CN111093228B - 一种基于无线集群型网络的自组网优选方法及装置 - Google Patents

一种基于无线集群型网络的自组网优选方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种基于无线集群型网络的自组网优选方法及装置。在无线抄表系统中，各个群网络的群主节点发送广播抄表命令，该广播抄表命令携带有优选因子，表计节点在接收到广播抄表命令后，根据自身环境变量及群主节点的优选因子值，动态选择最优的群网络，并入网。其中，优选因子由群主节点的四个变量计算出来，变量分别是：电量，网络质量，中继级别，网络容量。本申请通过应用优选因子，使无线抄表系统的网络结构得到优化，避免出现优先广播抄表的路由节点管理表计节点过多的问题，达到调整路由节点的负载均衡的目的，使路由节点电池使用寿命相对统一，大大减少现场维护次数。如现场路由节点达到使用寿命后，可一次性更换路由节点电池。

Description

一种基于无线集群型网络的自组网优选方法及装置
技术领域
本申请涉及无线抄表技术领域，具体而言，涉及一种基于无线集群型网络的自组网优选方法及装置。
背景技术
目前，无线抄表系统被广泛地应用于电表、水表、燃气表、热表等表计的抄表应用中。在现有的无线集群型网络的组网抄表中，路由节点的组网抄表顺序一般由所属中继级别及信号强度决定，中继级数少且信号强度越高的路由节点会优先组网抄表。在现场应用环境中，优先组网抄表的路由节点会发现更多的表计节点，所以优先组网抄表的路由节点形成的群网络会比后续路由节点形成的群网络更大。路由节点一般由电池供电，所管理的群内表计节点越多，功耗就越大，电池使用寿命也就越短。现场应用中路由节点电池使用寿命不统一，大大增加了现场维护成本。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种基于无线集群型网络的自组网优选方法及装置，以改善现有的无线集群型抄表方法中部分路由节点负载过重，导致各路由节点电池使用寿命不统一的问题。
第一方面，本申请实施例提供一种基于无线集群型网络的自组网优选方法，所述方法应用于无线抄表系统中的表计节点，所述无线抄表系统包括多个群网络，每个群网络中包括一个群主节点和至少一个表计节点，所述群主节点为集中器或者路由节点，所述方法包括：接收群主节点的广播抄表命令，所述广播抄表命令携带有优选因子，所述优选因子根据群主节点的电量参数和网络参数计算获得；在所述表计节点的当前电量和当前网络质量满足第一预设条件时，根据各群主节点对应的所述优选因子确定目标群网络，并向目标群网络中的群主节点上传抄表数据，其中，所述第一预设条件为：所述表计节点的当前电量高于第一阈值且当前网络质量高于第二阈值。
群主节点在广播抄表时，通过广播抄表命令输出优选因子。表计节点在接收到广播抄表命令后，根据自身环境变量及群主节点的优选因子值，动态选择目标群网络。通过应用优选因子，使无线抄表系统的网络结构得到优化，避免出现优先广播抄表的路由节点管理表计节点过多的问题，达到调整路由节点的负载均衡的目的，使路由节点电池使用寿命相对统一，大大减少现场维护次数。
可选的，所述优选因子根据如下公式计算获得：X＝i*Q+j*C-k*R，其中，X为所述优选因子的值，Q为群主节点与集中器之间的网络质量，C为群主节点的剩余网络容量，R为群主节点的中继级别，i、j、k为预设系数，所述预设系数根据群主节点的当前电量所处的电量级别确定。
优选因子是根据群主节点的当前电量和多种网络参数计算获得，其中，中继级别具有负影响系数，网络质量和剩余网络容量具有正影响系数。
可选的，所述根据各群主节点对应的所述优选因子确定目标群网络，包括：在所述表计节点处于当前群网络的时长大于预设时长时，从各群主节点的优选因子中确定最大优选因子所对应的群网络，作为目标群网络；在所述表计节点处于当前群网络的时长不大于预设时长时，将当前群网络确定为目标群网络。
已入网的表计节点通过设置周期进行限制，主要防止表计节点在主动方式上频繁切换群网络，影响表计功耗，周期时间可根据表计节点当前状态设定不同值。
可选的，在接收群主节点的广播抄表命令之后，所述方法还包括：在所述表计节点的当前电量和当前网络质量满足第二预设条件时，从各群主节点的优选因子中确定最大优选因子所对应的群网络或者从表计节点与各群主节点的网络质量中确定最优网络质量所对应的群网络，作为目标群网络，其中，所述第二预设条件为：所述表计节点的当前电量高于第一阈值且当前网络质量低于第三阈值。
可选的，在接收群主节点的广播抄表命令之后，所述方法还包括：在所述表计节点的当前电量和当前网络质量满足第三预设条件时，从与各群主节点的网络质量中确定最优网络质量所对应的群网络，作为目标群网络，其中，第三预设条件为：所述表计节点的当前电量低于第四阈值且当前网络质量低于第三阈值。
可选的，在接收群主节点的广播抄表命令之后，所述方法还包括：在所述表计节点的当前电量和当前网络质量满足第四预设条件时，将当前群网络确定为目标群网络，其中，所述第四预设条件为：所述表计节点的当前电量低于第四阈值且当前网络质量高于第二阈值。
在上述两种实施方式中，当表计节点的电量较低时，表计节点优先考虑表计节点的抄表成功率，即选择最优网络质量的群网络，减少对表计节点的补抄次数，能够同时降低表计节点和路由节点的功耗。在表计节点的电量较低但网络质量较好的情况下，也可以不切换至其他群网络中。
可选的，所述广播抄表命令携带有群主节点的网络号和群号，在接收群主节点的广播抄表命令之后，所述方法还包括：在目标群网络为当前群网络时，判断所述群主节点的广播抄表命令中的网络号和群号是否均与表计节点当前群网络的网络号和群号一致，若一致，则向所述群主节点上传抄表数据。
第二方面，本申请实施例提供一种基于无线集群型网络的自组网优选装置，所述装置配置于无线抄表系统中的表计节点，所述无线抄表系统包括多个群网络，每个群网络中包括一个群主节点和至少一个表计节点，所述群主节点为集中器或者路由节点，所述装置包括：接收模块，用于接收群主节点的广播抄表命令，所述广播抄表命令携带有优选因子，所述优选因子根据群主节点的电量参数和网络参数计算获得；网络确定模块，用于在所述表计节点的当前电量和当前网络质量满足第一预设条件时，根据各群主节点对应的所述优选因子确定目标群网络，并向目标群网络中的群主节点上传抄表数据，其中，所述第一预设条件为：表计节点的当前电量高于第一阈值且当前网络质量高于第二阈值。
可选的，所述优选因子根据如下公式计算获得：X＝i*Q+j*C-k*R，其中，X为所述优选因子的值，Q为群主节点与集中器之间的网络质量，C为群主节点的剩余网络容量，R为群主节点的中继级别，i、j、k为预设系数，所述预设系数根据群主节点的当前电量所处的电量级别确定。
可选的，所述网络确定模块具体用于：在表计节点处于当前群网络的时长大于预设时长时，从各群主节点的优选因子中确定最大优选因子所对应的群网络，作为目标群网络；在表计节点处于当前群网络的时长不大于预设时长时，将当前群网络确定为目标群网络。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例中无线抄表系统的示意图；
图2为本申请实施例中无线抄表系统的网络结构图；
图3为本申请实施例提供的自组网优选方法的流程图；
图4为本申请实施例中广播抄表命令的示意图；
图5为本申请实施例中表计节点B5切换群网络的前后的对比示意图；
图6为本申请实施例提供的自组网优选装置的示意图。
图标：101-集中器；102-路由节点；103-表计节点；301-接收模块；302-网络确定模块。
具体实施方式
在阐述本申请的具体实施例之前，先对本申请实施例中的无线抄表系统进行介绍。
如图1所示，无线抄表系统包括集中器101、至少一个路由节点102和至少一个表计节点103，路由节点102和表计节点103均可与集中器101通信。集中器101由市电供电，具备路由及数据采集功能，路由节点102与集中器101可相互通信，并且路由节点102之间可中继传输。表计节点103通过网络可与集中器101直接通信，也可以通过路由节点102与集中器101间接通信，同样的，路由节点102通过网络可与集中器101直接通信，也可以通过多级路由中继与集中器101间接通信。路由节点102在接收到集中器101的广播抄表指令后，向表计节点103以广播方式发送抄表命令，路由节点102接收表计节点103上传的抄表数据，并将抄表数据通过目标通信路径上传至集中器101中。路由节点102具有低功耗特性，采用大容量电池供电。表计节点103具有计量功能，能与路由节点102或是集中器101进行点对点的无线通信，表计节点103之间无法点对点通信。
本实施例中，路由节点102可以是路由器，表计节点103可以包括但不限于支持无线通信的水表、电表、气表和热表中的任意一种。
如图2所示，无线抄表系统包括集中器J1，3个路由节点(L1、L2、L3)以及8个表计节点(B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8)。当然，实际情况中可以有更多数量的路由节点和表计节点。该无线抄表系统被划分为4个群网络，分别是由J1、B2组成的JG1群，由L1、B1、B3组成的LG1群，由L2、B4、B5组成的LG2群，由L3、B6、B7、B8组成的LG3群，每个群网络包括一个群主节点和至少一个表计节点，在JG1群网络中，集中器J1为群主节点，在LG1、LG2、LG3群网络中，群主节点为路由节点，图2中的虚线表示通信链路。每一个群网络只包含一个群主节点，路由节点代表的群主节点统一由集中器节点J1管理。
无线抄表系统首先通过自动组网的方式形成上述各群网络，即需要先对无线抄表系统中的集中器、路由节点和表计节点进行自动组网。在集中器完成档案下发后，首先集中器开始对路由节点进行组网，集中器节点通过发送广播信标帧搜索邻居节点L1并配置入网，完成搜索集中器自身邻居信息后，开始搜集集中器邻居的邻居信息，如集中器J1收集路由节点L1的邻居节点，然后路由节点L1通过发送广播信标帧搜索邻居节点L2、L3。依此类推，集中器通过遍历循环的方式搜索所有的路由节点并配置入网。进一步的，集中器向表计节点广播抄表命令，表计节点接收到该抄表命令后返回抄表数据及相应的场强信息；进一步的，集中器命令路由节点向表计节点广播抄表命令，表计节点接收到该抄表命令后返回抄表数据和相应的场强信息，集中器根据各表计节点的场强信息将每一表计节点划分到对应的群网络中。集中器J1对表计节点B2和所有路由节点进行配置，路由节点对同一群网络中的所有表计节点进行配置，配置的内容包括网络号、群号、信道号、时隙号等。配置完成后，所有路由节点和表计节点均已入网。
在上述无线抄表系统中，优先组网抄表的路由节点会比后入网的路由节点管理更多的表计节点，由于路由节点采用电池供电，会导致路由节点间负载不均，造成运维成本的增加，由此，本申请实施例基于上述无线抄表系统提供一种自组网优选方法，通过应用优选因子，优化无线抄表系统的网络结构，达到调整路由节点的负载均衡的目的。本实施例下文以表计节点为例对该方法进行阐述，参照图3，该方法包括如下步骤：
S201：接收群主节点的广播抄表命令，该广播抄表命令携带有优选因子。
在无线抄表系统中，群主节点通过广播方式发送抄表命令，网络中的表计节点通过侦听信道获得该抄表命令，表计节点接收的群主节点的广播抄表命令可能是当前群网络中的群主节点发送的，也可能是其他群网络中的群主节点发送的。群主节点根据其电量参数和网络参数计算获得优选因子，其中，电量参数包括群主节点的当前电量，网络参数包括群主节点与集中器之间的网络质量、群主节点的剩余网络容量、群主节点的中继级别，在计算得到优选因子值后，群主节点在广播抄表时，通过广播抄表命令输出优选因子。
S202：在表计节点的当前电量和当前网络质量满足第一预设条件时，根据各群主节点对应的优选因子确定目标群网络。
第一预设条件是指表计节点的当前电量为高且当前网络质量为优。表计当前状态有两个重要参考变量：当前电量、表计节点与群主节点之间的信号质量，当群主节点为路由节点时，当前网络质量表示表计节点与路由节点之间的信号质量，当群主节点为集中器时，当前网络质量表示表计节点与集中器之间的信号质量。两个变量都设定有相关阈值，高于相应上限阈值，则认为是高电量或是信号质量优；低于相应下限阈值，则认为是低电量或是信号质量差。
表计节点在接收到群主节点的广播抄表命令后，首先根据表计节点的当前信息确定目标群网络。需要说明的是，若目标群网络与当前群网络不同，那么“确定目标群网络”表示表计节点从当前群网络切换至目标群网络中，若目标群网络与当前群网络相同，则表示表计节点不对群网络进行切换。在表计节点当前电量较高且网络质量较优时，表计节点会综合考虑群主节点的优选因子，根据优选因子选择最佳群网络进行切换。
优选因子是集中器或路由节点发出的参考量，各路由节点中继级别不同，所包含的群网络成员个数也不同，为达到系统的负载均衡，优选因子对表计节点选择群网络具有重要参考意义。不同的群网络对应不同的路由节点路径。本实施例中，表计节点通过广播信号中的优选因子提供的信息，同时结合表计的具体情况选择最佳的群网络，可提高抄表成功率，同时有效减少网络信息交互次数，从而降低网络整体功耗。
群主节点的每次抄表都是以广播方式抄表，表计节点在收到广播抄表命令后对广播抄表命令进行解析，获得广播抄表命令中携带的优选因子，并将其记录在存储列表中，同时根据当前表计节点信息和存储列表中各群主节点的优选因子判断是否满足群网络切换条件，如果不切换群网络，则根据该广播抄表命令确定是否上传抄表数据。
广播抄表命令包含有群主节点的网络号、群号、优选因子、非竞争时隙时间、竞争时隙时间等信息。对于接收到广播抄表命令的表计节点而言，会获取该广播抄表命令中包括的网络号和群号，并判断与表计节点内存储的网络信息中所属网络和群组是否一致。如果发出的广播抄表命令中网络号、群号与表计节点当前所属网络和群组一致，表计节点按照入网配置时所分配的时隙号在非竞争时隙时间向群主节点上报抄表数据，非竞争时隙时间和竞争时隙时间如图4所示。如果发出的广播抄表命令中网络号与表计节点当前所属网络一致，而群号不一致时，说明表计节点在此网络中，但不属于目前广播的群组，表计节点仅响应当前群网络的群主节点的广播抄表命令，因此表计节点不上传抄表数据。如果发出的广播抄表命令中网络号与表计节点当前所属网络不一致，说明表计节点不在此网络中，该表计节点不会响应此网络中任何广播抄表命令。
如果发出的广播抄表命令中网络号、群号在表计节点网络信息中查询不到，此情况说明该节点还未入网或该表计节点还未被配置，该表计节点会在广播抄表命令帧后的竞争时隙时间上报抄表数据，如果表计节点属于该集中器下的表计档案，则集中器在接收到该表计节点的抄表数据后会对该表计节点进行配置，配置完成后表计节点就会入网，如果表计节点不属于此网络，则集中器也会对表计节点进行配置，即告知表计节点不属于此网络，在配置之后该表计节点也将不再响应此网络中的任何抄表命令。
S203：向目标群网络中的群主节点上传抄表数据。
在表计节点未切换群网络时，表计节点根据广播抄表命令中的网络号和群号判断是否响应此广播抄表命令，当该广播抄表命令中的网络号和群号与表计节点当前群网络的网络信息一致时，向当前群网络的群主节点上传抄表数据。
在表计节点切换至目标群网络后，由目标群网络中群主节点对表计节点进行重新配置，配置后表计节点将更新存储的网络信息。以图2中的无线抄表系统为例，LG2群网络中的表计节点B5在接收到广播抄表命令后，根据优选因子值确定出目标群网络LG3，在接收到LG3中的群主节点L3的广播抄表命令后，表计节点B5将向路由节点L3上传抄表数据，路由节点L3在接收到表计节点B5的抄表数据后向表计节点B5发送配置指令，配置的内容包括群网络LG3的网络号和群号等，表计节点更新当前的群网络信息。当LG2群网络中的路由节点L2再次抄表时，表计节点B5将不再响应路由节点L2的抄表命令，由于路由节点L2未接收到表计节点B5上传的抄表数据，会对表计节点B5进行点对点补抄，此时，表计节点B5向路由节点L2发送回应帧，告知路由节点L2其已发生群网络切换，之后路由节点L2将不再对表计节点B5进行抄读，从而实现将表计节点B5从群网络LG2切换至群网络LG3中，切换群网络前后的对比如图5所示。之后，表计节点将只向群主节点L3上传抄表数据。
表计节点可切换的目标群网络为此网络中的任意一个群网络。
可选的，步骤S202中确定目标群网络的步骤包括：在表计节点处于当前群网络的时长大于预设时长时，从各群主节点的优选因子中确定最大优选因子所对应的群网络，作为目标群网络；在表计节点处于当前群网络的时长不大于预设时长时，将当前群网络确定为目标群网络。本实施例上述方案描述的是表计节点的主动离网，即表计节点当前已入网，则通过判断表计节点的当前状态信息及周期来确定是否发生群网络的切换。主动离网方式通过周期进行限制，主要防止表计节点在主动方式上频繁切换群网络，影响表计功耗，周期时间可根据表计节点当前状态设定不同值。比如，设置预设时长为30天，那么当表计节点处于当前群网络的时长未达到30天，则不允许切换至其他的群网络，表计节点需维持在当前群网络中。
在另一种实施方式中，表计节点在处于当前群网络的预设时长内，可以不执行步骤S202，即不需要判断是否要切换至其他群网络，表计节点在接收到广播抄表命令后可直接判断是否上传抄表数据，避免每次接收到广播抄表命令后均需要确定目标群网络，这样一来，可以减少表计节点的运算量，进一步降低表计节点的功耗。
在上述方案中，当表计节点的当前电量和当前网络质量满足第一预设条件时，从各群主节点的优选因子中选择最大优选因子所对应的群网络作为目标群网络，而在表计节点的当前电量和当前网络质量满足其他预设条件时，可以以下面所提供的方式来确定目标群网络。
在表计节点的当前电量和当前网络质量满足第二预设条件时，从各群主节点的优选因子中确定最大优选因子所对应的群网络，或者从表计节点与各群主节点的网络质量中确定最优网络质量所对应的群网络，作为目标群网络。第二预设条件是指表计节点的当前电量为高且当前网络质量为差。
在表计节点的当前电量和当前网络质量满足第三预设条件时，表计节点从与各群主节点的网络质量中确定最优网络质量所对应的群网络，作为目标群网络。第三预设条件是指表计节点的当前电量为低且当前网络质量为差。
在表计节点的当前电量和当前网络质量满足第四预设条件时，表计节点将当前群网络确定为目标群网络。第四预设条件是指表计节点的当前电量为低且当前网络质量为高。即在该种情况下，表计节点可以不切换群网络。
在上述实施方式中，当表计节点的电量较低且与群主节点的信号质量差，同时允许群网络切换的周期条件满足时，表计节点采用场强优先的方式，即选择最优网络质量的群网络，保证表计节点与群主节点之间的信号质量，此方式优先考虑表计节点的抄表成功率，减少对表计节点的补抄次数，能够同时降低表计节点和路由节点的功耗。由于表计节点每次在发送信号时都是以最大功率发射，当表计节点电量较低时，选择与其信号质量最好的群主节点，能够提高链路可靠性，有效节约功耗。
表计节点的离网方式还包括被动离网。表计节点安装环境恶劣，且采用内置天线，存在有上报数据失败的现象，集中器及路由节点具有补抄功能，在补抄失败的情况下，表计节点存在两种离网方式，包括：集中器及路由节点会发出表计离群命令，离群的表计节点在接收到该命令后，选择其它路由节点的广播抄表命令帧上报抄表数据，路由节点将表计节点的抄表数据上报至集中器；入网后的表计节点未能接收到表计离群命令，表计节点采用超时机制，在设定的时间内未接收到所在的群的广播抄表命令帧，则选择集中器或其它路由节点的广播抄表命令帧上报抄表数据。即表计节点的被动离网包含群主节点的广播通知离网以及表计节点内部超时离网。
表计节点在被动离网情况下，可以按照与主动离网相同的方式来确定目标群网络，在此不做重复赘述，被动离网方式不采用周期进行限制。在表计节点的当前电量和当前网络质量满足第四预设条件时，表计节点选择最优网络质量的群网络，并申请入网。如果表计当前电量较低，则优先选择与群主节点信号质量好的群网络，保证抄表成功率。
需要说明的是，当表计节点的当前电量和当前网络质量中的至少一个处于中间数值时可以认为是正常工作现象，即当前电量既不为高也不为低，当前网络质量既不为优也不为差，由于此时表计节点不满足上述设定的预设条件，因此，在主动离网情况下表计节点可以不发生群网络切换。由于切换群网络的过程需要群主节点对表计节点进行配置，产生多次网络信息交互，将会降低群主节点和表计节点的功耗，所以，如果抄表过程是稳定的，即达到一定的成功率，那就不需要发生群网络切换，维持在当前群网络即可。在被动离网情况下，表计节点可从最优网络质量的群网络或者最大优选因子对应的群网络中确定出目标群网络，然后申请入网。
为便于对本实施例的理解，下表一将上述实施例示出的表计节点在发生群网络切换时的多种情况进行列举。
Figure BDA0002320011650000121
Figure BDA0002320011650000131
表一
群主节点广播的优选因子由四个参数计算产生，分别是群主节点的当前电量E，群主节点与集中器节点之间的网络质量Q，群主节点的剩余网络容量C，群主节点中继级别R。电量E有四个电量级别，从0到3分别表示欠压、电量低、电量足、电量高，电量级别可通过设置阈值来确定。优选因子的计算公式如下所示：
Figure BDA0002320011650000132
其中，ix、jx、kx为不同电量级别下网络质量Q、剩余网络容量C及中继级别R所对应的系数值，为区别于电量带来的影响，在不同电量下，其系数值不同。该系数值存储在各群主节点的存储器flash当中，可通过远程命令方式进行配置。
在优选因子的四个参数中，路由节点的数据通过多级中继到达集中器，如果路由的数据仅一跳到达集中器，其可靠性和稳定性相对较高，而如果路由的数据经过了四级或五级中继后到达集中器，那么路由节点与集中器的通信成功率则相对较低，所以中继级别具有负影响系数，即中继级别R越大，优选因子值X越小。进一步的，路由节点是采用电池供电，如果路由节点的当前电量不是很多，在选择群网络时就需要优先选择电量比较高的路由，以达到均衡路由节点负载的作用；网络质量表示群主节点到集中器之间链路的信号强度，如果路由到集中器之间相隔较远、信号较弱，那么在选择时需要避开这些影响通信质量的路由，优先选择网络质量高的路由节点；路由节点通常可支持管理的表计节点大约在两百个左右(每个路由节点的网络容量可能是不同的，支持自定义)，如果某一路由节点A已管理了150个表计节点，另一路由节点B只管理了50个表计节点，那么优先选择路由节点B所在的群网络。即电量、网络质量和剩余网络容量具有正影响系数。
集中器采用市电供电，具有电量的最大值，并且，集中器可管理此网络内所有的表计节点和路由节点，由集中器直接抄表，抄表效果是最好的，不需要通过路由，因此集中器具有网络容量、网络质量的最大值和中继级别的最小值。如果是由集中器直接抄表，表计节点和集中器直接通信，双方通信的稳定性是最优的，所以当表计节点与集中器节点在满足一定的信号强度时，会优先选择集中器节点作为群主节点。
群主节点通过以上公式计算出当前的优选因子值，并通过广播抄表命令告知表计节点。表计节点可存储多个群主节点的信息，在需要发生群网络切换时，可选择网络内最大优选因子值的相应群作为目标群网络，在切换至目标群网络后向目标群网络中的群主节点上报抄表数据。
现有的电力系统无线抄表技术中，抄表网络一般采用主从式结构，表计子节点的通信路径都会由集中器主节点计算并分配；而水、气、热表的无线抄表网络中，表计和路由节点一般都是电池供电，对无线表计功耗要求很高，如果表计的路径切换都通过主节点下发指令配置，那么路由节点及表计节点的功耗都会增加，达不到降低系统功耗的目的。本实施例提供的自组网优选方法，采用集群广播抄表方式，群主节点通过广播抄表命令输出优选因子，表计节点在接收到广播抄表命令后，根据自身环境变量及群主节点的优选因子值，动态选择最优的群网络，并入网。通过应用优选因子，使无线抄表系统的网络结构得到优化，避免出现优先广播抄表的路由节点管理表计节点过多的问题，达到调整路由节点的负载均衡的目的，使路由节点电池使用寿命相对统一，大大减少现场维护次数，如现场路由节点达到使用寿命后，现场维护人员可一次性更换路由节点电池，从而解决现有的抄表方法中部分路由节点负载过重、部分路由节点电池使用寿命短的问题。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种基于无线集群型网络的自组网优选装置，配置于无线抄表系统中的表计节点。请参照图6，该装置包括：
接收模块301，用于接收群主节点的广播抄表命令，该广播抄表命令携带有优选因子，优选因子根据群主节点的电量参数和网络参数计算获得；
网络确定模块302，用于在表计节点的当前电量和当前网络质量满足第一预设条件时，根据各群主节点对应的优选因子确定目标群网络，并向目标群网络中的群主节点上传抄表数据，其中，第一预设条件为：表计节点的当前电量高于第一阈值且当前网络质量高于第二阈值。
可选的，网络确定模块302具体用于：在表计节点处于当前群网络的时长大于预设时长时，从各群主节点的优选因子中确定最大优选因子所对应的群网络，作为目标群网络；在表计节点处于当前群网络的时长不大于预设时长时，将当前群网络确定为目标群网络。
可选的，网络确定模块302具体用于：在表计节点的当前电量和当前网络质量满足第二预设条件时，从各群主节点的优选因子中确定最大优选因子所对应的群网络或者从表计节点与各群主节点的网络质量中确定最优网络质量所对应的群网络，作为目标群网络，其中，第二预设条件为：表计节点的当前电量高于第一阈值且当前网络质量低于第三阈值。
可选的，网络确定模块302具体用于：在表计节点的当前电量和当前网络质量满足第三预设条件时，从与各群主节点的网络质量中确定最优网络质量所对应的群网络，作为目标群网络，其中，第三预设条件为：表计节点的当前电量低于第四阈值且当前网络质量低于第三阈值。
可选的，网络确定模块302具体用于：在表计节点的当前电量和当前网络质量满足第四预设条件时，将当前群网络确定为目标群网络，其中，第四预设条件为：表计节点的当前电量低于第四阈值且当前网络质量高于第二阈值。
可选的，广播抄表命令携带有群主节点的网络号和群号，该装置还包括：抄表模块。在目标群网络为当前群网络时，抄表模块用于判断群主节点的广播抄表命令中的网络号和群号是否均与表计节点当前群网络的网络号和群号一致，若一致，则向群主节点上传抄表数据。
本申请实施例所提供的自组网优选装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
另外，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于无线集群型网络的自组网优选方法，其特征在于，应用于无线抄表系统中的表计节点，所述无线抄表系统包括多个群网络，每个群网络中包括一个群主节点和至少一个表计节点，所述群主节点为集中器或者路由节点，所述方法包括：
接收群主节点的广播抄表命令，所述广播抄表命令携带有优选因子，所述优选因子根据群主节点的电量参数和网络参数计算获得；
在所述表计节点的当前电量和当前网络质量满足第一预设条件时，根据各群主节点对应的所述优选因子确定目标群网络，并向目标群网络中的群主节点上传抄表数据，其中，所述第一预设条件为：所述表计节点的当前电量高于第一阈值且当前网络质量高于第二阈值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述优选因子根据如下公式计算获得：X＝i*Q+j*C-k*R，其中，X为所述优选因子的值，Q为群主节点与集中器之间的网络质量，C为群主节点的剩余网络容量，R为群主节点的中继级别，i、j、k为预设系数，所述预设系数根据群主节点的当前电量所处的电量级别确定。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各群主节点对应的所述优选因子确定目标群网络，包括：
在所述表计节点处于当前群网络的时长大于预设时长时，从各群主节点的优选因子中确定最大优选因子所对应的群网络，作为目标群网络；
在所述表计节点处于当前群网络的时长不大于预设时长时，将当前群网络确定为目标群网络。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收群主节点的广播抄表命令之后，所述方法还包括：
在所述表计节点的当前电量和当前网络质量满足第二预设条件时，从各群主节点的优选因子中确定最大优选因子所对应的群网络或者从表计节点与各群主节点的网络质量中确定最优网络质量所对应的群网络，作为目标群网络，其中，所述第二预设条件为：所述表计节点的当前电量高于第一阈值且当前网络质量低于第三阈值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收群主节点的广播抄表命令之后，所述方法还包括：
在所述表计节点的当前电量和当前网络质量满足第三预设条件时，从与各群主节点的网络质量中确定最优网络质量所对应的群网络，作为目标群网络，其中，第三预设条件为：所述表计节点的当前电量低于第四阈值且当前网络质量低于第三阈值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收群主节点的广播抄表命令之后，所述方法还包括：
在所述表计节点的当前电量和当前网络质量满足第四预设条件时，将当前群网络确定为目标群网络，其中，所述第四预设条件为：所述表计节点的当前电量低于第四阈值且当前网络质量高于第二阈值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述广播抄表命令携带有群主节点的网络号和群号，在接收群主节点的广播抄表命令之后，所述方法还包括：
在目标群网络为当前群网络时，判断所述群主节点的广播抄表命令中的网络号和群号是否均与表计节点当前群网络的网络号和群号一致，若一致，则向所述群主节点上传抄表数据。
8.一种基于无线集群型网络的自组网优选装置，其特征在于，配置于无线抄表系统中的表计节点，所述无线抄表系统包括多个群网络，每个群网络中包括一个群主节点和至少一个表计节点，所述群主节点为集中器或者路由节点，所述装置包括：
接收模块，用于接收群主节点的广播抄表命令，所述广播抄表命令携带有优选因子，所述优选因子根据群主节点的电量参数和网络参数计算获得；
网络确定模块，用于在所述表计节点的当前电量和当前网络质量满足第一预设条件时，根据各群主节点对应的所述优选因子确定目标群网络，并向目标群网络中的群主节点上传抄表数据，其中，所述第一预设条件为：表计节点的当前电量高于第一阈值且当前网络质量高于第二阈值。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述优选因子根据如下公式计算获得：X＝i*Q+j*C-k*R，其中，X为所述优选因子的值，Q为群主节点与集中器之间的网络质量，C为群主节点的剩余网络容量，R为群主节点的中继级别，i、j、k为预设系数，所述预设系数根据群主节点的当前电量所处的电量级别确定。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述网络确定模块具体用于：在表计节点处于当前群网络的时长大于预设时长时，从各群主节点的优选因子中确定最大优选因子所对应的群网络，作为目标群网络；在表计节点处于当前群网络的时长不大于预设时长时，将当前群网络确定为目标群网络。
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