CN107170224A - 一种智能家居智能电表无线抄表系统 - Google Patents

一种智能家居智能电表无线抄表系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种智能家居智能电表无线抄表系统，包括电表数据收发模块、通信模块和电表数据平台，所述电表数据收发模块采集和发送电表数据，通信模块将电表数据收发模块发送的电表数据传送至电表数据平台，所述电表数据平台用于对收到的电表数据进行汇总、存储处理，并提供查询服务。本发明采用电表数据收发模块、通信模块和电表数据平台相配合的形式，实现了电表数据的自动获取，省时省力，且便于用户查询。

Description

一种智能家居智能电表无线抄表系统
技术领域
本发明涉及电表管理技术领域，具体涉及一种智能家居智能电表无线抄表系统。
背景技术
传统的抄表收费方式基于人工进行抄表，存在的弊病越来越突出，入户难，管理费用高，抄表劳动强度大等问题越来越严重，改善现有的抄表收费方式也成了计量部门经营管理上的重要问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种智能家居智能电表无线抄表系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了一种智能家居智能电表无线抄表系统，包括电表数据收发模块、通信模块和电表数据平台，所述电表数据收发模块采集和发送电表数据，通信模块将电表数据收发模块发送的电表数据传送至电表数据平台，所述电表数据平台用于对收到的电表数据进行汇总、存储处理，并提供查询服务。
本发明的有益效果为：采用电表数据收发模块、通信模块和电表数据平台相配合的形式，实现了电表数据的自动获取，省时省力，且便于用户查询。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1本发明的结构框图；
图2是本发明电表数据平台的连接框图。
附图标记：
电表数据收发模块1、通信模块2、电表数据平台3、数据接收模块10、数据分析处理模块20、数据存储模块30、查询模块40。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1、图2，本实施例提供的一种智能家居智能电表无线抄表系统，包括电表数据收发模块1、通信模块2和电表数据平台3，所述电表数据收发模块1采集和发送电表数据，通信模块2将电表数据收发模块1发送的电表数据传送至电表数据平台3，所述电表数据平台3用于对收到的电表数据进行汇总、存储处理，并提供查询服务。
优选地，所述电表数据平台3包括数据接收模块10、数据分析处理模块20、数据存储模块30、查询模块40，所述数据接收模块10、数据存储模块30与所述数据分析处理模块20连接，所述查询模块40与所述数据存储模块30连接。
优选地，所述的电表数据收发模块1基于无线传感器网络进行电表数据的采集和发送，包括电表监测节点、主基站、辅基站，电表监测节点采集电表数据后路由至主基站，辅基站用于在电表监测区域内移动并截获电表监测节点路由中的电表数据，并将截获的电表数据发送至主基站，进而由主基站将电表数据发送至电表数据平台3；所述的电表监测节点随机部署于电表监测区域内，主基站固定设置，电表监测节点包括传感器单元、处理器单元、无线通信单元和能量供应单元，传感器单元用于采集电表数据；处理器单元控制整个电表监测节点的操作，存储和处理采集的电表数据；无线通信单元用于实现与其他电表监测节点和主基站、辅基站之间的通信。
本发明上述实施例采用电表数据收发模块1、通信模块2和电表数据平台3相配合的形式，实现了电表数据的自动获取，省时省力，且便于用户查询。
优选地，所述的电表监测节点分布式成簇，期间在电表监测节点中选取簇头节点时，具体执行：
(1)将电表监测节点到主基站的跳数距离作为电表监测节点的标识符，各电表监测节点向自身的邻居节点交互标识符信息，若电表监测节点的标识符最小，则成为候选簇头节点，否则成为簇成员节点；
(2)电表监测节点成为候选簇头节点后，延迟一定的时间，向通信范围内的电表监测节点发送“簇头节点竞选”消息，其中延迟的时间按照下列公式确定：
式中，delay(i)表示第i个候选簇头节点向通信范围内的电表监测节点发送“簇头节点竞选”消息的延迟时间，为第i个候选簇头节点竞争为候选簇头节点的持续时间，Tη为人为设定的“簇头节点竞选”消息传遍通信范围内的电表监测节点所需的时间，且Ei为第i个候选簇头节点的剩余能量值，Eij为第i个候选簇头节点的第j个邻居节点的剩余能量值，mi为第i个候选簇头节点具有的邻居节点数，分别为第i个候选簇头节点的可用内存、初始内存，λ1、λ2为设定的权值系数；
(3)若候选簇头节点成功发送“簇头节点竞选”消息，则该候选簇头节点竞选为簇头节点，若候选簇头节点成功在发送“簇头节点竞选”消息之前收到其他候选簇头节点的“簇头节点竞选”消息，则取消“簇头节点竞选”消息的发送，成为簇成员节点。
本优选实施例在进行簇头节点的选择时，使候选簇头节点延迟一定的时间发送“簇头节点竞选”消息，最终使得剩余能量较大、可用内存较优的候选簇头节点能够较早地发送“簇头节点竞选”消息，从而减少剩余能量较小、可用内存较差的候选簇头节点发送“簇头节点竞选”消息的数量，进一步降低了簇头节点选择的通信开销，节省智能家居智能电表无线抄表系统的网络能耗。
优选地，簇成员节点将采集的电表数据发送至簇头节点时，选择优选值最大的邻居节点作为下一跳转发节点，定义优选值的计算公式为：
式中，Sαβ表示第α个簇成员节点的第β个邻居节点，Q(Sαβ)表示Sαβ的优选值，Eαβ、分别表示Sαβ的剩余能量值、初始能量值，Kαβ→o表示Sαβ到主基站的跳数距离，表示Sαβ的位置，表示主基站的位置，表示距离Sαβ最近的簇头节点的位置，表示位置到位置之间的欧式距离，f(·)为取值函数，若则f(Eαβ-30％Eαβ0＝0，若Eαβ-30％Eαβ0≥0，则fEαβ-30％Eαβ0＝1。
本优选实施例中，簇成员节点进行转发节点选取时，综合考虑了距离和剩余能量因素，通过选择最大优选值对应的邻居节点作为下一跳转发节点，能够在保障电表数据成功转发的前提下获得到主基站的较短路径，同时尽量重叠电表数据转发的路径，减少通信开销，进一步节省电表数据收发模块1的网络能耗。
优选地，辅基站在监测区域内移动并截获路由中的电表数据时，具体执行：
(1)按照下列公式确定辅基站的初始停留位置，将初始停留位置与主基站直线连接形成的路径设定为辅基站的访问路径：
式中，表示主基站的位置，表示第v个簇头节点的位置，NC为簇头节点的数目；
(2)设发送电表数据的电表监测节点为活跃节点，辅基站移动到初始停留位置后，确定其邻居节点中是否存在活跃节点，若存在活跃节点，辅基站移动到活跃节点的几何中心位置后暂时停留，向活跃节点发送消息，通知活跃节点修改下一跳为辅基站，进而截获活跃节点的电表数据；
(3)若不存在活跃节点，辅基站继续沿着设定的访问路径移动距离，ξ根据实际情况确定，确定其邻居节点中是否存在活跃节点，若存在活跃节点，辅基站移动到活跃节点的几何中心位置后暂时停留，向活跃节点发送消息，通知活跃节点修改下一跳为辅基站，进而截获活跃节点的电表数据；
(4)重复(3)，直至辅基站到达主基站的位置。
本优选实施例设定辅基站的移动路线和电表数据截获方式，使得辅基站能够移动到合适的位置来截获电表数据，降低电表监测节点的负载，从而能够节省电表数据传输能耗，进一步平衡并减少电表数据收发模块1的网络负载。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种智能家居智能电表无线抄表系统，其特征是，包括电表数据收发模块、通信模块和电表数据平台，所述电表数据收发模块采集和发送电表数据，通信模块将电表数据收发模块发送的电表数据传送至电表数据平台，所述电表数据平台用于对收到的电表数据进行汇总、存储处理，并提供查询服务。
2.根据权利要求1所述的一种智能家居智能电表无线抄表系统，其特征是，所述电表数据平台包括数据接收模块、数据分析处理模块、数据存储模块、查询模块，所述数据接收模块、数据存储模块与所述数据分析处理模块连接，所述查询模块与所述数据存储模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种智能家居智能电表无线抄表系统，其特征是，所述的电表数据收发模块基于无线传感器网络进行电表数据的采集和发送，包括电表监测节点、主基站、辅基站，电表监测节点采集电表数据后路由至主基站，辅基站用于在电表监测区域内移动并截获电表监测节点路由中的电表数据，并将截获的电表数据发送至主基站，进而由主基站将电表数据发送至电表数据平台；所述的电表监测节点随机部署于电表监测区域内，主基站固定设置，电表监测节点包括传感器单元、处理器单元、无线通信单元和能量供应单元，传感器单元用于采集电表数据；处理器单元控制整个电表监测节点的操作，存储和处理采集的电表数据；无线通信单元用于实现与其他电表监测节点和主基站、辅基站之间的通信。
4.根据权利要求3所述的一种智能家居智能电表无线抄表系统，其特征是，所述的电表监测节点分布式成簇，期间在电表监测节点中选取簇头节点时，具体执行：
(1)将电表监测节点到主基站的跳数距离作为电表监测节点的标识符，各电表监测节点向自身的邻居节点交互标识符信息，若电表监测节点的标识符最小，则成为候选簇头节点，否则成为簇成员节点；
(2)电表监测节点成为候选簇头节点后，延迟一定的时间，向通信范围内的电表监测节点发送“簇头节点竞选”消息，其中延迟的时间按照下列公式确定：
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式中，delay(i)表示第i个候选簇头节点向通信范围内的电表监测节点发送“簇头节点竞选”消息的延迟时间，为第i个候选簇头节点竞争为候选簇头节点的持续时间，Tη为人为设定的“簇头节点竞选”消息传遍通信范围内的电表监测节点所需的时间，且Ei为第i个候选簇头节点的剩余能量值，Eij为第i个候选簇头节点的第j个邻居节点的剩余能量值，mi为第i个候选簇头节点具有的邻居节点数，分别为第i个候选簇头节点的可用内存、初始内存，λ1、λ2为设定的权值系数；
(3)若候选簇头节点成功发送“簇头节点竞选”消息，则该候选簇头节点竞选为簇头节点，若候选簇头节点成功在发送“簇头节点竞选”消息之前收到其他候选簇头节点的“簇头节点竞选”消息，则取消“簇头节点竞选”消息的发送，成为簇成员节点。
5.根据权利要求4所述的一种智能家居智能电表无线抄表系统，其特征是，辅基站在监测区域内移动并截获路由中的电表数据时，具体执行：
(1)按照下列公式确定辅基站的初始停留位置，将初始停留位置与主基站直线连接形成的路径设定为辅基站的访问路径：
<mrow> <mover> <mi>X</mi> <mo>&amp;RightArrow;</mo> </mover> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mover> <msub> <mi>x</mi> <mi>O</mi> </msub> <mo>&amp;RightArrow;</mo> </mover> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>v</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <msub> <mi>N</mi> <mi>C</mi> </msub> </msubsup> <mover> <msub> <mi>x</mi> <mi>v</mi> </msub> <mo>&amp;RightArrow;</mo> </mover> </mrow> <mrow> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <msub> <mi>N</mi> <mi>C</mi> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>
式中，表示主基站的位置，表示第v个簇头节点的位置，NC为簇头节点的数目；
(2)设发送电表数据的电表监测节点为活跃节点，辅基站移动到初始停留位置后，确定其邻居节点中是否存在活跃节点，若存在活跃节点，辅基站移动到活跃节点的几何中心位置后暂时停留，向活跃节点发送消息，通知活跃节点修改下一跳为辅基站，进而截获活跃节点的电表数据；
(3)若不存在活跃节点，辅基站继续沿着设定的访问路径移动距离，ξ根据实际情况确定，确定其邻居节点中是否存在活跃节点，若存在活跃节点，辅基站移动到活跃节点的几何中心位置后暂时停留，向活跃节点发送消息，通知活跃节点修改下一跳为辅基站，进而截获活跃节点的电表数据；
(4)重复(3)，直至辅基站到达主基站的位置。
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