CN107886696A - 一种连接无线信号盲区节点实现抄表的方法 - Google Patents

Abstract

一种连接无线信号盲区节点实现抄表的方法，将无线信号盲区中通信失效的微功率无线通信节点采用具有电力线载波通信单元和微功率无线通信单元的双模通信模块进行替换，双模通信模块在接收到数据后根据不同的情况选择发送数据的通信信道，如果是被动返回数据给发送节点的，将根据接收数据的信道原路返回数据帧；如果是中继发送数据给其他节点的或者主动上报数据，将利用邻居节点表找到目的节点与该双模通信信道的不同通信方式的成功通信次数决定发送信道，哪个通信信道的成功通信次数多就采用哪种通信信道发送。当邻居表中没有该节点或者不同通信信道的成功通信次数相等时，将优先采用无线通信信道发送，从而提高发送接收成功率。

Description

一种连接无线信号盲区节点实现抄表的方法

技术领域

本发明属于电力通信技术领域，尤其涉及一种利用电力线载波通信连接无线信号盲区节点的抄表方法。

背景技术

电力抄表系统一般由电能表、采集器、集中器、数据传输信道、主站系统组成。随着国网、南网公司电力用户用电信息采集系统建设的全面展开，微功率无线通信模式因具有通信速率高、成本低、安装便利等优点，逐渐成为集中器下行数据采集通道的主流方式之一。在将微功率无线通信模式普及应用的过程中发现，大型遮挡物或者密封环境容易阻碍微功率无线信号的传输，尤其在城区楼宇密集和地下室等环境对微功率无线信号的传播带来严重影响，甚至会导致数据信号传输的失败。

为了克服单一通信方式带来的通信不稳定的问题，近年来市场上出现了可以实现双模通信的抄表系统或集抄装置，利用具有双模通信方式的电能表或中继器根据现场情况选择不同的通信信道进行数据传送，以保证通信的稳定性。例如专利号为201520609414.4的中国实用新型专利公开的一种基于OFDM电力线载波和无线的双模抄表系统，该抄表系统中包括了双模采集器和双模集中器，双模采集器与电能表相连以采集电能表数据，双模集中器与主站相连并采集双模采集器的数据；该抄表系统结合OFDM电力线载波和微功率无线两种通信方式，根据现场环境的不同选择优质信道传输数据，避免了单一通道出现故障采集失败的弊端。专利号为201620492441.9的中国实用新型专利公开了一种基于电力线载波和微功率无线的双模通信系统，该系统通过设置双模转换器，以电力线宽带载波为主、微功率无线为辅，在电力线宽带载波不能正常通信时自动选择微功率无线通道进行通信，待电力线宽带载波通信恢复正常后，自动切换回电力线宽带载波通信，使从设备与主载波通信模块间的通信不受电力线载波通信环境的影响，提高通信成功率。专利号为201620808825.0的中国实用新型专利公开的一种低压电力线载波集抄装置，其通过在电力线载波通信失败的电能表端设置基于电力线载波通信和微功率无线通信方式的载波无线中继器，解决电力线载波通信不通畅时无法传输数据的问题，提高了通信效率和可靠性。

此外，人们还提出了各种利用具有双模通信模式的硬件设备来提高抄表成功率的方法。例如公开号为CN106160790A的中国发明专利申请公开了一种电力线载波与微功率无线融合安全通信的方法，该方法将电力线载波信道和微功率无线信道进行融合通信收发数据报文，根据电力线载波信道和微功率无线信道的信道质量选择收发数据报文的信道，当电力线载波信道和微功率无线信道的信道质量均低时，发送端通过电力线载波信道和微功率无线信道分别独立发送相同的数据报文，接收端检测两种信道的信道质量，选择信道质量相对较高的信道接收数据报文，当电力线载波信道和微功率无线信道的信道质量均高时，发送端将一部分数据报文通过电力线载波信道发送，另一部分数据报文通过微功率无线信道发送，接收端分别接收两个信道的数据报文并合并成的完整的数据报文，当传输数据的电力线载波信道的信道质量变差时，切换到所述微功率无线信道进行断点续传，当传输数据的微功率无线信道的信道质量变差时，切换到所述电力线载波信道进行断点续传。通过三种工作模式来提高通信可靠性。

公开号为CN105118258A的中国发明专利申请公开了一种具有双模通信智能电能表的集中抄表组网方法，集中器选择不同的通信方式向双模通信智能电脑表发送抄读通信指令，并接受返回的抄表数据，以解决现有技术电能表双模通信易造成信号拥堵的问题。

以上系统或方法都可以在一定程度上实现提高抄表成功率的目的，但必须采用双模集中器和双模采集器，由双模集中器确定采用哪种信道发送数据来实现，但无法适用于现有无线集中器和无线采集器的环境，如果全部更换为双模集中器或双模采集器，无疑增加了很多额外的成本，不利于推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于现有无线集中器和无线采集器的使用环境的抄表方法，可以最小的代价提高无线台区信号盲区节点的抄表成功率。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种连接无线信号盲区节点实现抄表的方法，将无线信号盲区中通信失效的微功率无线通信节点采用具有电力线载波通信单元和微功率无线通信单元的双模通信模块进行替换，抄表步骤如下：

S101、位于无线信号盲区内节点处的双模通信模块检查自身是否有数据要发送，当该双模通信模块检查到有数据要发送时，分析数据是否是主动上报或中继转发或被动向上一级发送节点返回数据，如果是主动上报或中继转发则执行步骤S104，如果是被动返回数据则执行步骤S102；

S102、当双模通信模块从无线通信信道或电力线载波信道侦听到数据后，判断是否要向发送节点返回数据，如果是，则执行步骤S103，否则执行步骤S104；

S103、判断数据是否是在电力线载波信道侦听到的，如果是则执行步骤S105，否则执行步骤S107；

S104、在该双模通信模块的在线邻居节点表中寻找是否存在目的节点，如果是则执行步骤S106，否则执行步骤S107；

S105、通过电力线载波信道向目的节点发送数据，同时启动计时器，在预设时间内监听目的节点是否向外发送数据，如果在预设时间内监听到目的节点向外发送数据，则执行步骤S108，如果在预设时间内没有监听到目的节点向外发送数据则结束抄表；

S106、将在线邻居节点表中该双模通信模块与目的节点之间两种通信方式的通信成功次数进行对比，如果电力线载波通信方式的通信成功次数大于微功率无线通信方式的通信成功次数则执行步骤S105，否则执行步骤S107；

S107、通过无线通信信道向目的节点发送数据，同时启动计时器，在预设时间内监听目的节点是否向外发送数据，如果在预设时间内监听到目的节点向外发送数据，则执行步骤S109，否则执行步骤S110；

S108、记录并更新双模通信模块与目的节点之间的电力线载波通信成功次数，结束抄表；

S109、记录并更新双模通信模块与目的节点之间的无线通信成功次数，结束抄表。

更具体的，在线邻居节点表中记录了该双模通信模块与各邻居节点间不同通信模式各自的成功通信次数。

更具体的，在线邻居节点表中记录的成功通信次数是累加的，当某个通信信道的成功通信次数达到存储上限时，则将两种通信模式的成功通信次数同时除以2。

由以上技术方案可知，本发明将无线信号盲区中的无线通信节点采用具有电力线载波通信和微功率无线通信功能的双模通信模块代替，在双模通信模块在接收到数据后根据不同的情况选择发送数据的通信信道，如果是返回数据给发送节点的将根据接收数据的信道原路返回数据帧，如果是中继发送数据或者主动上报数据，则利用邻居节点表找到目的节点与该双模通信信道的不同通信方式的成功通信次数选择通信质量优的发送信道发送，其余情况将优先采用无线通信信道发送。本发明方法能自适应选择不同的信道发送数据，极大地降低了发送次数和时间，保证了通信稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为抄表网络现场环境的模型图；

图2为在线邻居节点表的示意图；

图3为本发明方法的流程图。

具体实施方式

为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本发明实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。

微功率无线通信因通信速率快、实时性高，而且不受电力线路的约束，目前已普遍应用于智能电网低压集抄系统中。但是微功率无线通信容易受到使用环境的影响，当信号受到阻挡时会存在信号盲区，导致信号无法传输。为了解决无线抄表网络存在的这一问题，本发明提出了一种利用电力线载波通信连接无线信号盲区节点的抄表方法，该方法的核心思想是：将无线信号盲区中通信失效的微功率无线通信节点采用具有电力线载波通信单元和微功率无线通信单元的双模通信模块进行替换，通过自主选择通信信道畅通的通信方式实现与无线信号盲区节点的连接，保证数据传输的稳定性。

如图1所示，图1所示的抄表网络包括路由(中心节点)以及若干节点A、B、C、D、I、J，节点之间形成不同中继深度的网络。当网络中有节点的无线通信链路断开时就会形成无线信号盲区，例如，图1中当节点A、B之间的无线通信链路断开时，节点B、C、D就会形成通信盲区，为了连接无线信号盲区的节点，将节点A、B上的微功率无线通信模块更换为具有电力线载波通信单元和微功率无线通信单元的双模通信模块，本发明所使用的双模通信模块为市场上销售的产品。

每个双模通信模块中都存储有一份在线邻居节点表(图2)，在线邻居节点表中记录了该双模通信模块与各邻居节点间不同通信模式(电力线载波模式和微功率无线通信模式)各自的成功通信次数。成功通信次数是累加的，当某个通信信道的成功通信次数达到存储上限时，则将两种通信模式的成功通信次数同时除以2，以保证比例不变。

抄表网络中，当节点接收到数据时必然会将接收到的数据发送出去，当双模通信模块通过某个通信信道发送数据给目的节点时，通过启动计时器，在预设时间内监听目的节点是否有数据发出，如果有则说明两者间的通信成功，令该通信信道的成功通信次数加一，通过统计两种通信方式的通信成功次数得到两种通信方式的信道占比。在中继转发数据或主动上报数据时，双模通信模块根据在线邻居节点表中目的节点的信道占比决定通过哪个通信信道发送数据，若在线邻居节点表中没有目的节点或两种通信方式的信道占比相同时，优先采用微功率无线通信方式发送。当向上一级节点返回数据时，采用在哪个通信信道收到数据就采用哪个通信信道返回数据的原则发送数据。

图3为本发明方法的流程图，下面结合图3对本发明方法进行详细说明，如图3所示，本发明方法包括以下步骤：

S101、位于无线信号盲区内节点处的双模通信模块检查自身是否有数据要发送，当该双模通信模块检查到有数据要发送时，先分析数据是主动上报还是中继转发还是被动向上一级发送节点返回数据，如果是主动上报或中继转发则执行步骤S104，如果是被动返回数据则执行步骤S102；

S102、当双模通信模块从无线通信信道或电力线载波信道侦听到数据后，判断是否要向发送节点返回数据，如果是，则执行步骤S103，否则执行步骤S104；

S103、判断数据是否是在电力线载波信道侦听到的，如果是则执行步骤S105，否则执行步骤S107；

S104、在该双模通信模块的在线邻居节点表中寻找是否存在目的节点，如果是则执行步骤S106，否则执行步骤S107；

S105、通过电力线载波信道向目的节点发送数据，同时启动计时器，在预设时间内监听目的节点是否向外发送数据，如果在预设时间内监听到目的节点向外发送数据，则执行步骤S108，如果在预设时间内没有监听到目的节点向外发送数据则结束抄表；

S106、将在线邻居节点表中该双模通信模块与目的节点之间两种通信方式的通信成功次数进行对比，如果电力线载波通信方式的通信成功次数大于微功率无线通信方式的通信成功次数则执行步骤S105，否则执行步骤S107；

S107、通过无线通信信道向目的节点发送数据，同时启动计时器，在预设时间内监听目的节点是否向外发送数据，如果在预设时间内监听到目的节点向外发送数据，则执行步骤S109，否则执行步骤S110；

S108、记录并更新双模通信模块与目的节点之间的电力线载波通信成功次数，结束抄表；

S109、记录并更新双模通信模块与目的节点之间的无线通信成功次数，结束抄表。

在步骤S101中，双模通信模块在接收到数据后根据不同的情况选择发送数据的通信信道，如果是被动返回数据给发送节点的，将根据接收数据的信道原路返回数据帧；如果是中继发送数据给其他节点的，或者主动上报数据，将利用邻居节点表找到目的节点与该双模通信信道的不同通信方式的成功通信次数决定发送信道，哪个通信信道的成功通信次数多就采用哪种通信信道发送。当邻居表中没有该节点(如目的地址为广播地址)，或者不同通信信道的成功通信次数相等时，将优先采用无线通信信道发送。

本发明方法中采用无线通信信道发送数据时会同时启动定时器，当定时器时间到，没有监听到目的节点有数据发出的，并且该发送数据不属于返回数据给发送节点的，那么将采用电力线载波信道再次发送数据，并同时启动定时器，用于监听目的节点是否有数据发出，记录成功次数。

本发明利用电力线载波通信连接无线抄表网络中的信号盲区节点，并通过记录邻居节点的电力线载波和无线通信成功率次数，在发送数据时，对比邻居节点表中的目的节点的不同信道占比来决定用哪个信道发送，以此来减少发送次数，提高发送接收成功率。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (3)

1.一种连接无线信号盲区节点实现抄表的方法，其特征在于：将无线信号盲区中通信失效的微功率无线通信节点采用具有电力线载波通信单元和微功率无线通信单元的双模通信模块进行替换，抄表步骤如下：

S101、位于无线信号盲区内节点处的双模通信模块检查自身是否有数据要发送，当该双模通信模块检查到有数据要发送时，分析数据是否是主动上报或中继转发或被动向上一级发送节点返回数据，如果是主动上报或中继转发则执行步骤S104，如果是被动返回数据则执行步骤S102；

S102、当双模通信模块从无线通信信道或电力线载波信道侦听到数据后，判断是否要向发送节点返回数据，如果是，则执行步骤S103，否则执行步骤S104；

S103、判断数据是否是在电力线载波信道侦听到的，如果是则执行步骤S105，否则执行步骤S107；

S104、在该双模通信模块的在线邻居节点表中寻找是否存在目的节点，如果是则执行步骤S106，否则执行步骤S107；

S105、通过电力线载波信道向目的节点发送数据，同时启动计时器，在预设时间内监听目的节点是否向外发送数据，如果在预设时间内监听到目的节点向外发送数据，则执行步骤S108，如果在预设时间内没有监听到目的节点向外发送数据则结束抄表；

S106、将在线邻居节点表中该双模通信模块与目的节点之间两种通信方式的通信成功次数进行对比，如果电力线载波通信方式的通信成功次数大于微功率无线通信方式的通信成功次数则执行步骤S105，否则执行步骤S107；

S107、通过无线通信信道向目的节点发送数据，同时启动计时器，在预设时间内监听目的节点是否向外发送数据，如果在预设时间内监听到目的节点向外发送数据，则执行步骤S109，否则执行步骤S110；

S108、记录并更新双模通信模块与目的节点之间的电力线载波通信成功次数，结束抄表；

S109、记录并更新双模通信模块与目的节点之间的无线通信成功次数，结束抄表。

2.根据权利要求1所述的连接无线信号盲区节点实现抄表的方法，其特征在于：在线邻居节点表中记录了该双模通信模块与各邻居节点间不同通信模式各自的成功通信次数。

3.如权利要求3所述的连接无线信号盲区节点实现抄表的方法，其特征在于：在线邻居节点表中记录的成功通信次数是累加的，当某个通信信道的成功通信次数达到存储上限时，则将两种通信模式的成功通信次数同时除以2。