CN1889441A - 获取无线集抄网络节点信息的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种获取无线集抄网络节点信息的方法，包括汇聚节点广播请求、通信节点返回应答和会聚节点处理上载等步骤，数据汇聚节点按照一定的时间间隔，向同一无线集抄网络中的其他节点广播一帧数据，通知其他节点，本节点是当前无线集抄网络的数据汇聚节点，接收到此广播帧的各个节点据此建立与数据汇聚节点之间的绑定，然后向数据汇聚节点返回一帧应答数据，数据汇聚节点对所有接收到的应答数据帧进行统计，就可以获得整个无线集抄网络的节点信息，从而可以对网络进行有效的管理。本发明的短距离无线通信技术成熟、成本价格低，随着本发明全面推广应用于无线电表集抄系统，将对我国的电力事业产生深远的影响。

Description

获取无线集抄网络节点信息的方法

【技术领域】

本发明涉及集抄，尤其涉及无线集抄。

【背景技术】

目前的系统集抄都是采用有线集抄方式，有线集抄方式需要在楼寓之间布设大量的线路，安装维护复杂，扩展能力较差，应用不是很灵活。

随着短距离无线通信技术的不断成熟和成本价格的不断下降，无线集抄方式逐渐得到了用户的接受和认可。中国专利02130969.8公开了一种远程无线抄表的方法与系统，又一资料中心站透过一行动电话网络传送一短讯息指令至远程遥控装置，远程遥控装置在收到该短讯息后随即搜寻周边所有度数回报装置，然后与各度数回报装置建立蓝牙连结并读取度数。这种无线抄表方式可节省成本。但是，这种无线抄表中通过遥控装置被动地发出抄表信息，需要抄表人员等进行操作进行抄表；只具有简单的抄电表的度数的，不能够实时地获得电表的状态、环境温度等信息；采用简单的点对点的无线连接，只能搜寻到100公尺内的回报装置，且一个遥控装置上建立的回报节点的数目较少，具有不可扩展性。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种获取无线集抄网络节点信息的方法，应用到集抄系统中，不需要在楼寓之间布设线路，安装维护方便，扩展能力强，应用灵活。

为实现上述目的，本发明提出了一种获取无线集抄网络节点信息的方法，包括如下步骤：

会聚节点广播请求：数据会聚节点按照一定的时间间隔，向无线集抄网络中的所有无线通信节点广播一帧节点信息请求数据；

通信节点返回应答：接收到上述广播节点信息请求数据的无线通信节点，可获得上述数据会聚节点的唯一标识，记录下这一帧数据从数据会聚节点到达本节点的路由信息，并在一段随机的时间延时后，依照上述路由信息，向数据会聚节点返回一帧节点信息应答数据；

会聚节点处理上载：数据会聚节点整理上述各个无线通信节点返回的节点信息应答数据，并将这些节点应答数据中所包含的信息进行处理，上载到与这些信息关联的数据库，从而获得整个无线集抄网络的节点信息。

作为优选，所述无线通信节点与电表连接，是具备短距离无线信号接收、发送功能的通信设备，该通信设备支持路由功能，能够与上述无线集抄网络中的其他任何类似通信设备或数据会聚节点以无线的方式交换信息，并且能够通过串行方式，或者RS232方式，或者RS485方式，按照适当的协议，与电能表交换信息。

作为优选，所述路由功能是指上述无线集抄网络中的任何一个无线通信节点，能够利用该网络中的一个或多个其他类似无线通信节点作为中继点，与网络中的其他任意无线通信节点建立无线通信渠道；该无线通信节点本身，也可以作为类似无线通信渠道上的中继点，为其他任意类似节点建立无线通信渠道。

作为优选，会聚节点广播请求中的广播是指针对无线集抄网络内的所有无线通信节点发送，而不是只针对其中的某个或某几个无线通信节点，具体是，数据会聚节点向其通信范围内所有无线通信节点发送，而接收到该广播数据的无线通信节点，也继续向各自通信范围内的所有无线通信节点发送该数据，力求使上述无线集抄网络中的所有节点都接收到该数据。

作为优选，会聚节点广播请求中的节点信息请求数据是指遵守适当的协议，按照一定顺序排列的一组数据，这一组数据的长度是根据其内容而改变的，其内容至少包含节点信息请求类型、数据会聚节点的唯一标识符、无线集抄网络的唯一标识符和无线集抄网络的同步时间等信息。

作为优选，所述节点信息请求类型是指至少包含以下类型中的一种或多种的信息：

a)无线通信节点连接的电能表数：要求接收到节点信息请求数据的无线通信节点返回该节点所连接的电能表数目；

b)无线通信节点连接的电能表表号：要求接收到节点信息请求数据的无线通信节点返回该节点所连接的电能表的表号；

c)无线通信节点连接的电能表的状态：要求接收到节点信息请求数据的无线通信节点返回该节点所连接的电能表当前的运行状态，这些状态包括但不限于：电能表是否有错误、故障或报警，电池剩余电量等。

作为优选，所述数据会聚节点的唯一标识符是一个数据标识，通过该数据标识，能够唯一确定数据会聚节点。

作为优选，所述无线集抄网络的唯一标识符是一个数据标识，通过该数据标识，能够唯一确定一个无线集抄网络，以避免相邻两个不同无线集抄网络中的无线通信节点发生混淆。

作为优选，所述无线集抄网络的同步时间是指数据会聚节点所持有的时间，要求整个无线集抄网络中的所有无线通信节点都与这个时间保持最大限度上的一致。

作为优选，通信节点返回应答中的路由信息是指从无线集抄网络中某一节点，达到同一网络中另一节点所需要经过的同一网络中的其他中继节点的信息。

作为优选，通信节点返回应答中的应答数据是指遵守适当的协议，按照一定顺序排列的一组数据。这一组数据的长度是根据其内容而改变的，其内容至少包含做出应答的无线通信节点的唯一标识符和与节点信息请求数据中所包含的节点信息请求类型相对应的数据信息。

作为优选，所述数据会聚节点是指无线集抄网络中各种信息会聚的目的节点，该节点可以是上述无线通信节点中的某一个，或者是具备相同短距离通信能力的独立设备。

作为优选，会聚节点处理上载中的上载是指通过适当的通信手段，将数据按照适当的格式传递到目的设备中，上述通信手段包括但不仅限于GPRS，RS232，PSTN，USB，红外，蓝牙，以太网。

作为优选，会聚节点处理上载中的数据库是指运行于PC电脑上的数据管理软件，能够对数据进行编排和整理，并提供查询、管理等功能。

本发明的有益效果：本发明获取无线集抄网络节点信息的方法包括会聚节点广播请求、通信节点返回应答和会聚节点处理上载等步骤，数据会聚节点按照一定的时间间隔，向同一无线集抄网络中的其他节点广播一帧数据，通知其他节点，本节点是当前无线集抄网络的数据会聚节点，接收到此广播帧的各个节点据此建立与数据会聚节点之间的绑定，然后向数据会聚节点返回一帧应答数据，数据会聚节点对所有接收到的应答数据帧进行统计，就可以获得整个无线集抄网络的节点信息，从而可以对网络进行有效的管理。本发明可向用户提供无线集抄网络中各个节点的实时信息，便于对各个节点进行管理和操控；上层集抄软件根据无线集抄网络中各个节点的实时信息，能够及时发现有故障的节点，从而尽快进行检修和处理，避免发生危险和减少损失；对于有故障的节点，上层集抄软件不会尝试向其发送指令，从而减少无效的通信，减轻无线网络通信负担，使该无线集抄网络更加稳定；无线集抄方式与现有的有线集抄方式相比具有安装维护方便，可扩展能力强，通信速率高，应用灵活等优点；会聚节点每间隔一段时间就主动的向各通信节点广播信息，主动获取通信节点的实时状态；能够实时地获得电表的环境温度、电表状态等多种综合信息；采用路由方式使系统具有可扩展性，每个会聚节点上可以连接较多的通信节点，从而节省资源；本发明的短距离无线通信技术成熟、成本价格低，将该技术应用到无线电表集抄系统中，得到了用户的接受和认可，随着本发明的全面推广应用，将对我国的电力事业产生深远的影响。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本发明获取无线集抄网络节点信息的方法的流程图；

图2是本发明获取无线集抄网络节点信息的方法的示意图。

【具体实施方式】

图1是本发明获取无线集抄网络节点信息的方法的流程图；图2是本发明获取无线集抄网络节点信息的方法的示意图。

在无线集抄网络中，包含有多数个无线通信节点和一个数据会聚节点。无线通信节点与电能表之间通过串行方式连接，遵守适当的通信协议，无线通信模块可以访问电能表内部的信息，这些信息包括但不限于：电表号即电表唯一的标识、电表状态、电能计量读数。数据会聚节点不仅可以通过无线的方式与集抄网络中的其他无线通信节点通信，而且还与数据库连接。因此，从逻辑上来说，数据会聚节点是整个无线集抄网络的中心点；从网络通信的角度上来说，数据会聚节点是整个无线集抄网络的网关。数据会聚点可以按照一定时间间隔来获得无线集抄网络中其他所有无线通信节点的信息。这个时间间隔可以根据用户需求来适当设定，不宜太长也不宜太短。如果时间间隔过短，将增加无线网络的通信负担；如果时间间隔过长，则节点的状态信息就会过于陈旧，实时性不佳。

获取无线集抄网络节点信息的方法主要包括如下三个步骤：

会聚节点广播请求1：数据会聚节点按照一定的时间间隔，向无线集抄网络中的所有无线通信节点广播一帧节点信息请求数据。

当数据会聚节点需要获取无线集抄网络中其他无线通信节点的信息时，向整个网络广播一帧节点信息请求数据。广播是指，所有接收到该数据帧的无线通信节点，都重复发送一次该数据请求帧，目的是力求使无线集抄网络中的所有无线通信节点，都能够接收到这一帧节点信息请求数据。

在这一帧节点信息请求数据中，至少包含以下信息：节点信息请求类型，数据会聚节点的唯一标识符，无线集抄网络的唯一标识符，无线集抄网络的同步时间。

其中，节点信息请求类型至少包含以下几种类型，而在节点信息请求数据中的节点信息请求类型，可选择下述类型中的一种或多种：

a)无线通信节点连接的电能表数：要求接收到节点信息请求数据的无线通信节点返回该节点所连接的电能表数目；

b)无线通信节点连接的电能表表号：要求接收到节点信息请求数据的无线通信节点返回该节点所连接的电能表的表号；

c)无线通信节点连接的电能表的状态：要求接收到节点信息请求数据的无线通信节点返回该节点所连接的电能表当前的运行状态，这些状态包括但不限于：电能表是否有错误、故障或报警，电池剩余电量等。

数据会聚节点的唯一标识符是一个数据标识，通过该数据标识能够唯一确定数据会聚节点。

无线集抄网络的唯一标识符是一个数据标识，通过该数据标识能够唯一确定一个无线集抄网络，以避免相邻两个不同无线集抄网络中的无线通信节点发生混淆。

无线集抄网络的同步时间是数据会聚节点所持有的时间，要求整个无线集抄网络中的所有无线通信节点都与这个时间保持最大限度上的一致。

通信节点返回应答2：接收到上述广播节点信息请求数据的无线通信节点，可获得上述数据会聚节点的唯一标识，记录下这一帧数据从数据会聚节点到达本节点的路由信息，并在一段随机的时间延时后，依照上述路由信息，向数据会聚节点返回一帧节点信息应答数据。

接收到节点信息请求数据的无线通信节点，按照以下几个步骤，对接收到的节点信息请求数据进行处理：

21)判断节点信息请求数据中所包含的无线集抄网络的唯一标识符，是否与本节点所保存的无线集抄网络的标识符相同。如不相同，则说明所接收到的节点信息请求数据是从其他无线集抄网络接收到的，是无效请求，丢弃该节点信息请求数据，跳转到步骤27)；如果相同，则顺序执行步骤22)。

22)按照适当的方法，根据节点信息请求数据中所包含的同步时间，调整本节点的时间，使本节点的时间与数据会聚节点的时间在最大限度上一致。

23)保存节点信息请求数据中所包含的数据会聚节点的唯一标识符，并且此后的自动上报信息，都尝试发送到这个标识符所唯一确定的数据会聚节点。自动上报信息包括但不限于：电能表读数，电能表产生的报警信息，环境温度、湿度等。

24)记录下这一帧节点信息请求数据从数据会聚节点到达本节点的路由信息。遵循此路由信息，本节点可以快捷、高效的将数据发送到数据会聚节点，并且成功率较高。如果不记录上述路由信息，则本节点需要向数据会聚节点发送数据时，或者需要查询路由，或者需要以广播的形式发送，不管是以何种方式，都会增加网络通信负担。

25)无线通信节点在向数据会聚节点返回应答之前，需要先进行一段随机长度的延时，目的是避免所有接收到节点信息请求数据的无线通信节点，在同一时刻发送应答数据而造成无线集抄网络的通信堵塞。可按照适当的方法选择延时的随机长度，并尽可能使各个无线通信节点采取不同的延时长度，以避免发生通信冲突。

26)在延时之后，按照步骤24)所记录的路由信息，向数据会聚节点返回一帧应答数据。在这一帧数据中，至少包含以下信息：本节点的唯一标识符，以及与节点信息请求数据中所包含的节点信息请求类型相对应的数据信息。

27)退出节点信息请求数据处理。

会聚节点处理上载3：数据会聚节点整理上述各个无线通信节点返回的节点信息应答数据，并将这些节点应答数据中所包含的信息进行处理，上载到与这些信息关联的数据库，从而获得整个无线集抄网络的节点信息。

从无线通信节点返回的应答数据中，数据会聚节点可以获得应答节点的唯一标识符，以及与节点信息请求数据中的请求类型相对应的数据信息。数据会聚节点对所有返回的应答数据信息进行统计，并将这些信息按照适当的方式进行排列，最后以适当的通信协议统一上载到数据库中。其他应用程序接口通过查询该数据库，就可以获得整个无线集抄网络中各个无线通信节点的实时信息。

通过分析各个无线通信节点返回的应答数据信息，就可以获得在目前的无线集抄网络中，哪些无线通信节点工作正常，哪些无线通信节点出现了故障。这不仅可以优化对无线集抄网络中各个无线通信节点的访问，也可以及时发现异常或故障，从而采取适当的处理措施，避免造成更大的损失。

ZigBee是一种由Motorola公司提出并倡导的无线通信技术，其最大的特点是超低功耗和支持复杂的网络TOP结构，在有低功耗需求的短距离无线通信领域有非常广阔的市场前景。ZigBee技术与蓝牙技术相比要简单得多，因此ZigBee技术在实现上只需要较少的硬件存储器，占用较少的CPU处理时间。ZigBee的协议栈比较简单，大概只有蓝牙或802.11协议栈的1/4大小，这对于降低成本和维护费用来说是非常重要的特性。针对不同应用的延时和功耗需求，蓝牙技术制定了不同的工作模式和状态，包括sniff，park，hold，active等。而ZigBee只包含激活和休眠两种工作模式。因此应用程序只需要关心如何满足应用需求，而不必考虑如何针对不同的应用对工作模式进行优化。ZigBee还支持复杂的网络TOP结构。所以，本发明的短距离无线通信方式优选采用ZigBee，当然，也可以采用性能稍差的蓝牙，小无线等技术。

本发明通过上述三个步骤，可以实现以下多项功能：

申明数据会聚点：数据会聚节点向无线集抄网络中的其他无线通信节点发布了自己的唯一标识符，从而向各个无线通信节点指明了自动上报信息的目的节点。

获取路由信息：各个无线通信节点可以获得指向数据会聚节点的路由信息，因此在向数据会聚节点发送数据时，遵循此路由可高效、快捷的将数据发送到数据会聚节点，而不必通过广播或重新查询路由的方式发送，减轻了无线网络通信负担。

获得同步时间：无线通信节点可以最大限度的与数据会聚节点保持时间一致，这将在很大程度上提高集抄的准确性。

获得实时节点信息：数据会聚节点可以获得无线集抄网络中各个无线通信节点的信息，根据这些信息，可以了解各个无线通信节点的实时信息，从而提高整个集抄系统的性能。

上述实施例是对本发明的进一步说明，不是对本发明的具体限定，本发明优选应用于电表集抄系统，也可以应用于其它相关领域，任何对本发明方法的简单替换或转用均属于本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种获取无线集抄网络节点信息的方法，其特征在于：包括如下步骤：

会聚节点广播请求(1)：数据会聚节点按照一定的时间间隔，向无线集抄网络中的所有无线通信节点广播一帧节点信息请求数据；

通信节点返回应答(2)：接收到上述广播节点信息请求数据的无线通信节点，可获得上述数据会聚节点的唯一标识，记录下这一帧数据从数据会聚节点到达本节点的路由信息，并在一段随机的时间延时后，依照上述路由信息，向数据会聚节点返回一帧节点信息应答数据；

会聚节点处理上载(3)：数据会聚节点整理上述各个无线通信节点返回的节点信息应答数据，并将这些节点应答数据中所包含的信息进行处理，上载到与这些信息关联的数据库，从而获得整个无线集抄网络的节点信息。

2.如权利要求1所述的一种获取无线集抄网络节点信息的方法，其特征在于：

所述无线通信节点与电表连接，是具备短距离无线信号接收、发送功能的通信设备，该通信设备支持路由功能，能够与上述无线集抄网络中的其他任何类似通信设备或数据会聚节点以无线的方式交换信息，并且能够通过串行方式，或者RS232方式，或者RS485方式，按照适当的协议，与电能表交换信息。

3.如权利要求2所述的一种获取无线集抄网络节点信息的方法，其特征在于：

所述路由功能是指上述无线集抄网络中的任何一个无线通信节点，能够利用该网络中的一个或多个其他类似无线通信节点作为中继点，与网络中的其他任意无线通信节点建立无线通信渠道；该无线通信节点本身，也可以作为类似无线通信渠道上的中继点，为其他任意类似节点建立无线通信渠道。

4.如权利要求1所述的一种获取无线集抄网络节点信息的方法，其特征在于：

会聚节点广播请求(1)中的广播是指针对无线集抄网络内的所有无线通信节点发送，而不是只针对其中的某个或某几个无线通信节点，具体是，数据会聚节点向其通信范围内所有无线通信节点发送，而接收到该广播数据的无线通信节点，也继续向各自通信范围内的所有无线通信节点发送该数据，力求使上述无线集抄网络中的所有节点都接收到该数据。

5.如权利要求1所述的一种获取无线集抄网络节点信息的方法，其特征在于：

会聚节点广播请求(1)中的节点信息请求数据是指遵守适当的协议，按照一定顺序排列的一组数据，这一组数据的长度是根据其内容而改变的，其内容至少包含节点信息请求类型、数据会聚节点的唯一标识符、无线集抄网络的唯一标识符和无线集抄网络的同步时间等信息。

6.如权利要求5所述的一种获取无线集抄网络节点信息的方法，其特征在于：

所述节点信息请求类型是指至少包含以下类型中的一种或多种的信息：

a)无线通信节点连接的电能表数：要求接收到节点信息请求数据的无线通信节点返回该节点所连接的电能表数目；

b)无线通信节点连接的电能表表号：要求接收到节点信息请求数据的无线通信节点返回该节点所连接的电能表的表号；

c)无线通信节点连接的电能表的状态：要求接收到节点信息请求数据的无线通信节点返回该节点所连接的电能表当前的运行状态，这些状态包括但不限于：电能表是否有错误、故障或报警，电池剩余电量等。

7.如权利要求5所述的一种获取无线集抄网络节点信息的方法，其特征在于：

所述数据会聚节点的唯一标识符是一个数据标识，通过该数据标识，能够唯一确定数据会聚节点。

8.如权利要求5所述的一种获取无线集抄网络节点信息的方法，其特征在于：

所述无线集抄网络的唯一标识符是一个数据标识，通过该数据标识，能够唯一确定一个无线集抄网络，以避免相邻两个不同无线集抄网络中的无线通信节点发生混淆。

9.如权利要求5所述的一种获取无线集抄网络节点信息的方法，其特征在于：

所述无线集抄网络的同步时间是指数据会聚节点所持有的时间，要求整个无线集抄网络中的所有无线通信节点都与这个时间保持最大限度上的一致。

10.如权利要求1所述的一种获取无线集抄网络节点信息的方法，其特征在于：

通信节点返回应答(2)中的路由信息是指从无线集抄网络中某一节点，达到同一网络中另一节点所需要经过的同一网络中的其他中继节点的信息。

11.如权利要求1所述的一种获取无线集抄网络节点信息的方法，其特征在于：

通信节点返回应答(2)中的应答数据是指遵守适当的协议，按照一定顺序排列的一组数据。这一组数据的长度是根据其内容而改变的，其内容至少包含做出应答的无线通信节点的唯一标识符和与节点信息请求数据中所包含的节点信息请求类型相对应的数据信息。

12.如权利要求1所述的一种获取无线集抄网络节点信息的方法，其特征在于：

所述数据会聚节点是指无线集抄网络中各种信息会聚的目的节点，该节点可以是上述无线通信节点中的某一个，或者是具备相同短距离通信能力的独立设备。

13.如权利要求1所述的一种获取无线集抄网络节点信息的方法，其特征在于：

会聚节点处理上载(3)中的上载是指通过适当的通信手段，将数据按照适当的格式传递到目的设备中，上述通信手段包括但不仅限于GPRS，RS232，PSTN，USB，红外，蓝牙，以太网。

14.如权利要求1所述的一种获取无线集抄网络节点信息的方法，其特征在于：

会聚节点处理上载(3)中的数据库是指运行于PC电脑上的数据管理软件，能够对数据进行编排和整理，并提供查询、管理等功能。