CN112492571A - 一种用于无线抄表的低功耗通信方法及系统 - Google Patents

一种用于无线抄表的低功耗通信方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于无线抄表的低功耗通信方法及系统，所述低功耗通信方法包括：通信终端以大于超声水表数据包发送周期N倍的持续时间对超声水表进行同步搜索，并记录下时间戳和时间间隔；通信终端进入正常间隔监听接收模式对超声水表进行监听，一旦计时到超声水表将要发送下一个数据包时提前一段时间打开接收窗并接收数据；通信终端查询数据中心是否有邮件需要下发到超声水表，并根据查询结果进入低功耗模式。本发明的优点在于：整体功耗与有线通信相当，远小于其它无线通信的功耗；超声水表和通信终端之间采用分体式安装，并通过无线通信的方式进行数据传输，即使出现问题也只需要更换单个设备即可，后期维护方便。

Description

一种用于无线抄表的低功耗通信方法及系统
技术领域
本发明涉及远程抄表技术领域，尤其涉及一种用于无线抄表的低功耗通信方法及系统。
背景技术
目前一体式无线超声水表多采用计量显示与无线远程传输一体式内部灌胶和密封条处理，基本都能达到IP68的防水要求，其功耗也相对较低，但是其缺点在于对于地下室、管道井等恶劣安装环境而言，却无法保证无线传输的信号质量与采集成功率；而分体式水表多采用计量显示部分和无线传输部分进行分开灌胶与密封处理，计量显示部分通过TTL/RS485/Mbus等接口与无线传输部分进行有线连接，虽然解决了一体式无线超声水表恶劣安装条件下的无线传输信号问题，但是其也存在一些缺点，如在同等条件和制造工艺条件下很难实现IP68的防水要求，而且现在无线传输过程中超声水表的高能耗一直难以解决，如何在保证无线通信稳定可靠的前提下，解决功耗问题是目前需要考虑的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种专利名称用于无线抄表的低功耗通信方法及系统，解决了水表行业远程数据传输方法中存在的问题。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种用于无线抄表的低功耗通信方法，所述低功耗通信方法包括：
通信终端以大于超声水表数据包发送周期N倍的持续时间对超声水表进行同步搜索，并记录下时间戳和时间间隔；
通信终端进入正常间隔监听接收模式对超声水表进行监听，一旦计时到超声水表将要发送下一个数据包时提前一段时间打开接收窗并接收数据；
通信终端查询数据中心是否有邮件需要下发到超声水表，并根据查询结果进入低功耗模式。
进一步地，所述并根据查询结果控制超声水表进入低功耗模式包括：
如果数据中心有邮件需要下发到超声水表，则下发邮件并等待邮件应答ACK后通信终端和超声水表进入低功耗的睡眠模式；
如果数据中心没有邮件需要下发到超声水表，则通信终端和超声水表直接进入低功耗的睡眠模式。
进一步地，所述低功耗通信方法还包括设置接收时间窗机制来增加同步异常出现后的时间错位冗余度，以及设置异常巡查机制来解决同步异常；且所述接收时间窗机制启动的优先级大于所述异常巡查机制。
进一步地，所述设置接收时间窗机制包括设置接收时间窗为浮动式时间窗，时间长度为1000ms，前后浮动50~500ms；所述设置异常巡查机制包括设间隔为1小时捕捉到异常并启动异常巡查机制，异常巡查机制自动激活同步搜索功能重新进行同步搜索。
一种用于无线抄表的低功耗通信系统，它包括同步搜索模块和监听模块；
所述同步搜索模块用于通信终端以大于超声水表数据包发送周期N倍的持续时间对超声水表进行同步搜索，并记录下时间戳和时间间隔；
所述监听模块用于在搜索同步成功后进入正常间隔监听接收模式，一旦计时到超声水表将要发送下一个数据包时提前打开接收窗接收数据，并在接收完成后查询数据中心是否有邮件需要下发到超声水表，如果有则下发邮件并等待邮件应答ACK后进入低功耗的睡眠模式，否则直接进入低功耗的睡眠模式。
进一步地，还包括机制设置模块；所述机制设置模块用于设置接收时间窗机制和设置异常巡查机制，且所述接收时间窗机制启动的优先级大于所述异常巡查机制。
进一步地，所述设置接收时间窗机制包括设置接收时间窗为浮动式时间窗，时间长度为1000ms，前后浮动50~500ms；所述设置异常巡查机制包括设间隔为1小时捕捉到异常并启动异常巡查机制，异常巡查机制自动激活同步搜索功能重新进行同步搜索。
本发明具有以下优点：一种用于无线抄表的低功耗通信方法及系统，整体功耗与有线通信相当，远小于其它无线通信的功耗；超声水表和通信终端之间采用分体式安装，并通过无线通信的方式进行数据传输，即使出现问题也只需要更换单个设备即可，后期维护方便。
附图说明
图1 为本发明的逻辑示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的保护范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本发明做进一步的描述。
如图1所示，本发明中将超声安装在下水管的管道上，将蘑菇天线/通信终端安装在打孔的井盖上或者安装在路边天线杆上；其中超声水表用于定时发送无线数据，蘑菇天线/通信终端用于定时接收超声水表发送的无线数据并将接收的无线数据定时发送到互联网的数据服务中心；
超声水表与蘑菇天线/通信终端，以及蘑菇天线/通信终端与互联网这两部分皆为无线通信方式，为了在保证无线通信稳定的前提条件下，尽可能的降低其功耗设置了以下逻辑：
1、蘑菇天线/通信终端：现场安装时或者自唤醒后启动搜索同步功能，持续时间大于2倍超声水表发送周期，即可保证100%搜索到超声水表的数据包，此时蘑菇天线/通信终端记录下时间戳与时间间隔，精度达到1ms级别；其目的就是为了告诉蘑菇天线/通信终端，超声水表的下一个无线数据包将在等待多少ms后发出，这样蘑菇天线/通信终端就可以提前打开接收时间窗。。
2、蘑菇天线/通信终端：搜索同步成功后，进入正常间隔监听接收模式，一旦计时到超声水表将要发送下一个数据包时，蘑菇天线/通信终端会提前50~500ms打开接收窗并接收数据，接收完成后查询数据中心是否有邮件需要下发超声水表，有则下发邮件并等待邮件应答ACK后进入睡眠模式，否则直接睡眠；以上逻辑就实现分体式低功耗近场无线通信；其中ACK指的是：对蘑菇天线/通信终端下发的邮件做出的回复，简称ACK；需要注意的是只有蘑菇天线/通信终端接收到超声水表的ACK后，才认为邮件已经下达成功。
其中，超声水表设置自唤醒后默认每间隔16s发送一个数据包，发射功率5dbm条件下10年的无线功耗为2Ah，因此整表功耗可满足理论15年以上的使用时间；蘑菇天线/通信终端实现无线接收，10年的功耗也为2Ah，整机保证不少于10年。
进一步地，为了防止超声水表与蘑菇天线/通信终端的同步机制出现异常，会导致上述逻辑失效，蘑菇天线/通信终端设置了接收时间窗机制和异常巡查机制；
其中，接收时间窗机制：接收时间窗属于浮动式时间窗，接收时间窗的时间长度为1000ms，前后浮动50~500ms，这样就会大大增加异常出现后的时间错位冗余度；异常巡查机制：如果接收时间窗机制都无法有效解决同步异常问题，则会间隔1小时捕捉此异常并启动异常巡查机制，异常巡查机制就会自动激活同步搜索功能，进行重新搜索同步。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于无线抄表的低功耗通信方法，其特征在于：所述低功耗通信方法包括：
通信终端以大于超声水表数据包发送周期N倍的持续时间对超声水表进行同步搜索，并记录下时间戳和时间间隔；
通信终端进入正常间隔监听接收模式对超声水表进行监听，一旦计时到超声水表将要发送下一个数据包时提前一段时间打开接收窗并接收数据；
通信终端查询数据中心是否有邮件需要下发到超声水表，并根据查询结果进入低功耗模式。
2.根据权利要求1所述的一种用于无线抄表的低功耗通信方法，其特征在于：所述并根据查询结果控制超声水表进入低功耗模式包括：
如果数据中心有邮件需要下发到超声水表，则下发邮件并等待邮件应答ACK后通信终端和超声水表进入低功耗的睡眠模式；
如果数据中心没有邮件需要下发到超声水表，则通信终端和超声水表直接进入低功耗的睡眠模式。
3.根据权利要求1所述的一种用于无线抄表的低功耗通信方法，其特征在于：所述低功耗通信方法还包括设置接收时间窗机制来增加同步异常出现后的时间错位冗余度，以及设置异常巡查机制来解决同步异常；且所述接收时间窗机制启动的优先级大于所述异常巡查机制。
4.根据权利要求3所述的一种用于无线抄表的低功耗通信方法，其特征在于：所述设置接收时间窗机制包括设置接收时间窗为浮动式时间窗，时间长度为1000ms，前后浮动50~500ms；所述设置异常巡查机制包括设间隔为1小时捕捉到异常并启动异常巡查机制，异常巡查机制自动激活同步搜索功能重新进行同步搜索。
5.一种用于无线抄表的低功耗通信系统，其特征在于：它包括同步搜索模块和监听模块；
所述同步搜索模块用于通信终端以大于超声水表数据包发送周期N倍的持续时间对超声水表进行同步搜索，并记录下时间戳和时间间隔；
所述监听模块用于在搜索同步成功后进入正常间隔监听接收模式，一旦计时到超声水表将要发送下一个数据包时提前打开接收窗接收数据，并在接收完成后查询数据中心是否有邮件需要下发到超声水表，如果有则下发邮件并等待邮件应答ACK后进入低功耗的睡眠模式，否则直接进入低功耗的睡眠模式。
6.根据权利要求5所述的一种用于无线抄表的低功耗通信系统，其特征在于：还包括机制设置模块；所述机制设置模块用于设置接收时间窗机制和设置异常巡查机制，且所述接收时间窗机制启动的优先级大于所述异常巡查机制。
7.根据权利要求6所述的一种用于无线抄表的低功耗通信系统，其特征在于：所述设置接收时间窗机制包括设置接收时间窗为浮动式时间窗，时间长度为1000ms，前后浮动50~500ms；所述设置异常巡查机制包括设间隔为1小时捕捉到异常并启动异常巡查机制，异常巡查机制自动激活同步搜索功能重新进行同步搜索。
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