CN203057162U - 无线微功率组网的测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无线微功率组网的测试系统，该系统包括：主机，其中，主机包括：用于通过天线向无线微功率组网的系统主站发送检测数据帧，并接收所述系统主站响应所述检测数据帧下发的响应数据帧；微处理器，耦合至无线通信模块，用于检测所述检测数据帧的发送状态和所述响应数据帧的接收状态，并根据检测到的所述检测数据帧的发送状态和所述响应数据帧的接收状态，确定所述无线微功率组网的远程传输网络链路的状态。本实用新型解决了相关技术中无法便捷地、准确地测试无线微功率组网中链路的状态的问题，提高了远程传输网络链路的状态测试的便捷性、准确性。

Description

无线微功率组网的测试系统

技术领域

本实用新型涉及通信领域，具体而言，涉及一种无线微功率组网的测试系统。 

背景技术

微功率无线通信是指使用433MHz/470MHz/780MHz/2.4GHz频率、发射功率小于等于50mW的无线射频通信，在国内电工仪表业俗称为小无线。微功率无线通信的特点是微功耗、自组网、双向实时通信、标准化、安全性好、便于移动、适合嵌入式安装，可方便地嵌入到抄表设备、电能表以及用电电器中。缺点是点与点之间传输距离较短，无线信号易受障碍物阻挡。 

与国际无线电通信联盟Zigbee主导的技术相比，国内微功率无线通信频点较低，通信距离较远，穿透能力更强，充分借鉴了Zigbee技术标准的自动组网技术，因此，更加适合用于100m-300m内的通信组网。 

微功率无线通信产品近年来发展较快，以其“安装简单、自动组网、通信速率快”等优点，成为本地通信组网的一项新技术，在国内各领域均有一定的应用。目前该技术在电力行业的远程抄表系统（Automated Metering Infrastructure，简称为AMI）中应用较为广泛，国家电网用电电能信息采集与管理系统中把利用无线传感网络技术的通信组网方式叫做微功率无线组网。 

在建设过程中，微功率无线通信网络采用：“系统主站-集中器-电能表”的三层架构，每具电能表插装一只无线模块。采集网络架构模式为：系统主站、集中器之间形成远程传输网络链路（以下简称为远程链路）；集中器和电表上的无线模块之间构成微功率无线网络的本地传输网络链路（以下简称为本地链路）。微功率无线通讯设备所组成的无线通讯网络具有“自组织、自适应、自修复”的特性，在采集区域中，每个无线模块都能够自动建立、管理、使用最合适的信息传递路由。 

目前，微功率无线通信设备通常与无线网络（例如，GPRS（General Packet Radio Service，通用无线分组业务）、CDMA（Code Distribute Multiple Access，码分多址））等通讯设备整合使用。由于无线通信的特点，无线数据通道“看不见、摸不着”，对于出现的故障无法直观判断，给现场安装和后期运维带来一定的难度。 

由于无线通信是将信息经电波通过空中传播实现，所以无线方式很容易因电波在空中传播受影响而造成可靠性降低。特别是在地形复杂、通讯范围要求广的情况下，保证无线数据传输系统的数据传输可靠性，是顺利完成应用项目的关键，在相关技术中，对于无线微功率组网中的远程链路和本地链路的测试存在以下缺陷： 

1）远程链路通讯测试存在困难 

目前测试GPRS、CDMA等无线信号强度一般采用两种方式，分别为：使用专用信号强度测试仪和查看手机信号显示。前者由于设备价格昂贵以及使用相对复杂不便于普及推广；后者由于测试准度和精度较差容易造成误判。而且在实际使用远程链路进行数据传输时，根据数据量大小均需要一定时长，仅凭某一时点的信号强弱程度，无法客观体现测试点所在位置的远程链路的健康程度。 

2）本地链路通讯测试存在困难 

微功率无线网络具有自组织的特性：网络中的节点之间发送信标，知晓相互的状态信息和网络拓扑结构。任何两节点中可能存在多条冗余通讯路径。而且通过分布式的计算，实时地选择最优的路由路径。但与此同时，给安装时判定本地链路的健康程度带来了困难。目前一般使用的无线数据传输测试仪，只能达到点对点的浅层测试，无法实现一定范围的网络拓扑传输测试。实际应用中往往是现场设备全部安装完毕后再对无线网络通讯质量进行检查。 

除以上问题外，在通讯设备安装时，还存在安装选址凭经验，无有效数据提供安装依据，导致设备组网效果不理想、设备无法最大量化运行、数据采集质量较差、重复施工改造，加大工程成本等难题。 

针对相关技术中上述至少之一的问题，目前尚未提出有效的解决方案。 

实用新型内容

本实用新型提供了一种无线微功率组网的测试系统，以至少解决相关技术中无法便捷地、准确地测试无线微功率组网中链路的状态的问题。 

根据本实用新型的一个方面，提供了一种无线微功率组网的测试系统，其包括：无线通信模块，用于通过天线向无线微功率组网的系统主站发送检测数据帧，并接收上述系统主站响应上述检测数据帧下发的响应数据帧；微处理器，耦合至无线通信模块，用于检测上述检测数据帧的发送状态和上述响应数据帧的接收状态，并根据检测到的上述检测数据帧的发送状态和上述响应数据帧的接收状态，确定上述无线微功率组网的远程传输网络链路的状态。 

优选地，上述主机包括：外壳，为密闭式外壳，上述主机的出线端子在上述外壳内部，其中，上述外壳为具有承受机械强度的、耐热性能和阻燃性能的的材料的。 

优选地，其特征在于，上述无线通信模块，用于在预设时间内重复发送上述发送检测数据帧和接收上述响应数据帧，其中，上述系统主站接收到正确的检测数据帧的情况下，下发上述响应数据帧；上述微处理器，用于接收上述响应数据帧的成功率大于等于第一预设值的情况下，确定上述无线微功率组网的远程传输网络链路的状态为良好。 

优选地，上述微处理器，还用于接收上述响应数据帧的成功率小于上述第一预设值大于第二预设值的情况下，指示根据信号强度调整上述主机的位置，再次对上述远程传输网络链路的状态进行测试，其中，上述第一预设值大于上述第二预设值。 

优选地，上述主机包括：固定装置，用于固定上述主机，其中，上述固定装置包括：挂钩，用于在竖直方向上固定上述主机，上述挂钩为凸字形的凹槽；安装孔，用于在水平方向上固定上述主机，上述安装孔为凹槽。 

优选地，上述系统还包括：多个微功率无线通讯模块，用于与上述主机中的微功率无线通讯模块组网进行数据传输，并记录上述微功率无线通讯模块自身的路由信息，其中，上述微功率无线通讯模块和上述主机中的微功率无线通讯模块具有自动组网功能和数据转发功能，上述路由信息用于确定上述微功率无线通讯模块与上述主机之间的本地传输网络链路的状态。 

优选地，上述微功率无线通讯模块和上述主机中的微功率无线通讯模块包括：单片射频集成电路和单片MCU。 

优选地，上述微处理器，还用于在上述路由信息中的路由层数小于等于第三预设值的情况下，确定上述路由信息所属的微功率无线通讯模块与上述主机之间的本地传输网络链路的状态为良好。 

优选地，上述多个微功率无线通讯模块的位置为以上述主机所在的位置为中心，从远端向中心依次靠近，上述多个微功率无线通讯模块的位置为通讯设备的安装提供数据依据。 

优选地，上述微功率无线通讯模块和上述主机中的微功率无线通讯模块处于FSK调试模式。 

优选地，上述微功率无线通讯模块和上述主机中的微功率无线通讯模块包括：显示部件，用于显示当前处于通信状态的信道，其中，上述微功率无线通讯模块和上述主机中的微功率无线通讯模块分别具备多个信道。 

通过本实用新型，主机包括：无线通信模块，用于通过天线向无线微功率组网的系统主站发送检测数据帧，并接收上述系统主站响应上述检测数据帧下发的响应数据帧；微处理器，耦合至无线通信模块，用于检测上述检测数据帧的发送状态和上述响应数据帧的接收状态，并根据检测到的上述检测数据帧的发送状态和上述响应数据帧的接收状态，确定上述无线微功率组网的远程传输网络链路的状态，实现了主机与系统主站之间通过发送检测数据帧和接收响应数据帧的状态来测试无线微功率组网中远程传输网络链路的状态，避免通过专用信号强度测试仪和查看手机信号显示方式来测试，从而可以便捷地、准确地测试出远程传输网络链路的状态，提高了远程传输网络链路的状态测试的便捷性、准确性。 

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中： 

图1是根据本实用新型实施例的无线微功率组网的测试系统的结构框图； 

图2是根据本实用新型实施例的另一种无线微功率组网的测试系统的结构框图； 

图3是根据本实用新型实施例的主机的正视图； 

图4是根据本实用新型实施例的主机的侧面图； 

图5是根据本实用新型实施例的主机的后视图。 

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 

本实施例提供了一种无线微功率组网的测试系统，如图1所示，该无线微功率组网的测试系统包括：主机102，其中，所述主机包括：无线通信模块1022，用于通过天线向无线微功率组网的系统主站104发送检测数据帧，并接收所述系统主站104响应所述检测数据帧下发的响应数据帧；微处理器1024，耦合至无线通信模块，用于检测所述检测数据帧的发送状态和所述响应数据帧的接收状态，并根据检测到的所述检测数据帧的发送状态和所述响应数据帧的接收状态，确定所述无线微功率组网的远程传输网络链路的状态。 

在上述优选实施例中，主机包括：无线通信模块，用于通过天线向无线微功率组网的系统主站发送检测数据帧，并接收上述系统主站响应上述检测数据帧下发的响应数据帧；微处理器，耦合至无线通信模块，用于检测上述检测数据帧的发送状态和上述响应数据帧的接收状态，并根据检测到的上述检测数据帧的发送状态和上述响应数据帧的接收状态，确定上述无线微功率组网的远程传输网络链路的状态，实现了主机与系统主站之间通过发送检测数据帧和接收响应数据帧的状态来测试无线微功率组网中远程传输网络链路的状态，避免通过专用信号强度测试仪和查看手机信号显示方式来测试，从而可以便捷地、准确地测试出远程传输网络链路的状态，提高了远程传输网络链路的状态测试的便捷性、准确性。 

优选地，为了便于通信，如图3所示，上述无线通信模块1022（无线通信单元）可以位于主机的正面，上述无线通信模块1022（例如，GPRS、CDMA等）的指标符合通信行业标准YD/T1214-2002和YD/T1028-1999的要求。以GPRS为例，作为通信通道之一，用户数据协议（User Date Protocol，简称为UDP）或者传输控制协议（Transfer Control Protocol，简称为TCP）方式，上电之后能够自动依附连接网络；可用GPRS远程参数配置。管理功能上可实现：安全密码认证与访问、GPRS网络掉线重连、数据备份与加密等。 

为了使得上述主机可以具有防尘、防潮、防侧漏功能，在本优选实施例中，上述主机可以包括：外壳，为密闭式外壳，上述主机的出线端子在上述外壳内部，其中，上述外壳为具有承受机械强度的、耐热性能和阻燃性能的的材料的。即上述外壳可以是密闭式的，具有防尘、防潮、防侧漏功能，不打开终端尾盖不能触及出线端子，其防护等级符合GB4208规定的IP51级要求。上述外壳具有足够的机械强度，并能耐受一定的机械力的作用，使得在运输和安装时不会变形或损伤。端子座、端子盖、上述表壳采用环保的防火焰蔓延材料，具备耐热与阻燃性能。 

为了准确地测试出远程传输网络链路的健康状态，在本优选实施例中，上述无线通信模块，用于在预设时间内重复发送上述发送检测数据帧和接收上述响应数据帧，其中，上述系 统主站接收到正确的检测数据帧的情况下，下发上述响应数据帧；上述微处理器1024，用于接收上述响应数据帧的成功率大于等于第一预设值的情况下，确定上述无线微功率组网的远程传输网络链路的状态为良好。即上述远程传输网络链路以GPRS、CDMA等无线数据通道为例，来完成综测主机（相当于上述主机）到上述系统主站之间的数据传输。由于此链路的最终目的是进行综测主机将中心点数据上传以及系统主站下发的各项指令。所以在测试中可以采取模拟实际应用中的传输过程，即由综测主机组数据帧（相当于上述检测数据帧）上传至系统主站，主站接收后反馈数据（相当于上述响应数据帧）到综测主机，并在规定时间（相当于上述预设时间）进行重复测试。综测主机中的微处理器负责检测数据帧发送、接收状态，判断链路回复数据是否是回应数据帧的，综测主机接收到回应数据帧后记录成功的次数并持续执行规定发送次数；并根据链路检测数据帧发送、接收情况，计算信号强度、丢帧比例；根据系统预置通讯技术规则，比对远程传输网络链路的性能质量，例如，综测主机接收到回应数据帧的成功率大于等于90%（相当于第一预设值）时，可以说明所选择主机所在的中心点位置良好，主机与系统主站之间可以实现远程传输网络链路的通道质量为优，具备安装条件。确定链路状态后，可以智能生成测试结果，为增强健壮的通讯网络，为通讯设备的安装提供数据依据。 

为了满足不同应用场景的需求，提高本优选实施例的灵活性，在本优选实施例中，上述微处理器1024，还用于接收上述响应数据帧的成功率小于上述第一预设值大于第二预设值的情况下，指示根据信号强度调整上述主机的位置，再次对上述远程传输网络链路的状态进行测试，其中，上述第一预设值大于上述第二预设值。即确定主机所在的中心点位置后，启动综测主机通过远程链路向系统主站发送登陆数据；系统主站确认登陆请求建立数据联接；综测主机开启远程链路测试功能，组织数据帧与主站进行2分钟内（相当于上述预设时间）60次心跳应答测试；主站收到正确测试数据时返回对应信息，否则不进行响应；综测主机接收到返回信息（相当于上述响应数据帧）记录成功并持续执行规定次数，如果无法接到返回信息则在规定延时后进行下次发送。上述微处理器可以根据接收上述响应数据帧的成功率将远程链路的最终测试结果分为“优、良、差”三个等级。测试成功率大于等于90%，则说明选择主机所在的中心点位置良好，主机与系统主站之间可以实现远程传输网络链路的通道质量为优，具备安装条件；如果测试成功率小于等于50%（相当于上述第二预设值），则说明所选择主机所在的中心点位置不好，主机与系统主站之间可以实现远程传输网络链路的通道质量为差，不适宜安装；如果接收上述响应数据帧的成功率在两者之间，则说明通道质量为良，则可以建议根据测试的信号强度情况进一步调整主机所在的中心点位置。 

为了便于固定上述主机，在本优选实施例中，如图4所示，是上述主机的侧面图，如图5所示的主机的后视图，上述主机还可以包括：固定装置，用于固定上述主机，其中，上述固定装置可以包括：挂钩402，用于在竖直方向上固定上述主机，上述挂钩为凸字形的凹槽；安装孔404，用于在水平方向上固定上述主机。即在固定上述主机时，可以将条状物或螺钉等可以支撑重量的物件插入凸字形的凹槽中，以在竖直方向上固定上述主机，在左右（水平）方向上还可以通过凹槽形式的安装孔来固定上述主机。 

为了满足不同应用场景的需求，实现对本地传输网络链路的测试，在本优选实施例中，上述无线微功率组网的测试系统还包括：多个微功率无线通讯模块106，用于与上述主机中的微功率无线通讯模块组1026网进行数据传输，并记录上述微功率无线通讯模块自身的路由信 息，其中，上述微功率无线通讯模块和上述主机中的微功率无线通讯模块具有自动组网功能和数据转发功能，上述路由信息用于确定上述微功率无线通讯模块与上述主机之间的本地传输网络链路的状态。本地链路可以是利用470MHz发射功率小于等于50mW的无线射频通信，完成综测主机与微功率无线通讯模块（以下称无线模块）之间的数据传送。由于此本地链路的最终目的是将各通讯节点（相当于上述微功率无线通讯模块）的数据传输至综测主机或接收其下发的各项指令。所以在测试中可以采取模拟实际应用中的传输过程，即在工程范围内建立多个通讯节点并与综测主机共同构建通讯网络，由综测主机向各个通讯节点发送数据并接收节点的反馈信息，可以在一段时间内重复进行测试。组网过程中，每一个节点均自主选择最佳路径，并存储路由表（相当于上述路由信息），当主机组网数据无法连接较远节点时，将自动采取节点转发，最多可建立7层路由层进行节点转发，充分发挥设备覆盖区域最大化，以达到链路覆盖测试，可以根据上述路由信息确定上述微功率无线通讯模块与上述主机之间的本地传输网络链路的状态。 

为了确定出本地传输网络链路的健康状态，在本优选实施例中，上述微处理器1024，还用于在上述路由信息中的路由层数小于等于第三预设值的情况下，确定上述路由信息所属的微功率无线通讯模块与上述主机之间的本地传输网络链路的状态为良好。即根据上述路由信息中的路由层数来确定本地传输网络链路的健康状态。例如，当路由信息对应的节点建立路由层小于2（相当于上述第三预设值）层，或者直接由节点到综测主机之间进行通信，则说明该节点到综测主机的无线通信链路（本地链路）良好，可以直接使用。当节点建立路由层达5层以上时，因路由中转较多，影响通讯质量，无法确保本地链路通讯质量，可以建议采取缩小范围或增加设备功率等方法进行改善。 

为了提供安装通讯设备的数据依据，在本优选实施例中，上述多个微功率无线通讯模块106的位置为以上述主机所在的位置为中心，从远端向中心依次靠近，上述多个微功率无线通讯模块的位置为通讯设备的安装提供数据依据。即当主机所在的中心点位置选择完毕后，可以根据工程现场需求，从最远端向中心点均匀选择节点位置放置无线模块；全部放置完毕后，启动综测主机本地链路测试功能，进行主机与无线通讯模块之间的组网覆盖测试。 

为了提高上述微功率无线通讯模块的可靠性，在本优选实施例中，上述微功率无线通讯模块106和上述主机中的微功率无线通讯模块1026包括：单片射频集成电路和单片管理控制单元（Micro-Control Unit，简称为MCU）。即可以通过单片射频集成电路和单片MCU来实现微功率无线通讯模块的功能，以使得上述微功率无线通讯模块具备可靠性高、体积小、重量轻等特点。 

为了提高上述微功率无线通讯模块106和上述主机中的微功率无线通讯模块1026的抗干扰能力，在本优选实施例中，上述微功率无线通讯模块和上述主机中的微功率无线通讯模块处于频移键控（Frequency Shift Keying，简称为FSK）调试模式。 

为了满足不同场景的需求，便于现场识别通信信道，开展设备维护和管理工作，在本优选实施例中，上述微功率无线通讯模块106和上述主机中的微功率无线通讯模块1026包括：显示部件，用于显示当前处于通信状态的信道，其中，上述微功率无线通讯模块和上述主机中的微功率无线通讯模块分别具备多个信道。即上述微功率无线通讯模块可以具备8信道， 以满足多种信道组合的需求，上述显示部件可以是信息指示灯，以标识当前通信信道，便于现场识别通信信道，开展设备维护和管理工作。 

优选地，上述微功率无线通讯模块106和上述主机中的微功率无线通讯模块1026的天线可以外置于模块外部，以可以保证无线电收发性能稳定。 

优选地，遵照国家无委会的规定，上述微功率无线通讯模块可以使用470-510MHz的“民用无线电计量”频段，相关标准符合国家无线电管理相关标准的要求。通信模块（相当于上述无线通信模块）的发射功率<50mW，接收灵敏度优于98dBm。 

优选地，上述微功率无线通讯模块106与上述主机中的微功率无线通讯模块1026可以是相同的。 

优选地，上述主机102还可以包括存储模块，用于存储主机与多个微功率无线通讯模块组网后交互的数据。 

优选地，由于考虑到安装现场一般不具备外供电源条件，上述主机102和上述微功率无线通讯模块1026自身可以配备可充电式电池进行供电。例如，在综测主机内安装了2000毫安电池，无线模块内安装了600毫安电池，电量充满后可以进行8小时的不间断测试。 

上述主机和上述微功率无线通讯模块通过外接电源充电、电池供电，大大提高设备用电可靠性、便携性，确保设备稳定运行。 

通过上述无线微功率组网的测试系统来测试无线微功率组网的链路状态，实现了通过上述主机102中的无线通信模块1022与系统主站104进行通信，对远程传输网络链路进行测试，确保数据通道畅通可靠；通过主机中的微功率无线通讯模块1026与多个微功率无线通讯模块106进行组网通讯，来检测本地传输网络链路的状态，实现本地传输网络链路“覆盖、组网、最大量化运行”，测试出本地传输网络链路的状态为良好时，该本地传输网络链路上的微功率无线通讯模块所在的位置可以为安装通讯设备提供数据依据。从而将安装后的通讯故障维护，变为安装前的数据通道隐患查找，为人为判定完善提供技术支持。 

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本实用新型的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本实用新型不限制于任何特定的硬件和软件结合。 

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (8)

1.一种无线微功率组网的测试系统，其特征在于，包括：主机，其中，所述主机包括： 

无线通信模块，用于通过天线向无线微功率组网的系统主站发送检测数据帧，并接收所述系统主站响应所述检测数据帧下发的响应数据帧； 

微处理器，耦合至无线通信模块，用于检测所述检测数据帧的发送状态和所述响应数据帧的接收状态，并根据检测到的所述检测数据帧的发送状态和所述响应数据帧的接收状态，确定所述无线微功率组网的远程传输网络链路的状态。 

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主机包括： 

外壳，为密闭式外壳，所述主机的出线端子在所述外壳内部，其中，所述外壳为具有承受机械强度的、耐热性能和阻燃性能的的材料的。 

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主机包括： 

固定装置，用于固定所述主机，其中，所述固定装置包括： 

挂钩，用于在竖直方向上固定所述主机，所述挂钩为凸字形的凹槽； 

安装孔，用于在水平方向上固定所述主机，所述安装孔为凹槽。 

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，还包括： 

多个微功率无线通讯模块，用于与所述主机中的微功率无线通讯模块组网进行数据传输，并记录所述微功率无线通讯模块自身的路由信息，其中，所述微功率无线通讯模块和所述主机中的微功率无线通讯模块具有自动组网功能和数据转发功能，所述路由信息用于确定所述微功率无线通讯模块与所述主机之间的本地传输网络链路的状态。 

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述微功率无线通讯模块和所述主机中的微功率无线通讯模块包括： 

单片射频集成电路和单片MCU。 

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述多个微功率无线通讯模块的位置为以所述主机所在的位置为中心，从远端向中心依次靠近，所述多个微功率无线通讯模块的位置为通讯设备的安装提供数据依据。 

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述微功率无线通讯模块和所述主机中的微功率无线通讯模块处于FSK调试模式。 

8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述微功率无线通讯模块和所述主机中的微功率无线通讯模块包括： 

显示部件，用于显示当前处于通信状态的信道，其中，所述微功率无线通讯模块和所述主机中的微功率无线通讯模块分别具备多个信道。 

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