表系统的表端或中继器的第一工作时序图。
图3为本申请一实施方式的低功耗无线自组网抄表系统的表端或中继器的第二工作时序图。
图4为本申请一实施方式的低功耗无线自组网抄表系统的表端或中继器的第三工作时序图。
图5为本申请一实施方式的低功耗无线自组网抄表系统的表端的工作流程图。
具体实施方式
以下将以图式揭露本申请的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本申请。也就是说，在本申请的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
关于本文中所使用之“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本申请，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已。
请参阅图1，其是本申请一实施方式的低功耗无线自组网抄表系统1的示意图；如图所示，本申请提供一种低功耗无线自组网抄表系统1，其包括多个表端10、集中器11及后台管理器12。多个表端10分别与集中器11连结并双向通信，每一个表端10间并不相互连结。集中器11搜集每一个表端10的数据信息。集中器11具有全网通4G模块，后台管理器12通过4G无线网路连结集中器11，以获取集中器11所储存的每一个表端10的数据信息，同时存储并分析每一个表端10的数据信息。多个表端10的至少一个与集中器11间更可通过至少一个中继器13连结通信，以延长每一个表端10与集中器11间的通信距离。多个中继器13的至少二个中继器13可相互路由，最大支持六级路由，每个中继器13均可有多个父节点及多个子节点，保证低功耗无线自组网抄表系统1冗余通信，提高低功耗无线自组网抄表系统1的可靠性。本实施方式的低功耗无线自组网抄表系统1的运作主要由集中器11下达抄表命令，以直接根据抄表命令对表端10进行抄表或由至少一个中继器13根据抄表命令对表端10进行抄表，有别于先前的抄表系统是由表端主动发送数据，本实施方式的低功耗无线自组网抄表系统1可对表端10进行控制，避免信号冲突。
以本实施方式为例，图中上半部具有三个中继器13及三个表端10，靠近三个表端10的二个中继器13的一个同时分别与三个表端10连结，另一个与三个表端10的一者连结，也表示二个中继器13同时连结到同一个表端10。剩下的中继器13同时分别与二个中继器13连结，另与集中器11连结，其中每一个中继器13可储存多个表端地址，与三个表端10连结的中继器13内储存此三个表端10的地址，与一个表端10连结的中继器13内储存对应表端10的地址，然连结二个中继器13的中继器13也可储存三个表端10的地址。当集中器11下达抄表命令，由与集中器11连结的中继器13传递抄表命令至与三个表端10连结的二个中继器13，二个中继器13根据抄表命令分别对与其连结的至少一个表端10进行抄表，并将每一个表端10的数据信息储存于对应的中继器13的内部快闪记忆体。与三个表端10连结的二个中继器13采集三个表端10的数据信息，二个中继器13再将三个表端10的数据信息传送至与集中器11连结的中继器13，集中器11可对中继器13下达发送数据集抄命令，与集中器11连结的中继器13根据数据集抄命令直接转发三个表端10的数据信息至集中器11，降低整个系统的抄表时间。当然表端10也可不通过中继器13直接连接集中器11，集中器11直接对与其连结的表端10进行抄表，以获得对应的表端10的数据信息。
本实施方式的低功耗无线自组网抄表系统1更包括手持机14，手持机14可与每一个表端10、集中器11及每一个中继器13连结，并可设置每一个表端10、集中器11及每一个中继器13的通信信道及相关参数，且可以用于补充抄表。
其中每一个表端10、集中器11、每一个中继器13及手持机14内具有LoRa无线模块，有效降低其功耗，进而降低整体系统的功耗，本实施方式的中继器13仅具有单一个无线模块，与表端10、集中器11或手持机14连结采用同一频点，于使用上较为简便，如有相邻系统，可以采用分信道的方式(即频分复用FDMA)或者采用错开抄表时段及错开抄表日(即时分复用TDMA)来避免信号冲突。然每一个表端10及每一个中继器13采用载波监听多路访问/冲突检测协议(CASMA/CA)，避免每一个表端10与连结对应的表端10的中继器13间或相互路由的二个中继器13间产生信号冲突，并达到双向通信。每一个表端10、集中器11及每一个中继器13具有多个信道，每个信道带宽为250kHZ。每一个表端10及中继器13使用电池供电，集中器11使用市电或太阳能供电，避免系统安装环境中无法找到合适的电源而造成安装困难，也避免后期的维护困难。每一个表端10及中继器13具有高精度实时时钟，集中器11可对每一个表端10及中继器13进行校时。每一个表端10、集中器11及中继器13采用看门狗技术，提高整体系统的可靠性。本实施方式的后台管理器12采用浏览器/服务器架构(B/S)，手持机14使用WINCE6.0系统或安卓系统。
每一个表端10、集中器11及每一个中继器13具有设置模式和工作模式，设置模式具有设置频点，工作模式具有工作频点，经触发后，每一个表端10、集中器11或每一个中继器13的频点自动切换为设置频点，先进入设置模式，可于预定设置时间内用手持机14对每一个表端10、集中器11或每一个中继器13进行参数设置；若超过预定设置时间或设置完成后，每一个表端10、集中器11或每一个中继器13的频点自动切换为工作频点，每一个表端10、集中器11或每一个中继器13进入工作模式。
每一个表端10及中继器13的LoRa无线模块具有侦听功能，在一定周期内侦听到是否有空中前导码，请一并参阅图2及图3，其是本申请一实施方式的低功耗无线自组网抄表系统1的表端10或中继器13的第一工作时序图及第二工作时序图；如图所示，若有侦听到空中前导码，每一个表端10或中继器13切换为接收模式。当每一个表端10或中继器13进入接收模式时，使用快速地址匹配算法判断数据信号是否发往表端10或中继器13，若判断为不是发往表端10或中继器13，则切换为休眠模式，停止接收剩下的数据信息。若判断为是发往表端10或中继器13，则持续为接收模式，并接收剩下的数据信息。再一并参阅图4，其是本申请一实施方式的低功耗无线自组网抄表系统1的表端10或中继器13的第三工作时序图；如图所示，若无侦听到空中前导码，每一个表端10或中继器13切换为休眠模式。
然每一个表端10可进入设置模式设定表端10进入深度休眠模式的时间，在深度休眠模式时，表端10的LoRa无线模块不会进行侦听，只负责数据信息的采集。此时，集中器11及与其连结的中继器13无法向表端10下达命令。如果集中器11当天未向表端10发送校时命令时，表端10当天不会进入深度休眠模式；如果集中器11当天向表端10发送校时命令时，表端10当天会依据深度休眠模式的设定时间进入深度休眠模式，表端10于深度休眠模式时较其于休眠模式更为省电。
请一并参阅图5，其是本申请一实施方式的低功耗无线自组网抄表系统1的表端10的工作流程图；如图所示，表端10被实时时钟唤醒，表端10退出休眠模式并进入正常工作模式；表端10开始检查当前时间是否是深度休眠模式的设定时间，如果是，则检查当天是否被集中器11校时，如果被校时，表端10进行数据采样及开启实时时钟唤醒功能，然后重新进入休眠模式；如果当前时间不是深度休眠模式的设定时间，表端10则进行侦听，如果侦听过程中发现空中前导码，表端10进入接收模式，运行快速地址匹配算法判断数据信息是否是发往表端10，如果是，则接收剩下数据信息，同时处理通信命令、数据采集及开启实时时钟唤醒，然后进入休眠模式。如果否，则停止接受剩下数据，同时进行数据采样及开启实时时钟唤醒功能，然后进入休眠模式。
综上所述，本申请的一或多个实施方式中，本申请的低功耗无线自组网抄表系统采用LoRa无线模块达到低功耗、高可靠性、远距离、自组网、安装简便、维护成本低及双向数据传输等优点。
上所述仅为本申请的实施方式而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种低功耗无线自组网抄表系统，其特征在于，包括多个表端、集中器及后台管理器，所述多个表端分别与所述集中器连结，所述后台管理器通过无线网路连结所述集中器，所述多个表端的至少一个与集中器间通过至少一个中继器连结，手持机分别与所述每一个表端、集中器或每一个中继器连结，设置所述每一个表端、集中器或每一个中继器的通信信道及参数，其中所述每一个表端、集中器、每一个中继器及手持机具有LoRa无线模块；其中所述集中器下达抄表命令，直接根据所述抄表命令对与所述集中器连结的表端进行抄表，或者所述集中器下达抄表命令至所述至少一个中继器，所述至少一个中继器根据所述抄表命令对与所述至少一个中继器连结的至少一个表端进行抄表。
2.根据权利要求1所述的低功耗无线自组网抄表系统，其特征在于，每一个中继器与另一个中继器相互路由，所述每一个中继器具有多个父节点及多个子节点。
3.根据权利要求1所述的低功耗无线自组网抄表系统，其特征在于，所述每一个表端、集中器及每一个中继器具有设置模式和工作模式，所述设置模式具有设置频点，所述工作模式具有工作频点，经触发，所述每一个表端、集中器及每一个中继器的频点切换为所述设置频点，其进入设置模式，所述手持机于预定设置时间内对所述每一个表端、集中器及每一个中继器进行参数设置；超过所述预定设置时间或完成参数设置后，所述每一个表端、集中器及每一个中继器的频点切换为所述工作频点，并进入所述工作模式。
4.根据权利要求3所述的低功耗无线自组网抄表系统，其特征在于，所述每一个表端或中继器进入所述工作模式并进行侦听，于侦听过程中发现空中前导码，表端或中继器进入接收模式，判断数据信息是发往所述表端或中继器，则接收所述数据信息；或判断所述数据信息不是发往所述表端或中继器，则停止接收所述数据信息，所述表端或中继器进入休眠模式。
5.根据权利要求3所述的低功耗无线自组网抄表系统，其特征在于，所述每一个表端或中继器进入所述工作模式并进行侦听，于侦听过程中未发现空中前导码，表端或中继器进入休眠模式。
6.根据权利要求3所述的低功耗无线自组网抄表系统，其特征在于，所述每一个表端进入所述设置模式，并设定表端进入深度休眠模式的时间，所述集中器对所述每一个表端进行校时，所述每一个表端根据所述表端进入深度休眠模式的时间进入深度休眠模式。
7.根据权利要求6所述的低功耗无线自组网抄表系统，其特征在于，所述每一个表端及中继器分别具有实时时钟，所述集中器对所述每一个表端及中继器进行校时。
8.根据权利要求1所述的低功耗无线自组网抄表系统，其特征在于，所述每一个中继器采用载波监听多路访问/冲突检测协议。
9.根据权利要求1所述的低功耗无线自组网抄表系统，其特征在于，所述每一个表端、集中器及每一个中继器分别具有多个信道，每一个信道带宽为250kHZ。
10.根据权利要求1所述的低功耗无线自组网抄表系统，其特征在于，所述每一个表端及每一个中继器使用电池供电，所述集中器使用市电或太阳能供电。
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