CN109727437A - 一种远程无线抄表系统 - Google Patents

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张金涛
徐刚
王瑞江
孟令东
张希圣
常建民
梁高升
王泽�
郭志豪
宋玉玲
于艳艳
修嘉琦
吕成敏
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Abstract

本发明涉及一种远程无线抄表系统，其特征在于，它包括有：电表数据采集节点，移动基站，集中器，互联网服务器以及上位机；所述的电表数据采集节点通过移动基站与所述的集中器进行无线数据传输，所述的集中器将获取的数据通过互联网服务器传送至上位机；所述的电表数据采集节点包括有：节点MCU控制模块，所述的节点MCU控制模块连接有节点电源模块、节点读取模块以及节点无线模块，所述的节点读取模块连接有智能电表；所述的节点无线模块为GSM通信模块。

Description

一种远程无线抄表系统
技术领域
本发明属于电力抄表技术领域，涉及一种用于电力行业的抄表系统，尤其是一种远程无线抄表系统。
背景技术
随着国家经济建设的不断发展，电力电网系统已经覆盖到全国各个地区；在电力系统中，如何高效的采集用户电表电量一直都是电力行业不变的课题。
自电网建设伊始，采用人工抄表方式进行电量的统计；到如今的无线抄表，足以见证电力行业的持续发展和进步。
然而现有技术中，采用的无线抄表系统，存在抄表准确率低以及传输效率低的问题。严重影响了电网系统的正常工作运转。此为现有技术的不足之处。
因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供设计一种远程无线抄表系统；以解决现有技术中的问题，是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术存在的缺陷，提供设计一种远程无线抄表系统，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：
一种远程无线抄表系统，其特征在于，它包括有：
电表数据采集节点，移动基站，集中器，互联网服务器以及上位机；
所述的电表数据采集节点通过移动基站与所述的集中器进行无线数据传输，所述的集中器将获取的数据通过互联网服务器传送至上位机；
所述的电表数据采集节点包括有：
节点MCU控制模块，所述的节点MCU控制模块连接有节点电源模块、节点读取模块以及节点无线模块，所述的节点读取模块连接有智能电表；所述的节点无线模块为GSM通信模块；
所述的节点读取模块通过以下步骤对电表采集数据进行滤波处理：
S1：定义循环存储数组，将串口接收到的电表数据进行存储；同时定义循环存储数组长度；
S2：定义数据头指针和数据尾指针；当串口未接收到数据时，数据头指针和数据尾指针均指向循环存储数组的第一个存储元素；
S3：当串口接收到数据时，产生串口接收中断，串口接收中断将数据头指针加1；当数据接收完毕后，数据头指针停止变动；
S4：对数据头指针和数据尾指针的值进行比较，如果数据头指针的值不同于数据尾指针的值，代表接收到电表数据；
S5：尾指针不断增加1，每增加一次，判断尾指针指向的当前位置元素的前第N个位置，并判断第N个位置是否为数据头码，N的取值根据循环存储数组的长度以及电表数据的长度字节确定；
S6：当第N个位置为数据头码时，代表数据尾指针当前位置的值为数据长度位；
S7：将数据长度位进行存储，并根据数据长度位用数据头指针巡查校验位；
S8：计算校验和并跟校验位进行比较，判断校验和的正确性；
S9：如果校验和正确，则继续判断该数据包的末尾数据是否为帧结束符；
S10：当数据头码、数据长度位、校验位和帧结束符均正确时，认定寻找到有效数据包，并传输至电表数据采集节点；
所述的集中器包括有：主控制单元模块，所述的主控制单元模块连接有GSM通信模块、存储模块、时钟模块、供电模块以及无线通信模块；
所述无线通信模块通过无线网络与互联网服务器进行无线通信。
作为优选，所述的节点MCU控制模块为51系列单片机控制器；成本低，且开发简单。
作为优选，集中器与互联网服务器之间通过GPRS通信网络进行无线数据传输。
作为优选，所述上位机为PC机。
本发明的有益效果在于，通过设置循环存储数组，对节点读取模块采集到的电表数据进行滤波处理，提高数据采集准确率；通过电表数据采集节点端的GSM通信模块与集中器端的GSM通信模块之间进行数据通信，将节点读取模块采集到的电表数据传送至集中器，并通过集中器将数据集中传送至互联网服务器；提高数据传输的效率。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1是本发明提供的一种远程无线抄表系统的控制原理图。
其中，1-电表数据采集节点，2-移动基站，3-集中器，4-互联网服务器，5-上位机，1.1-节点MCU控制模块，1.2-节点电源模块，1.3-节点读取模块，1.4-节点无线模块，1.5-智能电表，3.1-主控制单元模块，3.2-GSM通信模块，3.3-存储模块，3.4-时钟模块，3.5-供电模块，3.6-无线通信模块。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。
如图1所示，本发明提供的一种远程无线抄表系统，它包括有：
电表数据采集节点1，移动基站2，集中器3，互联网服务器4以及上位机5；
所述的电表数据采集节点1通过移动基站2与所述的集中器3进行无线数据传输，所述的集中器3将获取的数据通过互联网服务器4传送至上位机5；
所述的电表数据采集节点1包括有：
节点MCU控制模块1.1，所述的节点MCU控制模块1.1连接有节点电源模块1.2、节点读取模块1.3以及节点无线模块1.4，所述的节点读取模块1.3连接有智能电表1.5；所述的节点无线模块为GSM通信模块；
所述的节点读取模块1.3通过以下步骤对电表采集数据进行滤波处理：
S1：定义循环存储数组，将串口接收到的电表数据进行存储；同时定义循环存储数组长度；
S2：定义数据头指针和数据尾指针；当串口未接收到数据时，数据头指针和数据尾指针均指向循环存储数组的第一个存储元素；
S3：当串口接收到数据时，产生串口接收中断，串口接收中断将数据头指针加1；当数据接收完毕后，数据头指针停止变动；
S4：对数据头指针和数据尾指针的值进行比较，如果数据头指针的值不同于数据尾指针的值，代表接收到电表数据；
S5：尾指针不断增加1，每增加一次，判断尾指针指向的当前位置元素的前第N个位置，并判断第N个位置是否为数据头码，N的取值根据循环存储数组的长度以及电表数据的长度字节确定；
S6：当第N个位置为数据头码时，代表数据尾指针当前位置的值为数据长度位；
S7：将数据长度位进行存储，并根据数据长度位用数据头指针巡查校验位；
S8：计算校验和并跟校验位进行比较，判断校验和的正确性；
S9：如果校验和正确，则继续判断该数据包的末尾数据是否为帧结束符；
S10：当数据头码、数据长度位、校验位和帧结束符均正确时，认定寻找到有效数据包，并传输至电表数据采集节点；
所述的集中器3包括有：主控制单元模块3.1，所述的主控制单元模块3.1连接有GSM通信模块3.2、存储模块3.3、时钟模块3.4、供电模块3.5以及无线通信模块3.6；
所述的存储模块采用以下步骤进行数据存储：
S1、构建数据库模型的步骤，具体包括：
S1.1、采用3×3网格拓扑结构构建数据存储的分布式网格模型，提取数据特征分布梯度图，得到数据库中数据存储的量化分布向量值分别为：
其中m为数据存储空间的嵌入维数；
S1.2、定义R1和R2为数据库存储分布空间的特征分布区域，在链路层中采集主控制单元模块传送的数据特征序列，
根据数据特征序列设置向量量化编码书如下：
定义存储元的初始值为：
S1.3、在链路层，对主控制单元模块发送的数据进行编码训练，获取信息流的向量模式如下：
x(t)＝(x0(t)，x1(t)，…，xk-1(t))T；
S1.4、依据交叉分布云存储数据结构，获取已经构建的数据库中各分类存储节点的距离如下：
其中ωj＝(ω0j，ω1j，…，ωk-1，j)T为向量量化权重；
S1.5、得到量化特征编码数据输出：
其中，
S2、数据聚类处理的步骤，具体包括：
S2.1、在链路层中，对主控制单元模块传输的数据做自适应特征匹配操作，依据统计特征分类算法，获取数据聚类中心；
S2.2、在链路层中，对主控制单元模块传输的数据做分段融合模糊聚类处理，获取模糊隶属函数；
S2.3、压缩合并存储空间内的冗余存储数据，匹配检测链路层的动态输出数据，离散调度数据回归，分层融合主控制单元模块传送的数据；实现数据存储的特征压缩；
所述无线通信模块通过无线网络与互联网服务器进行无线通信，并采用以下方法进行通信：
S1：对最优节点进行定位，具体包括以下步骤：
S1.1：通过公式(1)计算出全部通信节点相对空间位置的偏离距离：
式中，全部空闲通信节点数量用pem表示，所有通信节点数目用q表示，pef＝pem-q×0.1；
S1.2：设置簇头通信节点的通信服务领域，公式如下：
式中，无线传输网络所覆盖的区域内簇头节点的服务簇头数量高于30用nufll表示；第k个簇头内所有的通信节点量用qk表示；
S1.3：对区域内的数据节点进行分组；
S1.4：针对不同的组别分别计算通信节点比率；
S1.5：结合S1.4中的通信节点比率值确定最优通信节点；
S2：结合S1.4中的最优通信节点，建立加权组播数；并用Q(X)表示步骤S1.5中已经明确的最优通信节点数量，用xk代表数据在各最优通信节点间的连通性，用hp(v)代表通信终端的空间坐标，用xp表示第p条数据支路，λ代表与之相对应的影响因子；
具体构建步骤如下：
S2.1：设置：
S2.2：对通信网络获取的最优通信节点进行筛选，设置当前最优通信节点能够用xk进行描述，如果k＝0，则执行步骤S2.3，否则令Xh＝XV；
S2.3：在整个通信网络中，搜索出所有的最优通信节点，如果nt(xk)＞0，则最优通信节点与邻域最优通信节点之间的关系表示为：
通信约束条件为：
S2.4：如果P(XV)＜P(X)，则返回步骤S2.2进行计算，否则结束运算。
本实施例中，所述的节点MCU控制模块1.1为51系列单片机控制器；成本低，且开发简单。
本实施例中，集中器3与互联网服务器4之间通过GPRS通信网络进行无线数据传输。
本实施例中，所述上位机5为PC机。
以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种远程无线抄表系统，其特征在于，它包括有：
电表数据采集节点，移动基站，集中器，互联网服务器以及上位机；
所述的电表数据采集节点通过移动基站与所述的集中器进行无线数据传输，所述的集中器将获取的数据通过互联网服务器传送至上位机；
所述的电表数据采集节点包括有：
节点MCU控制模块，所述的节点MCU控制模块连接有节点电源模块、节点读取模块以及节点无线模块，所述的节点读取模块连接有智能电表；所述的节点无线模块为GSM通信模块；
所述的节点读取模块通过以下步骤对电表采集数据进行滤波处理：
S1：定义循环存储数组，将串口接收到的电表数据进行存储；同时定义循环存储数组长度；
S2：定义数据头指针和数据尾指针；当串口未接收到数据时，数据头指针和数据尾指针均指向循环存储数组的第一个存储元素；
S3：当串口接收到数据时，产生串口接收中断，串口接收中断将数据头指针加1；当数据接收完毕后，数据头指针停止变动；
S4：对数据头指针和数据尾指针的值进行比较，如果数据头指针的值不同于数据尾指针的值，代表接收到电表数据；
S5：尾指针不断增加1，每增加一次，判断尾指针指向的当前位置元素的前第N个位置，并判断第N个位置是否为数据头码，N的取值根据循环存储数组的长度以及电表数据的长度字节确定；
S6：当第N个位置为数据头码时，代表数据尾指针当前位置的值为数据长度位；
S7：将数据长度位进行存储，并根据数据长度位用数据头指针巡查校验位；
S8：计算校验和并跟校验位进行比较，判断校验和的正确性；
S9：如果校验和正确，则继续判断该数据包的末尾数据是否为帧结束符；
S10：当数据头码、数据长度位、校验位和帧结束符均正确时，认定寻找到有效数据包，并传输至电表数据采集节点；
所述的集中器包括有：主控制单元模块，所述的主控制单元模块连接有GSM通信模块、存储模块、时钟模块、供电模块以及无线通信模块；
所述无线通信模块通过无线网络与互联网服务器进行无线通信。
2.根据权利要求1所述的一种远程无线抄表系统，其特征在于，所述的节点MCU控制模块为51系列单片机控制器。
3.根据权利要求2所述的一种远程无线抄表系统，其特征在于，集中器与互联网服务器之间通过GPRS通信网络进行无线数据传输。
4.根据权利要求3所述的一种远程无线抄表系统，其特征在于，所述上位机为PC机。
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