CN117222045B - 一种基于蓝牙通信技术的电能表快速连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于蓝牙通信技术的电能表快速连接方法，包括以下步骤：S1、在电能表上增加蓝牙模块和存储模块，连接用户移动终端和电能表蓝牙模块时，电能表开启蓝牙连接模式，等待连接请求。本发明通过采用蓝牙通信技术，实现了电能表与移动终端的快速连接，用户在查询电能表数据时无需通过网络访问的方式进行操作，不受网络条件的限制和影响，同时节约了查询所需的时间，提高了查询效率，通过采用身份验证的方式确保连接的安全可靠性，通过使用加密算法对传输数据进行加密，提高了数据传输的安全性，且实现了多种不同的数据传输，包括电能表的读数数据、电流、电压信息，能够满足不同用户的需求。

Description

一种基于蓝牙通信技术的电能表快速连接方法

技术领域

本发明涉及一种连接方法，特别涉及一种基于蓝牙通信技术的电能表快速连接方法，属于电能表数据传输技术领域。

背景技术

电能表是用来测量电能的仪表，又称电度表、火表、千瓦小时表，指测量各种电学量的仪表。常用的电能表包括机械电能表和电子式电能表。由于具有单一电能计量功能的机械电能表难以同时胜任分时计量、负荷控制、参数预置、测量数据的采集、存储及实时传输等多种功能，因此全电子式新型计量电能表具应运而生。

目前的电子式电能表一般通过通信接口，与电力系统的通信网络或抄表系统连接起来，实现与外界的远程数据交换。通过有线通讯的方式将数据上传至电力系统服务器中，但对于用户而言，想要获取这些数据需要访问指定的电力网络系统，输入设备相关信息并验证身份后方可获取，操作较为麻烦，且用户使用的查询设备必须连接网络方可查询，在不具备网络条件的情况下无法进行查询，查询过程中也容易受到服务器网络波动的影响，同时，对于一些电能表读数以外的信息，例如电压和电流等，常常存在无法查询的情况，为此，提出一种基于蓝牙通信技术的电能表快速连接方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于蓝牙通信技术的电能表快速连接方法，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种基于蓝牙通信技术的电能表快速连接方法，包括以下步骤：

S1、在电能表上增加蓝牙模块和存储模块，连接用户移动终端和电能表蓝牙模块时，电能表开启蓝牙连接模式，等待连接请求，准备获取移动终端的唯一身份标识码和设备名称等信息；

S2、移动终端发送连接请求；

S3、电能表接收连接请求，并进行身份验证；

S4、身份验证通过后，电能表与移动终端实现蓝牙连接，并建立通信链路，移动终端与电能表之间进行通信，确认彼此支持的服务和特征值，电能表和移动终端进行特征值读写、订阅等操作，并将数据写入存储模块；

S5、移动终端发送读表请求，电能表进行数据传输并返回读取数据；

S6、数据传输完成后，电能表蓝牙模块进入低功率运行状态，通过分时控制算法维持与移动终端的蓝牙连接，并等待唤醒，蓝牙模块中定义一个计时器，电能表与移动终端数据传输完成后进入分时控制算法，执行一个ms级的定时函数，循环进入查询计时器状态，该计时器通过不断定时累加，当到达预定的超时时间。进入切换准备状态。在切换准备状态中，需要判断要切换的状态对应的设备列表有没有设备处于未连接状态，如果有，则关闭当前状态机，切换到对立状态机，此时重置计时器。如果设备列表为满，则不需切换，当主从设备列表都在线并建立完连接，退出分时控制。执行定时检索处理进程，100ms的检索间隔。当有设备掉线，列表出现空余，则立即起动分时算法。通过对设备列表的检索来控制分时算法的处理。减少无效切换，降低功耗，当主设备需要对电表所配置的从设备进行采样的时候，可以通过蓝牙方式直接配置采集方案，由电能表采集完从机信息存储后，直接在表内查询，若移动终端脱离通信范围，则电能表蓝牙模块自动断开蓝牙连接，进入待机状态。

进一步优选的：在所述S1中，电能表启动后，将电能表的地址转换成mac通过串口传递给蓝牙模块，同时上报从机列表信息给蓝牙模组，蓝牙接收到mac码并生效，同时将该mac码作为自己的广播名称进行广播，初始化主从列表里面的连接信息，进入分时控制算法。

进一步优选的：在所述S2中，移动终端可以通过蓝牙模块向电能表发送连接请求，连接请求包含移动终端的蓝牙地址和连接请求码等信息。

进一步优选的：在所述S3中，电能表接收到连接请求后，根据请求中的信息进行身份验证，身份验证采用双向认证方式，即电能表和移动终端都需要验证对方的身份，电能表蓝牙模块设置有唯一身份标识码，用于验证连接请求的来源，移动终端在连接请求中携带验证信息，如密码或指纹等，以验证其身份。

进一步优选的：在所述S4中，若身份验证通过，电能表将与移动终端建立蓝牙连接，电能表和移动终端在连接成功后进行数据交换，自动完成服务发现，确认彼此支持的服务和特征值。

进一步优选的：在所述S4中，移动终端数据写入存储模块后，形成设备列表，当移动终端再次连接时能够从设备列表中快速获取数据信息。

进一步优选的：在所述S5中，移动终端可以向电能表发送读表请求，以获取电能表的读数数据，电能表接收到读表请求后，可以开始进行读数和数据传输，电能表采用加密算法对传输数据进行加密，并将用户所需数据发送至移动终端，在数据传输完成后，对数据进行校验，确保数据的完整性和准确性。

进一步优选的：在所述S5中，数据传输可采用常用的蓝牙数据传输协议，例如逻辑链路控制和适配协议（L2CAP）、无线射频通信（RFCOMM）和业务搜索协议（SDP）等，传输的数据可以包括电能表的读数数据、电流、电压等信息。

进一步优选的：在所述S6中，移动终端移动至通信范围外后，会导致移动终端与电能表无法继续通信，电能表蓝牙模块再次进行设备扫描，无法扫描到设备后，自动断开蓝牙连接并进入待机状态，降低功耗。

本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：

一、本发明通过采用蓝牙通信技术，实现了电能表与移动终端的快速连接，用户在查询电能表数据时无需通过网络访问的方式进行操作，不受网络条件的限制和影响，同时节约了查询所需的时间，提高了查询效率，通过分时控制算法控制电能表蓝牙模块工作状态，实现主从设备之间的快速连接。

二、本发明通过采用身份验证的方式确保连接的安全可靠性，通过使用加密算法对传输数据进行加密，提高了数据传输的安全性，且实现了多种不同的数据传输，包括电能表的读数数据、电流、电压等信息，能够满足不同用户的需求。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或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申请的一些实施例，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为本发明的流程图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种基于蓝牙通信技术的电能表快速连接方法，包括以下步骤：

S1、在电能表上增加蓝牙模块和存储模块，连接用户移动终端和电能表蓝牙模块时，电能表开启蓝牙连接模式，等待连接请求，准备获取移动终端的唯一身份标识码和设备名称等信息；

S2、移动终端发送连接请求；

S3、电能表接收连接请求，并进行身份验证；

S4、身份验证通过后，电能表与移动终端实现蓝牙连接，并建立通信链路，移动终端与电能表之间进行通信，确认彼此支持的服务和特征值，电能表和移动终端进行特征值读写、订阅等操作，并将数据写入存储模块；

S5、移动终端发送读表请求，电能表进行数据传输并返回读取数据；

S6、数据传输完成后，电能表蓝牙模块进入低功率运行状态，通过分时控制算法维持与移动终端的蓝牙连接，并等待唤醒，蓝牙模块中定义一个计时器，电能表与移动终端数据传输完成后进入分时控制算法，执行一个ms级的定时函数，循环进入查询计时器状态，该计时器通过不断定时累加，当到达预定的超时时间。进入切换准备状态。在切换准备状态中，需要判断要切换的状态对应的设备列表有没有设备处于未连接状态，如果有，则关闭当前状态机，切换到对立状态机，此时重置计时器。如果设备列表为满，则不需切换，当主从设备列表都在线并建立完连接，退出分时控制。执行定时检索处理进程，100ms的检索间隔。当有设备掉线，列表出现空余，则立即起动分时算法。通过对设备列表的检索来控制分时算法的处理。减少无效切换，降低功耗，当主设备需要对电表所配置的从设备进行采样的时候，可以通过蓝牙方式直接配置采集方案，由电能表采集完从机信息存储后，直接在表内查询，若移动终端脱离通信范围，则电能表蓝牙模块自动断开蓝牙连接，进入待机状态。

本实施例中，具体的：在S1中，电能表启动后，将电能表的地址转换成mac通过串口传递给蓝牙模块，同时上报从机列表信息给蓝牙模组，蓝牙接收到mac码并生效，同时将该mac码作为自己的广播名称进行广播，初始化主从列表里面的连接信息，进入分时控制算法，电能表在未启动蓝牙连接模式前处于待机状态，从而降低自身能耗。

本实施例中，具体的：在S2中，移动终端可以通过蓝牙模块向电能表发送连接请求，连接请求包含移动终端的蓝牙地址和连接请求码等信息。

本实施例中，具体的：在S3中，电能表接收到连接请求后，根据请求中的信息进行身份验证，身份验证采用双向认证方式，即电能表和移动终端都需要验证对方的身份，电能表蓝牙模块设置有唯一身份标识码，用于验证连接请求的来源，移动终端在连接请求中携带验证信息，如密码或指纹等，以验证其身份，采用双向身份验证的方式确保身份验证的安全性。

本实施例中，具体的：在S4中，若身份验证通过，电能表将与移动终端建立蓝牙连接，电能表和移动终端在连接成功后进行数据交换，自动完成服务发现，确认彼此支持的服务和特征值。

本实施例中，具体的：在S4中，移动终端数据写入存储模块后，形成设备列表，当移动终端再次连接时能够从设备列表中快速获取数据信息，从而提高蓝牙连接的响应速度。

本实施例中，具体的：在S5中，移动终端可以向电能表发送读表请求，以获取电能表的读数数据，电能表接收到读表请求后，可以开始进行读数和数据传输，电能表采用加密算法对传输数据进行加密，并将用户所需数据发送至移动终端，在数据传输完成后，对数据进行校验，确保数据的完整性和准确性，通过使用加密算法对传输数据进行加密，提高了数据传输的安全性。

本实施例中，具体的：在S5中，数据传输可采用常用的蓝牙数据传输协议，例如逻辑链路控制和适配协议（L2CAP）、无线射频通信（RFCOMM）和业务搜索协议（SDP）等，传输的数据可以包括电能表的读数数据、电流、电压等信息，从而满足不同用户的需求。

本实施例中，具体的：在S6中，移动终端移动至通信范围外后，会导致移动终端与电能表无法继续通信，电能表蓝牙模块再次进行设备扫描，无法扫描到设备后，自动断开蓝牙连接并进入待机状态，降低功耗。

本发明在工作时：在电能表上增加蓝牙模块和存储模块，连接用户移动终端和电能表蓝牙模块时，电能表开启蓝牙连接模式，等待连接请求，准备获取移动终端的唯一身份标识码和设备名称等信息，移动终端发送包含移动终端的蓝牙地址和连接请求码等信息的连接请求，电能表接收连接请求，进行双向身份验证，身份验证通过后，电能表与移动终端实现蓝牙连接，建立通信链路，移动终端与电能表之间进行通信，确认彼此支持的服务和特征值，电能表和移动终端进行特征值读写、订阅等操作，并将数据写入存储模块，以便于再次连接时能够从设备列表中快速获取数据信息，从而提高蓝牙连接的响应速度，移动终端发送读表请求，电能表采用加密算法对传输数据进行加密，将用户所需数据发送至移动终端，在数据传输完成后，对数据进行校验，确保数据的完整性和准确性，通过在蓝牙模块中定义一个计时器，电能表与移动终端数据传输完成后进入分时控制算法，执行一个ms级的定时函数，循环进入查询计时器状态，该计时器通过不断定时累加，当到达预定的超时时间。进入切换准备状态。在切换准备状态中，需要判断要切换的状态对应的设备列表有没有设备处于未连接状态，如果有，则关闭当前状态机，切换到对立状态机，此时重置计时器。如果设备列表为满，则不需切换，当主从设备列表都在线并建立完连接，退出分时控制。执行定时检索处理进程，100ms的检索间隔。当有设备掉线，列表出现空余，则立即起动分时算法。通过对设备列表的检索来控制分时算法的处理。减少无效切换，降低功耗，当主设备需要对电表所配置的从设备进行采样的时候，可以通过蓝牙方式直接配置采集方案，由电能表采集完从机信息存储后，直接在表内查询，若移动终端脱离通信范围，则电能表蓝牙模块自动断开蓝牙连接，进入待机状态，采用蓝牙通信技术，实现了电能表与移动终端的快速连接，用户在查询电能表数据时无需通过网络访问的方式进行操作，不受网络条件的限制和影响，同时能够使电能表与移动设备快速连接，节约了查询所需的时间，提高了查询效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于蓝牙通信技术的电能表快速连接方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在电能表上增加蓝牙模块和存储模块，连接用户移动终端和电能表蓝牙模块时，电能表开启蓝牙连接模式，等待连接请求，准备获取移动终端的唯一身份标识码和设备名称信息；

S2、移动终端发送连接请求；

S3、电能表接收连接请求，并进行身份验证；

S4、身份验证通过后，电能表与移动终端实现蓝牙连接，并建立通信链路，移动终端与电能表之间进行通信，确认彼此支持的服务和特征值，电能表和移动终端进行特征值读写、订阅操作，并将数据写入存储模块；

S5、移动终端发送读表请求，电能表进行数据传输并返回读取数据；

S6、数据传输完成后，电能表蓝牙模块进入低功率运行状态，通过分时控制算法维持与移动终端的蓝牙连接，并等待唤醒，蓝牙模块中定义一个计时器，电能表与移动终端数据传输完成后进入分时控制算法，执行一个ms级的定时函数，循环进入查询计时器状态，该计时器通过不断定时累加，当到达预定的超时时间，进入切换准备状态，在切换准备状态中，需要判断要切换的状态对应的设备列表有没有设备处于未连接状态，如果有，则关闭当前状态机，切换到对立状态机，此时重置计时器，如果设备列表为满，则不需切换，当主从设备列表都在线并建立完连接，退出分时控制，执行定时检索处理进程，100ms的检索间隔，当有设备掉线，列表出现空余，则立即起动分时算法，通过对设备列表的检索来控制分时算法的处理，减少无效切换，降低功耗，当主设备需要对电表所配置的从设备进行采样的时候，通过蓝牙方式直接配置采集方案，由电能表采集完从机信息存储后，直接在表内查询，若移动终端脱离通信范围，则电能表蓝牙模块自动断开蓝牙连接，进入待机状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙通信技术的电能表快速连接方法，其特征在于：在所述S1中，电能表启动后，将电能表的地址转换成mac通过串口传递给蓝牙模块，同时上报从机列表信息给蓝牙模组，蓝牙接收到mac码并生效，同时将该mac码作为自己的广播名称进行广播，初始化主从列表里面的连接信息，进入分时控制算法。

3.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙通信技术的电能表快速连接方法，其特征在于：在所述S2中，移动终端通过蓝牙模块向电能表发送连接请求，连接请求包含移动终端的蓝牙地址和连接请求码信息。

4.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙通信技术的电能表快速连接方法，其特征在于：在所述S3中，电能表接收到连接请求后，根据请求中的信息进行身份验证，身份验证采用双向认证方式，即电能表和移动终端都需要验证对方的身份，电能表蓝牙模块设置有唯一身份标识码，用于验证连接请求的来源，移动终端在连接请求中携带验证信息，密码或指纹，以验证其身份。

5.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙通信技术的电能表快速连接方法，其特征在于：在所述S4中，若身份验证通过，电能表将与移动终端建立蓝牙连接，电能表和移动终端在连接成功后进行数据交换，自动完成服务发现，确认彼此支持的服务和特征值。

6.根据权利要求5所述的一种基于蓝牙通信技术的电能表快速连接方法，其特征在于：在所述S4中，移动终端数据写入存储模块后，形成设备列表，当移动终端再次连接时能够从设备列表中快速获取数据信息。

7.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙通信技术的电能表快速连接方法，其特征在于：在所述S5中，移动终端向电能表发送读表请求，以获取电能表的读数数据，电能表接收到读表请求后，开始进行读数和数据传输，电能表采用加密算法对传输数据进行加密，并将用户所需数据发送至移动终端，在数据传输完成后，对数据进行校验。

8.根据权利要求7所述的一种基于蓝牙通信技术的电能表快速连接方法，其特征在于：在所述S5中，数据传输可采用常用的蓝牙数据传输协议，逻辑链路控制和适配协议、无线射频通信和业务搜索协议，传输数据包括电能表的读数数据、电流、电压信息。

9.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙通信技术的电能表快速连接方法，其特征在于：在所述S6中，移动终端移动至通信范围外后，会导致移动终端与电能表无法继续通信，电能表蓝牙模块再次进行设备扫描，无法扫描到设备后，自动断开蓝牙连接并进入待机状态，降低功耗。