CN112422649A - 一种基于异构网络的云抄表的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于异构网络的云抄表的方法及系统，所述系统由终端1子系统、终端2子系统、基站子系统、管理子系统构成；所述方法为：管理子系统配置基站子系统对终端2子系统进行位置测量及上报；管理子系统基于终端2子系统、终端1子系统的位置分布，建立终端2与终端1的映射关系P2M_ij、分配终端2与终端1间通信的空口资源；管理子系统通过基站子系统向终端2子系统发送查表指令并接收各终端2所反馈的关于终端1的读表结果；管理子系统确定没能上报读表结果的终端1子集A，并确定联合收发的终端2与子集A中各终端的映射关系M2P_mn；管理子系统配置各M2P_mn成员完成多点对单点的发送及接收处理，完成子集A中各终端1的读表。

Description

一种基于异构网络的云抄表的方法及系统

技术领域

本发明涉及水、电、气等领域的抄表方法，特别涉及一种提升覆盖深度的智能云抄表的方法及系统。

背景技术

水、电、气作为当今民生的基础能源，渗透到社会生活的方方面面，只要有人生活的地方，就有水、电、气的应用需求。

显然，水、电、气的服务除了前期的设施建设外，后续还需要持续的运维，其中最为主要的运维事项包括抄表、设备异常监控维护等。

然而，传统的抄表方式至少面临以下几个问题：

第一、居民用户十分分散，需要投入大量的人力进行现场抄表；

第二、入户抄表扰民程度大，对居民的生活带来不方便；

第三、人工抄表存在的误差大，容易计量数据不准确；

第四、人工抄表无法提供精准的数据，不利于监测，无法及时发现漏损，造成产销差；

因此，需要有更为高效的抄表方案来支撑水、电、气后期的运维管理，然而，目前水、电、气的抄表方案主要是通过引进NB-IoT、LoRa覆盖实现远程抄表，然而，由于水电气表一般位于楼栋深处，信号较弱，因此，传统的无线覆盖方案直接应用于智能抄表时，容易由于深度覆盖不足而造成部分区域盲覆盖而导致无法读表的问题，最终影响运维效率，因此，提出一种改善深度覆盖、提高有效性的智能抄表的方法及系统，则是现有技术亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种基于异构网络的云抄表的方法及系统，通过异构技术实现无线抄表，从而改善深度覆盖有效性，优化智能抄表的覆盖面，提升整体运维效率。

本发明要解决的技术问题的技术方案是：

本发明提供一种基于异构网络的云抄表的系统，包括：终端1子系统、终端2子系统、基站子系统、管理子系统，各子系统的功能如下：终端1子系统：接入到终端2子系统，在终端2的指示下，完成水电气表读数的读表并上报给终端2；终端2子系统：负责对终端1做接入控制，并根据管理子系统下发的读表指令，触发终端1进行读表并上报读数，而后把读数上报给管理子系统，另外，负责自身位置计算并上报给基站子系统；基站子系统：负责为终端2提供无线回传，计算终端2的位置并上报给管理子系统；管理子系统：负责终端2与终端1间通信的空口资源分配，P2M_ij分组确定、M2P_mn分组确定，并触发读表操作，最终汇总各个终端1的读表结果输出。

本发明还提供一种基于异构网络的云抄表的方法，包括如下步骤：

步骤1：管理子系统配置基站子系统对终端2子系统进行位置测量及上报；

步骤2：管理子系统基于终端2子系统、终端1子系统的位置分布，建立终端2与终端1的映射关系P2M_ij(i＝1、…、Max2；j＝1、…、Max_P2M_i)、分配终端2与终端1间通信的空口资源；

步骤3：管理子系统通过基站子系统向终端2子系统发送查表指令并接收各终端2所反馈的关于终端1的读表结果；

步骤4：管理子系统确定没能上报读表结果的终端1子集A，并确定联合收发的终端2与子集A中各终端的映射关系M2P_mn(n＝1、…、Max1SetA；m＝1、…、Max_M2P_n)；

步骤5：管理子系统配置各M2P_mn成员完成多点对单点的发送及接收处理，完成子集A中各终端1的读表。

优选地，所述步骤1中，所述位置测量上报方法包括管理子系统配置基站子系统测量终端2的上行信号并计算其位置信息而后上报给管理子系统；

或者，

管理子系统配置基站子系统触发终端2基于GNSS测量得到自身位置，而后把位置信息上报给基站子系统，而基站子系统再把位置信息上报给管理子系统；

或者，

管理子系统配置基站子系统触发终端2测量基站子系统下行信号而后计算自身位置，并把位置信息上报给基站子系统，而后基站子系统再把位置信息上报给管理子系统。

优选地，所述步骤2中，所述终端1子系统中各终端的位置信息为预先录入到管理子系统中的信息。

优选地，所述步骤2中，所述映射关系P2M_ij中所述一个终端2至少对应一个终端1，所述映射关系的建立方法为：

步骤2.1、选择终端1子系统中未被映射到终端2的其中一个终端A；

步骤2.2、计算终端A与终端2子系统中各个终端的位置距离；

步骤2.3、把终端A映射到未满载的终端2中距离最近的终端2，所述未满载指未超出一个终端2所能服务的终端1个数上限；

步骤2.4、判定终端1子系统中的终端是否全部完成映射，如果是，则结束映射工作，如果否，则跳转到步骤2.1。

优选地，所述步骤2，所述分配终端2与终端1间通信的空口资源，所述分配方法为：

步骤2.1、把空口资源分为N份，所述N份资源彼此正交，所述N大于满足映射组P2M_ij间两两互不干扰下的资源需求份数，优选的，N取8；

步骤2.2、以任意两个映射组P2M_ij之间互不干扰为原则，从N份资源中为各个映射组分配资源。

优选地，所述步骤4，所述M2P_mn的确定方法为：

步骤4.1、选择终端1子集A中未完成映射的一个终端B；

步骤4.2、从终端2子系统中选出F个与终端B距离最小的终端2，所述本步骤所确定的F个终端2与终端B组成一个映射组M2P_mn；

步骤4.3、判定终端1子集A中的终端是否全部完成映射，如果是，则结束映射工作，如果否，则跳转到步骤4.1。

优选地，所述步骤5，所述多点对单点的发送及接收处理方法为，采用所述步骤2中N份资源中未被分配的资源，实现M2P_mn集合内多个终端2与一个终端1的多点对单点的发送及接收处理。所述多个M2P_mn集合间在彼此不相干扰情况下可以同时进行集合内多个终端2与一个终端1的多点对单点的发送及接收处理。

本发明的有益效果为：

采用本发明的方法，基于异构技术实现无线抄表，通过引进终端2子系统实现驻地抄表降低路径损耗、通过空口资源正交与叠加双模式融合使用，实现共道干扰避免并提升收发增益，从而改善深度覆盖有效性，优化智能抄表的覆盖面，提升整体运维效率。

附图说明

图1是本发明一种实施例方法流程示意图，

图2是本发明一种实施例系统示意图，

图3是本发明一种实施例系统覆盖示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本发明的实施方式做进一步的详细解释。

如图1所示，一种基于异构网络的云抄表的方法，具体包含以下的步骤：

步骤1：管理子系统配置基站子系统对终端2子系统进行位置测量及上报；

步骤2：管理子系统基于终端2子系统、终端1子系统的位置分布，建立终端2与终端1的映射关系P2M_ij(i＝1、…、Max2；j＝1、…、Max_P2M_i)、分配终端2与终端1间通信的空口资源；

步骤3：管理子系统通过基站子系统向终端2子系统发送查表指令并接收各终端2所反馈的关于终端1的读表结果；

步骤4：管理子系统确定没能上报读表结果的终端1子集A，并确定联合收发的终端2与子集A中各终端的映射关系M2P_mn(n＝1、…、Max1SetA；m＝1、…、Max_M2P_n)；

步骤5：管理子系统配置各M2P_mn成员完成多点对单点的发送及接收处理，完成子集A中各终端1的读表。

所述步骤1、2、3、4、5所涉及的智能抄表系统，由终端1子系统、终端2子系统、基站子系统、管理子系统构成；

所述步骤1中，所述位置测量上报方法包括管理子系统配置基站子系统测量终端2的上行信号并计算其位置信息而后上报给管理子系统；

或者，

管理子系统配置基站子系统触发终端2基于GNSS测量得到自身位置，而后把位置信息上报给基站子系统，而基站子系统再把位置信息上报给管理子系统；

或者，

管理子系统配置基站子系统触发终端2测量基站子系统下行信号而后计算自身位置，并把位置信息上报给基站子系统，而后基站子系统再把位置信息上报给管理子系统；

所述步骤2中，所述终端1子系统中各终端的位置信息为预先录入到管理子系统中的信息；

所述步骤2中，所述映射关系P2M_ij中所述一个终端2至少对应一个终端1，所述映射关系的建立方法为：

步骤2.1、选择终端1子系统中未被映射到终端2的其中一个终端A；

步骤2.2、计算终端A与终端2子系统中各个终端的位置距离；

步骤2.3、把终端A映射到未满载的终端2中距离最近的终端2，所述未满载指未超出一个终端2所能服务的终端1个数上限；

步骤2.4、判定终端1子系统中的终端是否全部完成映射，如果是，则结束映射工作，如果否，则跳转到步骤2.1。

所述步骤2，所述分配终端2与终端1间通信的空口资源，所述分配方法为：

步骤2.1、把空口资源分为N份，所述N份资源彼此正交，所述N大于满足映射组P2M_ij间两两互不干扰下的资源需求份数，优选的，N取8；

步骤2.2、以任意两个映射组P2M_ij之间互不干扰为原则，从N份资源中为各个映射组分配资源。

所述步骤4，所述M2P_mn的确定方法为：

步骤4.1、选择终端1子集A中未完成映射的一个终端B；

步骤4.2、从终端2子系统中选出F个与终端B距离最小的终端2，所述本步骤所确定的F个终端2与终端B组成一个映射组M2P_mn；

步骤4.3、判定终端1子集A中的终端是否全部完成映射，如果是，则结束映射工作，如果否，则跳转到步骤4.1。

所述步骤5，所述多点对单点的发送及接收处理方法为，采用所述步骤2中N份资源中未被分配的资源，实现M2P_mn集合内多个终端2与一个终端1的多点对单点的发送及接收处理。所述多个M2P_mn集合间在彼此不相干扰情况下可以同时进行集合内多个终端2与一个终端1的多点对单点的发送及接收处理。

实施例，此处以图2为例，来阐述本发明提出的一种基于异构网络的云抄表的系统。

如图2所示，一种基于异构网络的云抄表的系统包括：终端1子系统、终端2子系统、基站子系统、管理子系统，各子系统的功能如下：

终端1子系统：接入到终端2子系统，在终端2的指示下，完成水电气表读数的读表并上报给终端2；

终端2子系统：负责对终端1做接入控制，并根据管理子系统下发的读表指令，触发终端1进行读表并上报读数，而后把读数上报给管理子系统，另外，负责自身位置计算并上报给基站子系统；

基站子系统：负责为终端2提供无线回传，计算终端2的位置并上报给管理子系统；

管理子系统：负责终端2与终端1间通信的空口资源分配，P2M_ij分组确定、M2P_mn分组确定，并触发读表操作，最终汇总各个终端1的读表结果输出。

下面用具体的实施例来描述一种基于异构网络的云抄表的系统的具体实施方式：

实施例：如图3所示，本系统由一个管理子系统、一个基站子系统、两个终端2(即终端2_1、终端2_2)、五个终端1(即终端1_1、终端1_2、终端1_3、终端1_4、终端1_5)组成，首先，终端2开机后，接入基站子系统，基站子系统测量终端2，得到关于本实施例中两个终端2(即终端2_1、终端2_2)的位置信息，并上报给管理子系统，管理子系统根据终端2及终端1的位置分布信息，进行P2M_ij分组映射，由于只有两个终端2，因此分为两个P2M_ij分组(对应图3中两个椭圆)，第一个分组：P2M_1j(j＝1、2、3)，由示终端2_1、终端1_1、终端1_2、终端1_3构成，表示终端2_1服务于终端1_1、终端1_2、终端1_3；第二个分组：P2M_2j(j＝1、2)，由终端2_2、终端1_4、终端1_5构成，表示终端2_2服务于终端1_4、终端1_5；

本实施例中，空口资源分为3份彼此正交的资源，其中第一份资源分给P2M_1j空口传输时使用，第二份资源分给P2M_2j空口传输时使用，第三份资源用于多个终端2与一个终端1的多发多收传输时使用。假如本实施例采用每个月读表一次的操作，则月读表时间到了，管理子系统向终端2_1下发读取终端终端1_1、终端1_2、终端1_3读表的指示，管理子系统向终端2_2下发读取终端终端1_4、终端1_5读表的指示，由于两个分组空口资源正交，因此彼此不存在共道干扰，但是由于深度覆盖不足，本实施例中，只有终端端1_1、终端1_2、终端1_3、终端1_5上报读表读数，管理子系统确定了终端1_4没有上报读表读数，因此进行映射关系M2P_mn的确定，本实施例中，终端1_4与终端2_1、终端2_2组成映射组，而后，管理子系统配置终端2_1、终端2_2使用第三份正交的资源对终端1_4进行联合发送及接收，以此提升信号增益，最终管理子系统完成终端1_4的读表读数。

从本实施例可以看到，由于本发明采用终端2子系统实现驻地抄表降低路径损耗、通过空口资源正交使用实现共道干扰避免，由此提升了覆盖深度，使得第一轮读表就完成了80％的覆盖率，而在覆盖深度受限后，又通过联合收发进一步优化信号增益，使得抄表网络覆盖深度进一步得到改善，最终完成终端1子系统中剩余终端即终端1_4的读数，最终实现了智能抄表覆盖率100％的显著成效，极大提升整体运维效率。

从上述实施例可以看出，采用本发明的方法，基于异构技术实现无线抄表，通过引进终端2子系统实现驻地抄表降低路径损耗、通过空口资源正交与叠加双模式融合使用实现共道干扰避免并提升收发增益，从而改善深度覆盖有效性，优化智能抄表的覆盖面，提升整体运维效率

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的范围，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本发明的要求范围所述的形状、构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种基于异构网络的云抄表的系统，其特征在于，包括：终端1子系统、终端2子系统、基站子系统、管理子系统，各子系统的功能如下：

终端1子系统：接入到终端2子系统，在终端2的指示下，完成水电气表读数的读表并上报给终端2；

终端2子系统：负责对终端1做接入控制，并根据管理子系统下发的读表指令，触发终端1进行读表并上报读数，而后把读数上报给管理子系统，另外，负责自身位置计算并上报给基站子系统；

基站子系统：负责为终端2提供无线回传，计算终端2的位置并上报给管理子系统；

管理子系统：负责终端2与终端1间通信的空口资源分配，P2M_ij分组确定、M2P_mn分组确定，并触发读表操作，最终汇总各个终端1的读表结果输出。

2.一种基于异构网络的云抄表的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：管理子系统配置基站子系统对终端2子系统进行位置测量及上报；

步骤2：管理子系统基于终端2子系统、终端1子系统的位置分布，建立终端2与终端1的映射关系P2M_ij(i＝1、…、Max2；j＝1、…、Max_P2M_i)、分配终端2与终端1间通信的空口资源；

步骤3：管理子系统通过基站子系统向终端2子系统发送查表指令并接收各终端2所反馈的关于终端1的读表结果；

步骤4：管理子系统确定没能上报读表结果的终端1子集A，并确定联合收发的终端2与子集A中各终端的映射关系M2P_mn(n＝1、…、Max1SetA；m＝1、…、Max_M2P_n)；

步骤5：管理子系统配置各M2P_mn成员完成多点对单点的发送及接收处理，完成子集A中各终端1的读表。

3.根据权利要求2所述的一种基于异构网络的云抄表的方法，其特征在于：

所述步骤1中，所述位置测量上报方法包括管理子系统配置基站子系统测量终端2的上行信号并计算其位置信息而后上报给管理子系统；

或者，

管理子系统配置基站子系统触发终端2基于GNSS测量得到自身位置，而后把位置信息上报给基站子系统，而基站子系统再把位置信息上报给管理子系统；

或者，

管理子系统配置基站子系统触发终端2测量基站子系统下行信号而后计算自身位置，并把位置信息上报给基站子系统，而后基站子系统再把位置信息上报给管理子系统。

4.根据权利要求2所述的一种基于异构网络的云抄表的方法，其特征在于：

所述步骤2中，所述终端1子系统中各终端的位置信息为预先录入到管理子系统中的信息。

5.根据权利要求2所述的一种基于异构网络的云抄表的方法，其特征在于：

所述步骤2中，所述映射关系P2M_ij中所述一个终端2至少对应一个终端1，所述映射关系的建立方法为：

步骤2.1、选择终端1子系统中未被映射到终端2的其中一个终端A；

步骤2.2、计算终端A与终端2子系统中各个终端的位置距离；

步骤2.3、把终端A映射到未满载的终端2中距离最近的终端2，所述未满载指未超出一个终端2所能服务的终端1个数上限；

步骤2.4、判定终端1子系统中的终端是否全部完成映射，如果是，则结束映射工作，如果否，则跳转到步骤2.1。

6.根据权利要求2所述的一种基于异构网络的云抄表的方法，其特征在于：

所述步骤2，所述分配终端2与终端1间通信的空口资源，所述分配方法为：

步骤2.1、把空口资源分为N份，所述N份资源彼此正交，所述N大于满足映射组P2M_ij间两两互不干扰下的资源需求份数，优选的，N取8；

步骤2.2、以任意两个映射组P2M_ij之间互不干扰为原则，从N份资源中为各个映射组分配资源。

7.根据权利要求2所述的一种基于异构网络的云抄表的方法，其特征在于：

所述步骤4，所述M2P_mn的确定方法为：

步骤4.1、选择终端1子集A中未完成映射的一个终端B；

步骤4.2、从终端2子系统中选出F个与终端B距离最小的终端2，所述本步骤所确定的F个终端2与终端B组成一个映射组M2P_mn；

步骤4.3、判定终端1子集A中的终端是否全部完成映射，如果是，则结束映射工作，如果否，则跳转到步骤4.1。

8.根据权利要求2所述的一种基于异构网络的云抄表的方法，其特征在于：

所述步骤5，所述多点对单点的发送及接收处理方法为，采用所述步骤2中N份资源中未被分配的资源，实现M2P_mn集合内多个终端2与一个终端1的多点对单点的发送及接收处理。所述多个M2P_mn集合间在彼此不相干扰情况下可以同时进行集合内多个终端2与一个终端1的多点对单点的发送及接收处理。

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