CN113269955B - 一种台区用户电表数据采集方法 - Google Patents

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CN113269955B CN202110802558.1A CN202110802558A CN113269955B CN 113269955 B CN113269955 B CN 113269955B CN 202110802558 A CN202110802558 A CN 202110802558A CN 113269955 B CN113269955 B CN 113269955B
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Abstract

本发明提出了一种台区用户电表数据采集方法，包括以下步骤：S100：在变压器对应的台区范围建立包括总采集器、若干中继采集器和所有的用户电表的拓扑结构，预先建立包括所有用户电表的路由表，存储到达每一个用户电表的有效路径；S200：将路由表按与总采集器之间是否直连或者经过中继采集器的数量进行用户电表层级分级；S300：总采集器按照各个用户电表的分级来分别进行抄表任务的下达；S400：用户电表接收到下达的抄表任务后，生成打包数据上传至总采集器中；S500：总采集器根据接收到打包的开始任务抄表时间戳、抄表数据和完成抄表任务时间戳后，进行预设路由表的更新；S600：总采集器定期进行抄表任务的下达。

Description

一种台区用户电表数据采集方法
技术领域
本发明涉及电网智能抄表技术领域，尤其涉及一种台区用户电表数据采集方法。
背景技术
电力线网络是当前覆盖极广的一种网络，其以电力线缆作为传输介质实现通信功能，具有无需重复布线、安装和维护成本低等优点，智能电表具有自动抄读和通信能力，以取代人工抄表，极大的改善了抄表效率。为实现电能计费、电网损耗计算或者高频次的96点日负荷曲线数据采集等功能，需要定期对台区范围的电力用户的电表进行同步日抄表、日冻结以及月抄表等处理，得到完整有效的电力用户用电数据。
传统的集中器抄表方式，是采用中断轮询方式处理方式，一次只能抄读少量用户电表的数据，抄表效率极低，且抄表任务的时效性差，经常出现掉点漏抄情形，影响相应电力用户用电数据的完整性和可靠性。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种预设区域内所有用户电表到总采集器的路由表并对其优化更新、高效可靠的获取台区用户电表数据的采集方法。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种台区用户电表数据采集方法，包括如下步骤：
S100：在变压器对应的台区范围建立包括总采集器、若干中继采集器和所有的用户电表的拓扑结构，使部分用户电表直接与总采集器信号连接，或者用户电表通过至少一个层级的中继采集器与总采集器信号连接，使每一个用户电表能够通过有效的信号传输路径到达总采集器，预先建立包括所有用户电表的路由表，存储到达每一个用户电表的有效路径；
S200：将路由表按与总采集器之间是否直连或者经过中继采集器的数量进行用户电表层级分级；
S300：总采集器按照各个用户电表的分级来分别进行抄表任务的下达：与总采集器直连的用户电表直接收到抄表任务，其他用户电表的抄表任务通过拓扑结构中的各级中继采集器透传并到达与各中继采集器相对应的用户电表中；
S400：与用户电表最近的中继采集器接收到下达的抄表任务后，生成开始抄表任务的时间戳，并立即将抄表任务转发给用户电表；用户电表抄表后将抄表数据发送至与用户电表最近的中继采集器，该中继采集器接收到抄表数据后，生成完成抄表任务时间戳，并将包括开始任务抄表时间戳、抄表数据和完成抄表任务时间戳在内的打包数据直接上传至总采集器中或者经各层级的中继采集器逐层级上传至总采集器中；
S500：总采集器根据接收到打包的开始任务抄表时间戳、抄表数据和完成抄表任务时间戳后，计算完成台区所有用户电表总的抄表时间，选出所用总的抄表时间最短的方案，将该方案中各用户电表对应的中继采集器信息进行路由表的更新；每当台区的用户电表数量发生变更或者冻结时，重复步骤S100—S500；
S600：需要进行抄表时，总采集器根据更新后的路由表，向各中继采集器或者与总采集器直连的用户电表进行抄表任务的下达。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述总采集器与相邻层级的中继采集器为星型拓扑结构；不同层级的中继采集器之间为树型拓扑结构。
进一步优选的，所述进行用户电表层级分级，是将与总采集器直连的用户电表定义为层级一，通过一级中继采集器与总采集器连接的用户电表定义为层级二，依次类推，直到将所有的用户电表有效的划分确定的层级。
更进一步优选的，所述总采集器及各中继采集器均包括地址确认模块、指令处理模块、上行模块、下行模块和本地时钟模块；
地址确认模块，用于确认各用户电表对应的路由表中记载的物理地址与总采集器及各中继采集器物理地址是否相符；
指令处理模块，用于将总采集器下达的抄表任务发送到与总采集器或者各中继采集器连接的指定的用户电表，并生成开始抄表任务的时间戳；
下行模块，将总采集器下达的抄表任务透传至下一级中继采集器；
上行模块，接收下一级中继采集器发送的或者将当前中继采集器生成的开始任务抄表时间戳、用户电表的抄表数据和完成抄表任务时间戳的打包数据，并上传至上一级中继采集器或者总采集器；每层级的中继采集器的上行模块都会在生成或者接收到的完成抄表任务时间戳中累加在该层级中继采集器的时间延迟；
本地时钟模块，提供开始抄表任务的时间戳、完成抄表任务时间戳的对应时间，并提供用户电表的抄表数据在本层级中继采集器中的时间延迟；总采集器及各中继采集器的本地时钟模块均与同一世界时钟同步。
再进一步优选的，所述计算完成台区所有用户电表在一个抄表周期内的总的抄表时间，是采用如下方式：令台区用户电表层级分级共有
Figure DEST_PATH_IMAGE001
级，用
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表示，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；令任一用户电表层级分级中继采集器的数量为
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为各层级的分级中继采集器实际数量；令总采集器下达抄表任务的时间与离对应用户电表接最近的中继采集器发送的开始抄表任务的时间戳之间的时间延迟为
Figure DEST_PATH_IMAGE007
；每层级的中继采集器的上行模块在生成或者接收到的完成抄表任务时间戳中累加在该层级中继采集器的时间延迟为
Figure DEST_PATH_IMAGE008
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为打包数据在当前层级中继采集器的实际驻留时间，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为预设的打包数据在当前层级中继采集器的驻留时间；令
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为每层级的中继采集器的下行传输的成功率；令
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为每层级的中继采集器的上行传输的成功率；在一个抄表周期内完成台区所有用户电表总的抄表时间为
Figure DEST_PATH_IMAGE013
，则有以下关系：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
；
Figure DEST_PATH_IMAGE015
表示总采集器下达的抄表任务到达用户电表的成功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
表示打包数据经若干中继采集器最终传输到总采集器的成功率，
Figure 293801DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 533022DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 579475DEST_PATH_IMAGE015
与
Figure 597372DEST_PATH_IMAGE016
为取值范围（0，1）之间的实数，且每一个中继采集器
Figure 828502DEST_PATH_IMAGE011
与
Figure 430384DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 781994DEST_PATH_IMAGE015
与
Figure 277566DEST_PATH_IMAGE016
不完全相等；
Figure DEST_PATH_IMAGE017
，且
Figure 446641DEST_PATH_IMAGE004
大于0。
更进一步的优选的，所述预设的打包数据在当前层级中继采集器的驻留时间
Figure 535820DEST_PATH_IMAGE010
的取值范围为10-2ms—102ms。
更进一步的优选的，所述选出所用总的抄表时间最短的方案，是满足如下规则：
1）每一个用户电表在抄表周期内均有有效的抄表数据返回总采集器，每一用户电表层级的用户电表接入数不能超过该层级允许用户电表接入总数；
2）满足1）的前提下，所有层级的各用户电表上传有效的抄表数据经过的中继采集器次数之和最小；
3）满足1的前提下，总采集器下达的抄表任务到达所有用户电表的信号传输质量之和最高或者所有用户电表上传打包数据最终传输到总采集器的信号传输质量之和最高；
4）如在固定周期内总采集器进行若干次抄表任务的下达，固定周期内最后一次抄表任务到达各用户电表的时间不得超过固定周期的结束时间。
再进一步的优选的，所述信号传输质量的计算方法为：1）当用户电表与总采集器直连时：
Figure DEST_PATH_IMAGE018
，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
，即
Figure 878071DEST_PATH_IMAGE011
与
Figure 717896DEST_PATH_IMAGE012
两者的乘积作为信号传输质量；2）当用户电表经过若干中继采集器与总采集器信号连接时：
Figure DEST_PATH_IMAGE020
；
Figure DEST_PATH_IMAGE021
；
Figure DEST_PATH_IMAGE022
；
Figure DEST_PATH_IMAGE023
各项表示当前中继采集器或者总采集器与下一层级的中继采集器的下行传输的成功率；
Figure DEST_PATH_IMAGE024
…
Figure DEST_PATH_IMAGE025
各项表示当前中继采集器与上一层级的中继采集器或者总采集器的上行传输的成功率；计算
Figure 729976DEST_PATH_IMAGE015
与
Figure 932550DEST_PATH_IMAGE016
两者的乘积作为信号传输质量。
更进一步的优选的，如有用户电表在若干个连续的固定周期内无法返回有效的抄表数据，总采集器判断该用户电表对应的中继采集器或者与该中继采集器相连接的其他用户电表是否正常返回抄表数据，如该中继采集器或者与该中继采集器相连接的其他用户电表均正常，则对该用户电表进行标记并改变该用户电表的经过中继采集器的路径，再次重新尝试对该用户电表下达抄表任务；重新进行完成台区所有用户电表总的抄表时间的计算，并将用户电表的标记记录在更新后的路由表中；如在有限次数的重新尝试改变用户电表的经过中继采集器的路径，均不能获得有效的用户电表抄表数据，则总采集器在路由表中冻结该用户电表，生成异常事件并通知管理人员。
本发明提供的一种台区用户电表数据采集方法，相对于现有技术具有以下有益效果：
（1）本方案通过实现预设所有的用户电表到达总采集器的直连或者路由通信的拓扑结构及其路由表，通过遍历方式统计各用户电表的抄表数据返回至总采集器中，总采集器根据开始任务抄表时间戳、抄表数据和完成抄表任务时间戳在内的打包数据判断在整个抄表周期内的所有用户电表总的抄表时间，根据规则调整和优化选出抄表时间最短的方案并更新路由表，每档有用户电表新增、移除或者被冻结时，重复上述的计算选择抄表时间最短的方案并更新路由表过程；
（2）本方案的拓扑结构是星型拓扑结构与树型拓扑结构的混合形式，结合了两种拓扑结构的特点；
（3）总采集器及各中继采集器均配置了指令处理模块、上行模块、下行模块和本地时钟模块，用于抄表任务的下达、抄表数据的上传以及累加抄表数据在每层中继采集器的实际驻留时间，便于精确计算抄表周期内的所有用户电表总的抄表时间；本地时钟模块提供同步的世界时间作为参考；
（4）本方案建立了关于抄表周期内的所有用户电表总的抄表时间的计算方法和判断规则，有利于筛选出信号传输质量最好，同时用时最短的路由表；
（5）用户电表的工作状态变化后，导致拓扑结构发生变化，会重新进行所有用户电表总的抄表时间的计算并更新路由表，达到动态更新的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本发明一种台区用户电表数据采集方法的流程图；
图2为本发明一种台区用户电表数据采集方法的一种拓扑结构图；
图3为本发明一种台区用户电表数据采集方法的总采集器或者中继采集器的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如图1结合图2所示，本发明提供了一种台区用户电表数据采集方法，包括如下步骤：
S100：在变压器对应的台区范围建立包括总采集器、若干中继采集器和所有的用户电表的拓扑结构，使部分用户电表直接与总采集器信号连接，或者用户电表通过至少一个层级的中继采集器与总采集器信号连接，使每一个用户电表能够通过有效的信号传输路径到达总采集器，预先建立包括所有用户电表的路由表，存储到达每一个用户电表的有效路径；
如图1所示，本方案中的拓扑结构为复合结构，其中总采集器与相邻层级的中继采集器为星型拓扑结构；不同层级的中继采集器之间为树型拓扑结构。
S200：将路由表按与总采集器之间是否直连或者经过中继采集器的数量进行用户电表层级分级；
如图2所示，对用户电表层级分级是将与总采集器直连的用户电表定义为层级一，通过一级中继采集器与总采集器连接的用户电表定义为层级二，依次类推，直到将所有的用户电表有效的划分确定的层级。按照离总采集器的远近关系，各层级标识为L1、L2、……，依此类推。
S300：总采集器按照各个用户电表的分级来分别进行抄表任务的下达：与总采集器直连的用户电表直接收到抄表任务，其他用户电表的抄表任务通过拓扑结构中的各级中继采集器透传并到达与各中继采集器相对应的用户电表中；
根据拓扑结构以及用户电表有效的划分确定的层级，可以确保各个用户电表均接收到抄表任务。由于各用户电表分别与拓扑结构不同的节点，即总采集器和各中继采集器，不同的用户电表接收到的抄表任务的时间并不完全相同。
S400：与用户电表最近的中继采集器接收到下达的抄表任务后，生成开始抄表任务的时间戳，并立即将抄表任务转发给用户电表；用户电表抄表后将抄表数据发送至与用户电表最近的中继采集器，该中继采集器接收到抄表数据后，生成完成抄表任务时间戳，并将包括开始任务抄表时间戳、抄表数据和完成抄表任务时间戳在内的打包数据直接上传至总采集器中或者经各层级的中继采集器逐层级上传至总采集器中；
如图3所示，图示展示了总采集器或者各中继采集器的一种结构框图。由图可知，总采集器及各中继采集器均包括地址确认模块、指令处理模块、上行模块、下行模块和本地时钟模块；
地址确认模块，用于确认各用户电表对应的路由表中记载的物理地址与总采集器及各中继采集器物理地址是否相符，从而确定路径是否合法；
指令处理模块，用于将总采集器下达的抄表任务发送到与总采集器或者各中继采集器连接的指定的用户电表，并生成开始抄表任务的时间戳，在对应的时刻执行抄表任务并获取抄表数据；
下行模块，将总采集器下达的抄表任务透传至下一级中继采集器；
上行模块，接收下一级中继采集器发送的或者将当前中继采集器生成的开始任务抄表时间戳、用户电表的抄表数据和完成抄表任务时间戳的打包数据，并上传至上一级中继采集器或者总采集器；每层级的中继采集器的上行模块都会在生成或者接收到的完成抄表任务时间戳中累加在该层级中继采集器的时间延迟；
本地时钟模块，提供开始抄表任务的时间戳、完成抄表任务时间戳的对应时间，并提供用户电表的抄表数据在本层级中继采集器中的时间延迟；总采集器及各中继采集器的本地时钟模块均与同一世界时钟同步。通过本地时钟模块，能够了解当前用户电表执行抄表任务的世界时间，并进一步获取与总采集器下达抄表任务的时间延迟，并获取上传抄表数据时刻与总采集器接收到上传的抄表数据的时间延迟，受信道和处理效率以及抄表数据在本层级中继采集器中的驻留时间延迟影响，上述两个时间延迟并不完全相同。
S500：总采集器根据接收到打包的开始任务抄表时间戳、抄表数据和完成抄表任务时间戳后，计算完成台区所有用户电表总的抄表时间，选出所用总的抄表时间最短的方案，具体计算可采用如下方式：
令台区用户电表层级分级共有
Figure 858917DEST_PATH_IMAGE001
级，用
Figure 204448DEST_PATH_IMAGE002
表示，
Figure 184168DEST_PATH_IMAGE003
；令任一用户电表层级分级中继采集器的数量为
Figure 247939DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 135254DEST_PATH_IMAGE006
为各层级的分级中继采集器实际数量；令总采集器下达抄表任务的时间与离对应用户电表接最近的中继采集器发送的开始抄表任务的时间戳之间的时间延迟为
Figure 459925DEST_PATH_IMAGE007
；每层级的中继采集器的上行模块在生成或者接收到的完成抄表任务时间戳中累加在该层级中继采集器的时间延迟为
Figure 250027DEST_PATH_IMAGE008
，其中
Figure 161613DEST_PATH_IMAGE009
为打包数据在当前层级中继采集器的实际驻留时间，
Figure 429784DEST_PATH_IMAGE010
为预设的打包数据在当前层级中继采集器的驻留时间；令
Figure 749906DEST_PATH_IMAGE011
为每层级的中继采集器的下行传输的成功率；令
Figure 337008DEST_PATH_IMAGE012
为每层级的中继采集器的上行传输的成功率；在一个抄表周期内完成台区所有用户电表总的抄表时间为
Figure 109792DEST_PATH_IMAGE013
，则有以下关系：
Figure DEST_PATH_IMAGE027
；
Figure 350629DEST_PATH_IMAGE015
表示总采集器下达的抄表任务到达用户电表的成功率，
Figure 649892DEST_PATH_IMAGE016
表示打包数据最终传输到总采集器的成功率，
Figure 283261DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 543341DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 277948DEST_PATH_IMAGE015
与
Figure 808548DEST_PATH_IMAGE016
为取值范围（0，1）之间的实数，且每一个中继采集器
Figure 235988DEST_PATH_IMAGE011
与
Figure 983364DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 23126DEST_PATH_IMAGE015
与
Figure 906769DEST_PATH_IMAGE016
不完全相等；
Figure 646054DEST_PATH_IMAGE017
，且
Figure 241246DEST_PATH_IMAGE004
大于0。
由于每一层级都有独立的下达的抄表任务到达用户电表的成功率和打包数据最终传输到总采集器的成功率，故在不同层级的用户电表对应的和也不完全相同。
预设的打包数据在当前层级中继采集器的驻留时间
Figure 458601DEST_PATH_IMAGE010
的取值范围为10-2ms—102ms。预设该驻留时间是为了简化计算，综合考虑到信道堵塞和传输延迟，而预设的一时间。该预设时间与实际驻留时间不能相差过大，如打包数据在当前层级中继采集器的实际驻留时间超过预设的打包数据在当前层级中继采集器的驻留时间的（5—8）
Figure DEST_PATH_IMAGE028
倍，
Figure 354007DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 857669DEST_PATH_IMAGE001
为台区用户电表层级总数，
Figure 815523DEST_PATH_IMAGE028
为台区用户电表当前层级数，这样相当于给用户电表的处理效率加上了约束。
根据上述计算的结果选择对应抄表时间最短的方案中，对各用户电表对应的中继采集器信息进行路由表的更新；如何选择总的抄表时间最短的方案，采用如下规则：
1）每一个用户电表在抄表周期内均有有效的抄表数据返回总采集器，每一用户电表层级的用户电表接入数不能超过该层级允许用户电表接入总数；总采集器或者中继采集器都具有最大的用户电表连接数，每一层级接入的用户电表数量不能超过该用户电表连接数；
2）满足1）的前提下，所有层级的各用户电表上传有效的抄表数据经过的中继采集器次数之和最小；每经过依次透传记录为抄表数据经过的中继采集器次数加1，拓扑结构末端的用户电表所经过的中继采集器次数最多；
3）满足1的前提下，总采集器下达的抄表任务到达所有用户电表的信号传输质量之和最高或者所有用户电表上传打包数据最终传输到总采集器的信号传输质量之和最高；
4）如在固定周期内总采集器进行若干次抄表任务的下达，固定周期内最后一次抄表任务到达各用户电表的时间不得超过固定周期的结束时间；如进行日周期内的96点负荷曲线采集，总采集器每次下达抄表任务的间隔时间为15分钟，则当日最后一次超标任务到达各用户电表的时间不能超过当日23:59:59，否则会发生掉点漏测现象。
规则3）中，信号传输质量的计算方法如下：1）当用户电表与总采集器直连时：
Figure 961203DEST_PATH_IMAGE018
，
Figure 819437DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 261045DEST_PATH_IMAGE011
与
Figure 204730DEST_PATH_IMAGE012
两者的乘积作为总采集器到该用户电表的信号传输质量；2）当用户电表经过若干中继采集器与总采集器信号连接时：
Figure DEST_PATH_IMAGE029
；
Figure DEST_PATH_IMAGE030
；
Figure DEST_PATH_IMAGE031
；
Figure 597842DEST_PATH_IMAGE023
各项表示当前中继采集器或者总采集器与下一层级的中继采集器的下行传输的成功率；
Figure 310583DEST_PATH_IMAGE024
…
Figure 687206DEST_PATH_IMAGE025
各项表示当前中继采集器与上一层级的中继采集器或者总采集器的上行传输的成功率；计算与两者的乘积作为信号传输质量。
每当台区的用户电表数量发生变更或者冻结时，重复步骤S100—S500；当然，如果台区某个或者若干个用户电表的打包数据在当前层级中继采集器的实际驻留时间超过预设的打包数据在当前层级中继采集器的驻留时间的（5—8）
Figure 619652DEST_PATH_IMAGE028
倍，也需要进行路由表的更新，
Figure 841555DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 408803DEST_PATH_IMAGE001
为台区用户电表层级总数，
Figure 333159DEST_PATH_IMAGE028
为台区用户电表当前层级数。
S600：需要进行抄表时，总采集器根据更新后的路由表，向各中继采集器或者与总采集器直连的用户电表进行抄表任务的下达。
建立路由表的目的是为了在一个抄表周期内对每个用户电表进行一次有效的电表抄表和数据采集；如发现用户电表在若干个连续的固定周期内无法返回有效的抄表数据，总采集器判断该用户电表对应的中继采集器或者与该中继采集器相连接的其他用户电表是否正常返回抄表数据，如该中继采集器或者与该中继采集器相连接的其他用户电表均正常，则对该用户电表进行标记并改变该用户电表的经过中继采集器的路径，再次重新尝试对该用户电表下达抄表任务，直至重新进行完成台区所有用户电表总的抄表时间的计算，并将用户电表的标记记录在更新后的路由表中；如在有限次数的重新尝试改变用户电表的经过中继采集器的路径，均不能获得有效的用户电表抄表数据，则总采集器在路由表中冻结该用户电表，生成异常事件并通知管理人员，及时进行干预检修。此处有限次数的重新尝试与用户电表所处的层级有关，离总采集器所经过中继采集器更少的用户电表拥有更多的重新尝试次数；位于同一层级的各用户电表具有相同的重新尝试次数；重新尝试次数为2（
Figure 376070DEST_PATH_IMAGE001
—
Figure 277030DEST_PATH_IMAGE028
+1）次，
Figure 590462DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 918675DEST_PATH_IMAGE001
为台区用户电表层级总数，
Figure 684768DEST_PATH_IMAGE028
为台区用户电表当前层级数。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种台区用户电表数据采集方法，其特征在于：包括如下步骤：
S100：在变压器对应的台区范围建立包括总采集器、若干中继采集器和所有的用户电表的拓扑结构，使部分用户电表直接与总采集器信号连接，或者用户电表通过至少一个层级的中继采集器与总采集器信号连接，使每一个用户电表能够通过有效的信号传输路径到达总采集器，预先建立包括所有用户电表的路由表，存储到达每一个用户电表的有效路径；
S200：将路由表按与总采集器之间是否直连或者经过中继采集器的数量进行用户电表层级分级；
S300：总采集器按照各个用户电表的分级来分别进行抄表任务的下达：与总采集器直连的用户电表直接收到抄表任务，其他用户电表的抄表任务通过拓扑结构中的各级中继采集器透传并到达与各中继采集器相对应的用户电表中；
S400：与用户电表最近的中继采集器接收到下达的抄表任务后，生成开始抄表任务的时间戳，并立即将抄表任务转发给用户电表；用户电表抄表后将抄表数据发送至与用户电表最近的中继采集器，该中继采集器接收到抄表数据后，生成完成抄表任务时间戳，并将包括开始任务抄表时间戳、抄表数据和完成抄表任务时间戳在内的打包数据直接上传至总采集器中或者经各层级的中继采集器逐层级上传至总采集器中；
S500：总采集器根据接收到打包的开始任务抄表时间戳、抄表数据和完成抄表任务时间戳后，计算完成台区所有用户电表总的抄表时间，选出所用总的抄表时间最短的方案，将该方案中各用户电表对应的中继采集器信息进行路由表的更新；每当台区的用户电表数量发生变更或者冻结时，重复步骤S100—S500；
S600：需要进行抄表时，总采集器根据更新后的路由表，向各中继采集器或者与总采集器直连的用户电表进行抄表任务的下达；
所述总采集器与相邻层级的中继采集器为星型拓扑结构；不同层级的中继采集器之间为树型拓扑结构；
所述进行用户电表层级分级，是将与总采集器直连的用户电表定义为层级一，通过一级中继采集器与总采集器连接的用户电表定义为层级二，依次类推，直到将所有的用户电表有效的划分确定的层级；
所述总采集器及各中继采集器均包括地址确认模块、指令处理模块、上行模块、下行模块和本地时钟模块；
地址确认模块，用于确认各用户电表对应的路由表中记载的物理地址与总采集器及各中继采集器物理地址是否相符；
指令处理模块，用于将总采集器下达的抄表任务发送到与总采集器或者各中继采集器连接的指定的用户电表，并生成开始抄表任务的时间戳；
下行模块，将总采集器下达的抄表任务透传至下一级中继采集器；
上行模块，接收下一级中继采集器发送的或者将当前中继采集器生成的开始任务抄表时间戳、用户电表的抄表数据和完成抄表任务时间戳的打包数据，并上传至上一级中继采集器或者总采集器；每层级的中继采集器的上行模块都会在生成或者接收到的完成抄表任务时间戳中累加在该层级中继采集器的时间延迟；
本地时钟模块，提供开始抄表任务的时间戳、完成抄表任务时间戳的对应时间，并提供用户电表的抄表数据在本层级中继采集器中的时间延迟；总采集器及各中继采集器的本地时钟模块均与同一世界时钟同步；
所述计算完成台区所有用户电表在一个抄表周期内的总的抄表时间，是采用如下方式：令台区用户电表层级分级共有
Figure 370790DEST_PATH_IMAGE001
级，用
Figure 537591DEST_PATH_IMAGE002
表示，
Figure 836854DEST_PATH_IMAGE003
；令任一用户电表层级分级中继采集器的数量为
Figure 703179DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 601076DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 476629DEST_PATH_IMAGE006
为各层级的分级中继采集器实际数量；令总采集器下达抄表任务的时间与离对应用户电表接最近的中继采集器发送的开始抄表任务的时间戳之间的时间延迟为
Figure 866284DEST_PATH_IMAGE007
；每层级的中继采集器的上行模块在生成或者接收到的完成抄表任务时间戳中累加在该层级中继采集器的时间延迟为
Figure 169089DEST_PATH_IMAGE008
，其中
Figure 775520DEST_PATH_IMAGE009
为打包数据在当前层级中继采集器的实际驻留时间，
Figure 690649DEST_PATH_IMAGE010
为预设的打包数据在当前层级中继采集器的驻留时间；令
Figure 839870DEST_PATH_IMAGE011
为每层级的中继采集器的下行传输的成功率；令
Figure 438211DEST_PATH_IMAGE012
为每层级的中继采集器的上行传输的成功率；在一个抄表周期内完成台区所有用户电表总的抄表时间为
Figure 908768DEST_PATH_IMAGE013
，则有以下关系：
Figure 985178DEST_PATH_IMAGE014
；
Figure 988906DEST_PATH_IMAGE015
表示总采集器下达的抄表任务到达用户电表的成功率，
Figure 259612DEST_PATH_IMAGE016
表示打包数据经过若干中继采集器最终传输到总采集器的成功率，
Figure 716002DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 97567DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 549277DEST_PATH_IMAGE015
与
Figure 364786DEST_PATH_IMAGE016
为取值范围（0，1）之间的实数，且每一个中继采集器的
Figure 934570DEST_PATH_IMAGE011
与
Figure 493727DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 566987DEST_PATH_IMAGE015
与
Figure 287819DEST_PATH_IMAGE016
不完全相等；
Figure 843434DEST_PATH_IMAGE017
，且
Figure 430449DEST_PATH_IMAGE004
大于0；
所述预设的打包数据在当前层级中继采集器的驻留时间
Figure 387910DEST_PATH_IMAGE010
的取值范围为10-2ms—102ms；
所述选出所用总的抄表时间最短的方案，满足如下规则：
1）每一个用户电表在抄表周期内均有有效的抄表数据返回总采集器，每一用户电表层级的用户电表接入数不能超过该层级允许用户电表接入总数；
2）满足1）的前提下，所有层级的各用户电表上传有效的抄表数据经过的中继采集器次数之和最小；
3）满足1）的前提下，总采集器下达的抄表任务到达所有用户电表的信号传输质量之和最高或者所有用户电表上传打包数据最终传输到总采集器的信号传输质量之和最高；
4）如在固定周期内总采集器进行若干次抄表任务的下达，固定周期内最后一次抄表任务到达各用户电表的时间不得超过固定周期的结束时间。
2.根据权利要求1所述的一种台区用户电表数据采集方法，其特征在于：所述信号传输质量的计算方法为：1）当用户电表与总采集器直连时：
Figure 279642DEST_PATH_IMAGE018
，
Figure 824018DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 724978DEST_PATH_IMAGE011
与
Figure 507252DEST_PATH_IMAGE012
两者的乘积作为信号传输质量；2）当用户电表经过若干中继采集器与总采集器信号连接时：
Figure 960099DEST_PATH_IMAGE020
；
Figure 100093DEST_PATH_IMAGE021
；
Figure 430842DEST_PATH_IMAGE022
；
Figure 238261DEST_PATH_IMAGE023
各项表示当前中继采集器或者总采集器与下一层级的中继采集器的下行传输的成功率；
Figure 737376DEST_PATH_IMAGE024
…
Figure 990765DEST_PATH_IMAGE025
各项表示当前中继采集器与上一层级的中继采集器或者总采集器的上行传输的成功率；计算
Figure 233527DEST_PATH_IMAGE015
与
Figure 255972DEST_PATH_IMAGE016
两者的乘积作为信号传输质量。
3.根据权利要求1所述的一种台区用户电表数据采集方法，其特征在于：如有用户电表在若干个连续的固定周期内无法返回有效的抄表数据，总采集器判断该用户电表对应的中继采集器或者与该中继采集器相连接的其他用户电表是否正常返回抄表数据，如该中继采集器或者与该中继采集器相连接的其他用户电表均正常，则对该用户电表进行标记并改变该用户电表的经过中继采集器的路径，再次重新尝试对该用户电表下达抄表任务；重新进行完成台区所有用户电表总的抄表时间的计算，并将用户电表的标记记录在更新后的路由表中；如在有限次数的重新尝试改变用户电表的经过中继采集器的路径，均不能获得有效的用户电表抄表数据，则总采集器在路由表中冻结该用户电表，生成异常事件并通知管理人员。
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