RU2484585C1 - Method for initialising wireless devices for reading metre readings and apparatus for realising said method - Google Patents
Method for initialising wireless devices for reading metre readings and apparatus for realising said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2484585C1 RU2484585C1 RU2012111109/07A RU2012111109A RU2484585C1 RU 2484585 C1 RU2484585 C1 RU 2484585C1 RU 2012111109/07 A RU2012111109/07 A RU 2012111109/07A RU 2012111109 A RU2012111109 A RU 2012111109A RU 2484585 C1 RU2484585 C1 RU 2484585C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- time
- readers
- chain
- initialization
- repeater
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области телекоммуникаций, а более конкретно к автоматическим системам учета жилищно-коммунальных услуг, учета и предоставления информационных услуг и услуг связи, а также мониторинга жилого фонда, инженерных сетей и коммуникаций.The invention relates to the field of telecommunications, and more specifically to automatic systems for accounting of housing and communal services, accounting and the provision of information services and communication services, as well as monitoring of housing, engineering networks and communications.
Известна система и способ для инициализации устройств, находящихся в режиме сна и пробуждения, принадлежащая компании Digi International Inc., считающейся лидером в области беспроводных сетей малого радиуса действия, в которых для синхронизации времени подключаемого к сети устройства предлагается использовать кнопки управления соседним спящим устройством, что подразумевает одновременное присутствие человека на двух объектах (US 8036138, опубл. 11.10.2011).A known system and method for initializing sleep and wake-up devices owned by Digi International Inc., a leader in the field of short-range wireless networks, in which, to synchronize the time of a device connected to the network, it is proposed to use the control buttons of an adjacent sleeping device, which implies the simultaneous presence of a person at two objects (US 8036138, publ. 11.10.2011).
В известной системе очень сложная организация работ при запуске и эксплуатации системы применительно к квартирным приборам учета, поскольку потребуется обеспечить многократный доступ в каждую квартиру; в случае сбоев инициализации в процессе эксплуатации потребуется обеспечить повторный доступ в две соседние квартиры.In the known system, it is very difficult to organize the work when starting up and operating the system as applied to apartment metering devices, since it will be necessary to provide multiple access to each apartment; in case of initialization failures during operation, it will be necessary to provide repeated access to two neighboring apartments.
Известен также способ обслуживания устройств, образующих петлю и находящихся в режиме сна и бодрствования в сети, в котором предлагается временно уменьшать период пробуждения устройств с нескольких часов до нескольких минут на время выполнения сервисных работ по подключению к сети новых устройств (US 2011/0188419, опубл. 04.08.2011).There is also a method of servicing devices that form a loop and are in sleep and wake mode on the network, in which it is proposed to temporarily reduce the wake-up period of devices from several hours to several minutes while performing service work on connecting new devices to the network (US 2011/0188419, publ. 08/04/2011).
В известном способе сложная организация работ при запуске и эксплуатации системы применительно к квартирным приборам учета, поскольку требуется обеспечить точное обеспечение договоренностей по предоставлению доступа к устройствам; в случае сбоев синхронизации сбор показаний будет невозможен до выполнения сервисных работ на объекте.In the known method, the complex organization of work during the start-up and operation of the system as applied to apartment metering devices, since it is necessary to ensure accurate arrangements for providing access to devices; in the event of synchronization failures, the collection of readings will be impossible until the service work at the facility is completed.
Известен также способ инициализации спящих устройств в беспроводной сети, в которой описывается процедура выбора маяка, выполняющего регулярную синхронизацию радиосети (US 2010/0271993, опубл. 28.10.2010).There is also a method of initializing sleeping devices in a wireless network, which describes the procedure for selecting a beacon that performs regular synchronization of the radio network (US 2010/0271993, publ. 28.10.2010).
В известном способе для поддержания работоспособности сети требуется периодически выполнять синхронизацию времени пробуждения устройств. Поэтому чем реже выполняется опрос, тем менее эффективной становится работа системы с точки зрения минимизации потребляемой мощности.In the known method, in order to maintain the network operability, it is required to periodically synchronize the wake-up time of devices. Therefore, the less frequently the survey is performed, the less effective the system becomes in terms of minimizing power consumption.
Наиболее близким аналогом является способ инициализации спящих устройств в беспроводной сети, в которой точка доступа для восстановления синхронизации времени передает команды устройствам до момента ответа одного из них, затем точка доступа подстраивает свои часы под время пробуждения устройств (US 2011/0274020, опубл. 10.11.2011).The closest analogue is the method of initializing sleeping devices in a wireless network, in which the access point for restoring time synchronization transmits commands to the devices until one of them answers, then the access point adjusts its clock to the time the devices wake up (US 2011/0274020, publ. 10.11. 2011).
В известном способе период пробуждения устройств может составлять несколько часов, в течение которых придется передавать запросы по радиоканалу. При этом отсутствует возможность доступа к радиосети в произвольный момент времени.In the known method, the awakening period of the devices can be several hours, during which it will be necessary to transmit requests over the air. However, there is no possibility of access to the radio network at any time.
Общим недостатком всех известных решений является невозможность достижения требуемых показателей по минимизации энергопотребления при периодах пробуждения до одного часа. Проблема заключается в том, что для передачи данных по цепочке ретрансляторов в стандарте ZigBee требуется несколько секунд, также требуется учесть возможный уход часов отдельных устройств, поэтому отношение времени сна к времени прослушивания радиоканала не превышает 400:1. Таким образом, нет смысла в использовании длинных периодов сна, поскольку это только усложняет настройку и обслуживание системы, кроме того, недостатком является необходимость использования нескольких микроконтроллеров в системах для выполнения функций прибора учета энергоресурсов, использование дополнительных усилителей для увеличения дальности связи, приводящее к повышенному потреблению при передаче и приеме по радиоканалу.A common drawback of all known solutions is the inability to achieve the required indicators to minimize energy consumption during periods of awakening up to one hour. The problem is that it takes several seconds to transfer data over a chain of repeaters in the ZigBee standard, and you also need to take into account the possible departure of the clock of individual devices, so the ratio of sleep time to listening time of the radio channel does not exceed 400: 1. Thus, there is no point in using long periods of sleep, since this only complicates the setup and maintenance of the system, in addition, the disadvantage is the need to use several microcontrollers in the systems to perform the functions of an energy meter, using additional amplifiers to increase the communication range, leading to increased consumption when transmitting and receiving over the air.
Техническим результатом является обеспечение радиомолчания (режим ожидания) системы вне времени опроса устройств, заключающееся в отсутствии необходимости постоянной инициализации устройств с автономным питанием; гарантированный доступ к любому устройству в составе радиосети за конечное время, сравнимое со временем опроса устройств с сетевым питанием, обеспечение режима минимальной потребляемой мощности в режиме ожидания сообщений и повышение эффективности использования автономных источников питания при ограничении времени доступа к опрашиваемым устройствам.The technical result is the provision of radio silence (standby) of the system outside the device polling time, which consists in the absence of the need for constant initialization of devices with autonomous power; guaranteed access to any device in the radio network for a finite time comparable to the time taken to poll devices with network power, providing a mode of minimum power consumption in the standby mode for messages and increasing the efficiency of using autonomous power sources while limiting access time to the interrogated devices.
Для этого предлагается способ инициализации беспроводных устройств для считывания показаний счетчиков, находящихся в режиме произвольного пробуждения с соотношением длительности интервалов времени пробуждения и сна 1:S, где S - целое число, при этом часть из этих устройств назначена ретрансляторами для передачи команд по цепочке из точки доступа, заключающийся в том, что компьютерная система управления инициализирует, по крайней мере, одну точку доступа, которая для устройств считывания формирует команду инициализации, несущую информацию о текущем времени, адресе подсети, номере команды инициализации, максимальном количестве ретрансляторов в инициализируемой цепочке, номере ретранслятора в цепочке; команда инициализации передается с частотой повторения, достаточной для выхода устройства для считывания из режима ожидания в течение времени ΔTiинц, перекрывающего период сна; устройство считывания, назначенное ретранслятором, принявшее команду инициализации в интервал времени Tiинц, зависящий от номера ретранслятора в цепочке, устанавливает свои часы на соответствующее время пробуждения; ретранслирует команды инициализации последующему устройству считывания, а само переходит в режим сна на время (N-i)ΔTiинц, необходимое для инициализации всех устройств считывания, где N - максимальное количество ретрансляторов в цепочке, подлежащей инициализации, i - номер ретранслятора в цепочке; точка доступа по истечении соответствующего времени NΔTiинц передает информацию о завершении инициализации в компьютерную систему управления для выполнения опроса устройств считывания, после завершения которого устройства считывания возвращаются в режим произвольного пробуждения.To this end, a method is proposed for initializing wireless devices for reading the readings of meters in arbitrary wake up mode with a ratio of the duration of the wake-up and sleep time intervals 1: S, where S is an integer, and some of these devices are assigned by relay devices to transmit commands through a chain from a point access, namely, that the computer control system initializes at least one access point, which for readers generates an initialization command that carries information on current time, subnet address, initialization command number, maximum number of repeaters in the initialized chain, relay number in the chain; the initialization command is transmitted with a repetition rate sufficient to exit the device for reading from the standby mode for a time ΔT iinc , covering the sleep period; a reader designated by a repeater that receives an initialization command in a time interval T iinc , depending on the number of the repeater in the chain, sets its clock to the corresponding wake-up time; retransmits initialization commands to a subsequent reader, and switches to sleep mode for the time (Ni) ΔT iinc , which is necessary to initialize all readers, where N is the maximum number of repeaters in the chain to be initialized, i is the number of the relay in the chain; the access point, after the appropriate time, NΔT iinc, transmits information on the completion of initialization to the computer control system for polling readers, after which the readers return to random wake mode.
Причем длительность S интервала времени сна для всех устройств считывания в 400 раз больше длительности интервала времени пробуждения; каждое устройство считывания, являющееся ретранслятором, имеет номер в цепочке от 1 до 15 и соответственно уникальный сетевой адрес от 4 до 247, остальные устройства считывания, не являющиеся ретрансляторами, имеют сетевой адрес 0, точка доступа имеет сетевой адрес от 1 до 3.Moreover, the duration S of the sleep time interval for all readers is 400 times longer than the duration of the awakening time interval; each reader, which is a repeater, has a chain number from 1 to 15 and, accordingly, a unique network address from 4 to 247, other readers that are not repeaters have a network address of 0, the access point has a network address of 1 to 3.
Устройство для считывания, не назначенное ретранслятором, а также ретранслятор с номером i≥N при получении команды инициализации от произвольного ретранслятора с номером j устанавливает свои внутренние часы на соответствующее время пробуждения, а само переходит в режим сна на время (N-j)ΔTiинц, необходимое для инициализации всех устройств считывания.The reader, not assigned by the repeater, as well as the repeater with the number i≥N, when receiving the initialization command from an arbitrary repeater with the number j, sets its internal clock for the corresponding wake-up time, and goes into sleep mode for the time (Nj) ΔT iinc , which is necessary to initialize all readers.
Устройства считывания, назначенные ретрансляторами, передают команду инициализации по очереди в соответствии со своим номером в цепочке ретрансляторов, начиная с 1-го и заканчивая N-м номером, где N=1…15, при этом каждый последующий ретранслятор передает в команде инициализации свой номер ретранслятора в цепочке.The readers designated by the repeaters transmit the initialization command in turn in accordance with their number in the chain of repeaters, starting from the 1st and ending with the Nth number, where N = 1 ... 15, with each subsequent repeater transmitting its number repeater in the chain.
Устройства для считывания, назначенные ретрансляторами с одинаковым номером i в цепочке, одновременно передают одинаковые команды инициализации, каждая вторая команда передается с уменьшенной мощностью, при этом ретрансляторы, имеющие четные и нечетные сетевые адреса, уменьшают мощность в противофазе.Readers assigned by repeaters with the same number i in the chain simultaneously transmit the same initialization commands, every second command is transmitted with reduced power, while repeaters with even and odd network addresses reduce the power in antiphase.
Устройство для считывания выполняет цикл инициализации, только если номер команды инициализации отличается от принятого ранее и адрес подсети, полученный из команды инициализации, равен уникальному адресу подсети устройства или нулю.The reader performs an initialization cycle only if the initialization command number is different from the one received earlier and the subnet address obtained from the initialization command is equal to the device’s unique subnet address or zero.
Устройство для считывания после завершения опроса переходит в режим произвольного пробуждения с соотношением длительности интервалов времени пробуждения и сна 1:50 при неизменном периоде пробуждения, затем при отсутствии приема команд через время m*ΔTiинц соотношение изменяется на 1:400, где m - значение, задаваемое в команде инициализации.The reader, upon completion of the survey, goes into the mode of random waking up with a ratio of the duration of the waking and sleeping time intervals of 1:50 with a constant period of waking up, then, in the absence of receiving commands after a time m * ΔT iinc, the ratio changes to 1: 400, where m is the value, specified in the initialization command.
В случае неисправности устройства считывания, являющегося основным ретранслятором, дополнительно используют резервное устройство считывания, выбранное из расположенных на близком расстоянии от основного, при этом параметры команды инициализации резервного устройства считывания соответствуют командам основного, вышедшего из строя.In the event of a malfunction of the reader, which is the main repeater, an additional backup reader is used, selected from those located at a close distance from the main one, while the parameters of the initialization command of the backup reader correspond to the commands of the main, failed one.
Устройство для считывания, назначенное ретранслятором, имеющее номер i в цепочке, не принявшее команду инициализации от ретранслятора с номером i-1, принявшее затем команду инициализации от резервного ретранслятора с номером k=i или от ретранслятора с номером k>i, устанавливает свои внутренние часы на соответствующее время пробуждения, далее переходит в режим сна на время (N-k)ΔTiинц, необходимое для инициализации всех устройств считывания.The reader assigned by the repeater, having the number i in the chain, not receiving the initialization command from the relay with the number i-1, then receiving the initialization command from the backup relay with the number k = i or from the relay with the number k> i, sets its internal clock at the appropriate wake-up time, then goes into sleep mode for the time (Nk) ΔT iinc , necessary for initialization of all readers.
Устройства считывания визуализируются своим серийным номером, а уровни принимаемого сигнала отображаются с помощью переменного цветового фона, на котором отображаются серийные номера устройств считывания.Readers are visualized by their serial number, and received signal levels are displayed using a variable color background, which displays the serial numbers of the readers.
Структура распределенной сети отображается клетками произвольного расположения с серийными номерами устройств считывания внутри клеток, а количество устройств считывания от точки доступа до каждого устройства считывания отображается с помощью цветового фона клеток с серийными номерами устройств.The structure of a distributed network is displayed by cells of arbitrary location with serial numbers of readers inside the cells, and the number of readers from the access point to each reader is displayed using the color background of cells with serial numbers of devices.
Система инициализации беспроводных устройств для считывания показаний счетчиков, находящихся в режиме произвольного пробуждения с соотношением длительности интервалов времени пробуждения и сна 1:S, содержит распределенную сеть для доставки данных о показаниях счетчиков на компьютерную систему управления; при этом распределенная сеть содержит множество устройств для считывания значения параметра, по меньшей мере, одного датчика; часть устройств для считывания назначена основными ретрансляторами для передачи данных по цепочке, каждому основному ретранслятору дополнительно назначен резервный ретранслятор из числа оставшихся устройств для считывания; распределенная сеть содержит, по крайней мере, одну точку доступа, инициируемую компьютерной системой управления, точка доступа выполнена с возможностью формирования для устройства считывания команды инициализации, несущей информацию о текущем времени, адресе подсети, номере команды инициализации, максимальном количестве ретрансляторов в инициализируемой цепочке, номере ретранслятора в цепочке, с частотой повторения, достаточной для выхода устройства считывания из режима ожидания в течение времени ΔTiинц, перекрывающего период сна; устройства считывания выполнены с возможностью приема команды инициализации в соответствующий интервал времени ΔTiинц, зависящий от номера ретранслятора в цепочке, и установки своих часов на время пробуждения; ретрансляции команды инициализации последующему устройству считывания и перехода в режим сна на время (N-i)ΔTiинц, необходимое для инициализации всех устройств считывания, точка доступа в соответствующее время NΔTiинц передает информацию в компьютерную систему управления о завершении инициализации для опроса устройств считывания, после завершения которого устройства считывания возвращаются в режим произвольного пробуждения.The initialization system of wireless devices for reading the readings of meters in random wakeup mode with a ratio of 1: S wakeup and sleep time intervals contains a distributed network for delivering data on meter readings to a computer control system; wherein the distributed network comprises a plurality of devices for reading a parameter value of at least one sensor; some readers are assigned by the main repeaters for data transmission along the chain, a backup repeater from among the remaining readers is additionally assigned to each main relay; the distributed network contains at least one access point initiated by the computer control system, the access point is configured to generate an initialization command for the reader that carries information about the current time, subnet address, initialization command number, the maximum number of repeaters in the initialized chain, number a repeater in the chain, with a repetition rate sufficient to exit the reader from standby for a time ΔT iinc , covering the sleep period; readers are configured to receive an initialization command in an appropriate time interval ΔT iinc , depending on the number of the repeater in the chain, and set their clock for the time of awakening; retransmission of the initialization command to the subsequent reading device and entering sleep mode for the time (Ni) ΔT iint , necessary to initialize all readers, the access point at the appropriate time NΔT iint transfers information to the computer control system about the completion of initialization to interrogate the readers, after which readers return to random wake mode.
На фиг.1 приведена система инициализации беспроводных устройств для считывания показаний счетчиков.Figure 1 shows the initialization system of wireless devices for reading meter readings.
На фиг.2 приведена диаграмма инициализации устройств считывания цепочки радиосети.Figure 2 shows a diagram of the initialization of the readers of the chain radio network.
На фиг.3 представлена структура радиосети с дополнительными функциями, увеличивающими надежность работы системы.Figure 3 presents the structure of the radio network with additional functions that increase the reliability of the system.
На фиг.4 приведена диаграмма инициализации устройств считывания цепочки распределенной сети с дополнительными функциями.Figure 4 shows a diagram of the initialization of readers of a distributed network chain with additional functions.
На фиг.5 показана структура распределенной сети при опросе показаний.Figure 5 shows the structure of a distributed network when polling readings.
На фиг.6 показана таблица визуализации устройств считывания своим серийным номером и уровнем принимаемого сигнала.Figure 6 shows a visualization table of readers with its serial number and the level of the received signal.
На фиг.7 показана таблица визуализации устройств считывания своим серийным номером и номером ретранслятора в цепочке.7 shows a visualization table of readers with its serial number and the number of the repeater in the chain.
Система инициализации беспроводных устройств для считывания показаний счетчиков (фиг.1) содержит распределенную сеть для доставки данных о показаниях счетчиков на компьютерную систему управления; при этом распределенная сеть содержит множество устройств для считывания 1…16, часть устройств для считывания 1-15 назначена основными ретрансляторами для передачи данных по цепочке, каждому основному ретранслятору дополнительно назначен резервный ретранслятор из числа оставшихся устройств для считывания; распределенная сеть содержит, по крайней мере, одну точку доступа 0, инициируемую компьютерной системой 17 управления. К каждому устройству считывания подключаются приборы учета воды, газа, электричества. Устройство может питаться от сети переменного тока или от автономного источника. Любое устройство считывания может выполнять функции ретранслятора, т.е. передавать через себя команды, адресованные другим устройствам.The initialization system of wireless devices for reading meter readings (Fig. 1) comprises a distributed network for delivering data on meter readings to a computer control system; while the distributed network contains
В системе устройства с номерами от 0 до 16 выстроены в цепочку для достижения максимальной дальности связи. Устройство с номером 0 является точкой доступа, соединенной с компьютерной системой управления 17, устройства с номерами от 1 до 15 являются ретрансляторами, устройство с номером 16 является оконечным. Стрелки с номерами от 20 до 38 указывают на последовательность действий при выводе устройств из спящего состояния. Устройства 1…16 в режиме ожидания просыпаются в произвольный момент на короткий промежуток времени, необходимый для приема только одной команды из радиоканала, и засыпают на время, ограниченное несколькими секундами, при этом отношение периодов соотносится не более чем 1:400. При большом количестве устройств 1…16 сеть можно разбудить по частям, что уменьшает время работы конкретного устройства в режиме непрерывного приема. Опрос инициализируется из точки доступа 0, соединенной с компьютерной системой управления 17, точка доступа 0 выдает команды инициализации с частотой повторения, достаточной для выхода устройства 1 из режима ожидания в течение времени, перекрывающего период сна. Для пробуждения всей сети после окончания передачи команд инициализации точкой доступа 0 процесс передачи продолжает ретранслятор 1, затем ретранслятор 2 и т.д. до ретранслятора 15, таким образом, время, необходимое для выполнения операции, зависит от периода пробуждения устройств и количества последовательно соединенных ретрансляторов.In the system, devices with numbers from 0 to 16 are arranged in a chain to achieve the maximum communication range. The device with number 0 is an access point connected to the
Все устройства считывания после включения питания находятся в режиме ожидания, не требующем постоянной инициализации, чем обеспечивается режим радиомолчания. Поэтому для установки системы достаточно одного посещения каждой квартиры в любое удобное время, система монтируется в произвольном порядке, наладка и дальнейшее сопровождение системы выполняется в любое время через точку доступа в сеть общего пользования без присутствия на объекте.All readers after power-up are in standby mode, which does not require constant initialization, which ensures radio silence mode. Therefore, to install the system, one visit to each apartment at any convenient time is enough, the system is mounted in any order, adjustment and further maintenance of the system is carried out at any time through an access point to the public network without being present at the facility.
На фиг.2 приведена диаграмма инициализации для цепочки, состоящей из пятнадцати ретрансляторов. Цифрами от 0 до 16 указаны временные диаграммы для устройств от 0 до 16 соответственно. Цифрами от 20 до 38 обозначены сообщения, принимаемые устройствами. Цифрами от 40 до 67 пронумерованы отметки времени.2 is an initialization diagram for a chain of fifteen repeaters. The numbers from 0 to 16 indicate the timing diagrams for devices from 0 to 16, respectively. The
До момента инициализации все устройства считывания просыпаются в произвольное время. При отсутствии команд инициализации, передаваемых по радиоканалу, устройство считывания просыпается для приема в момент времени 40 и переходит в режим сна в момент времени 41, затем просыпается в момент времени 42 и т.д. Для обеспечения оптимального потребления ресурсов автономного источника питания соотношение длительности интервалов времени между отметками 40, 41 и 41, 42 должно быть не более чем 1:400.Until initialization, all readers wake up at any time. In the absence of initialization commands transmitted over the air, the reader wakes up for reception at
Рассмотрим последовательность действий после приема команды инициализации для устройства 7. После приема команды 27 инициализации устройство 7 переводится в режим минимального потребления в момент времени 43 и остается в этом режиме до момента 57 окончания последовательности команд, передаваемых ретранслятором 6.Consider the sequence of actions after receiving the initialization command for the
В команде инициализации передается текущее время, текущий уровень ретрансляции, максимальное количество уровней и номер подсети, которую требуется разбудить. При приеме данного набора параметров каждое устройство считывания вычисляет момент времени 66 для перехода в режим непрерывного приема команд опроса.In the initialization command, the current time, the current relay level, the maximum number of levels and the subnet number to be woken up are transmitted. Upon receipt of this set of parameters, each reader calculates a point in
До момента времени 66 каждое устройство выполняет дополнительные действия в соответствие со своей ролью в радиосети или находится в режиме минимального потребления, т.к. в моменты времени 44 и 45 прием команд из радиоканала не выполняется. В результате описанных действий устройства подстраивают свои внутренние часы и просыпаются одновременно в момент времени 66, обеспечивая возможность обмена данными через цепочку ретрансляторов. Устройство 0 в момент времени 66 передает ответ 38 в компьютерную систему управления 17, после чего выполняется опрос устройств. При отсутствии приема команд в течение заданного времени все устройства считывания автоматически возвращаются в режим ожидания в момент времени 67. Для обеспечения минимального времени работы в режиме приема, опрос устройств выполняется в порядке, обратном их расположению относительно точки доступа.Until
На фиг.3. показана структура радиосети с дополнительными функциями, где каждое устройство 91…99 беспроводной связи, выделенное пунктиром, состоит из приемных и передающих модулей с четными и нечетными номерами соответственно. Точка доступа 91 состоит из модулей 1…4, ретрансляторы 92…95 и 98 состоят из модулей 5, 6, 9…16, резервный ретранслятор 99 состоит из модулей 17 и 18, оконечные устройства 97 и 96 состоят из модулей 7, 8 и 19, 20 соответственно.In figure 3. shows the structure of a radio network with additional functions, where each
Для выполнения инициализации от компьютерной системы 17 управления поступает команда 21 на приемный модуль 2, далее по внутреннему интерфейсу передается команда 31 на передающий модуль 4. Для вывода устройств из режима ожидания используется специальная команда инициализации, имеющая минимально допустимый набор параметров для уменьшения времени передачи команды, передающаяся без дополнительных пауз, что позволяет устройствам считывания иметь минимальное время прослушивания радиоканала в режиме ожидания.To perform initialization, a
В команде инициализации передается текущее время (часы, минуты, секунды), время, оставшееся до окончания работы ретранслятора текущего уровня, количество уровней ретрансляции, необходимое для доступа к самому дальнему устройству считывания, номер подсети, которую требуется разбудить, порядковый номер команды синхронизации, а также текущий уровень ретрансляции, увеличивающийся на единицу следующим ретранслятором.The initialization command transmits the current time (hours, minutes, seconds), the time remaining until the end of the relay of the current level, the number of relay levels required to access the farthest reader, the subnet number to be woken up, the serial number of the synchronization command, and also the current relay level, increasing by one by the next relay.
Передающий модуль 4 (фиг.3) по радиоинтерфейсу передает команду инициализации 41 на приемный модуль 5, далее по внутреннему интерфейсу передается команда 32 на передающий модуль 6; далее по радиоинтерфейсу передаются команды 42, 43, 44 на приемные модули 7, 9, 11 соответственно, приемный модуль 7 переводит свое оконечное устройство 97 в режим сна до окончания процесса синхронизации, далее по внутренним интерфейсам одновременно передаются команды 34 и 35 на передающие модули 10 и 12 соответственно; далее по радиоинтерфейсу одновременно передаются команды 45 и 39 на приемный модуль 13, принимается та из них, которая создает более высокий уровень сигнала в точке приема, передающие модули поочередно в каждой второй команде уменьшают мощность, что позволяет принять следующую команду; далее по внутреннему интерфейсу передается команда 36 на передающий модуль 14, далее по радиоинтерфейсу передаются команды 46 и 47 на приемные модули 15 и 17 соответственно; если команда 46 не была принята, то приемный модуль 15 возвращает устройство 95 в режим ожидания, приемный модуль 17 резервного ретранслятора 99 не принимает команду от передающего модуля 16 основного ретранслятора 95, после чего модуль 17 передает по внутреннему интерфейсу команду 38 на передающий модуль 18; далее по радиоинтерфейсу передаются команды 48 и 49 на приемные модули 19 и 15 соответственно, приемный модуль 15, не принявший до этого команду 46, и приемный модуль 19, не являющийся ретранслятором, переводят свои устройства 95 и 96 в режим сна до окончания процесса синхронизации; передающий модуль 4 вычисляет момент окончания процесса синхронизации и передает по внутреннему интерфейсу команду 22 на передающий модуль 1, далее передающий модуль 1 выдает команду 23 в компьютерную систему управления, одновременно с этим все устройства переходят в режим непрерывного приема команд опроса из радиоканала. Алгоритм инициализации устройств считывания для опроса распределенной сети (фиг.5) спящих ретрансляторов позволяет получить доступ к каждому устройству считывания за конечное время, зависящее только от количества ретрансляторов между ним и точкой доступа.The transmitting module 4 (Fig. 3) sends the initialization command 41 to the receiving module 5 via the radio interface, then the command 32 is transmitted via the internal interface to the transmitting module 6; Further, commands 42, 43, 44 are transmitted via the radio interface to receiving modules 7, 9, 11, respectively, receiving module 7 puts its terminal 97 into sleep mode before the end of the synchronization process, then commands 34 and 35 are simultaneously transmitted via internal interfaces to transmitting modules 10 and 12, respectively; further, the commands 45 and 39 are simultaneously transmitted via the radio interface to the receiving module 13, the one that creates a higher signal level at the receiving point is received, the transmitting modules alternately in each second command reduce power, which allows the next command to be received; further, command 36 is transmitted via the internal interface to transmitting module 14, then commands 46 and 47 are transmitted via radio interface to receiving modules 15 and 17, respectively; if command 46 was not received, then the receiving module 15 returns the device 95 to standby mode, the receiving module 17 of the backup relay 99 does not receive a command from the transmitting module 16 of the main relay 95, after which the module 17 sends the command 38 to the transmitting module 18 via the internal interface; Further, commands 48 and 49 are transmitted via the radio interface to receiving modules 19 and 15, respectively, receiving module 15, which has not received command 46 before, and receiving module 19, which is not a relay, put their devices 95 and 96 into sleep mode until the synchronization process is completed; the transmitting module 4 calculates the end of the synchronization process and transmits a command 22 to the transmitting module 1 through the internal interface, then the transmitting module 1 issues a command 23 to the computer control system, at the same time, all devices switch to the mode of continuous reception of polling commands from the radio channel. The reader initialization algorithm for interrogating a distributed network (Fig. 5) of sleeping repeaters allows access to each reader for a finite time, depending only on the number of repeaters between it and the access point.
На фиг.4 показана диаграмма инициализации для распределенной сети (фиг.3) с дополнительными функциями. Диаграммы от 1 до 20 (фиг.4) соответствуют модулям от 1 до 20 (фиг.3).Figure 4 shows the initialization diagram for a distributed network (figure 3) with additional functions. Charts from 1 to 20 (Fig. 4) correspond to modules from 1 to 20 (Fig. 3).
Устройства 96 и 97 (фиг.3), не являющиеся ретрансляторами, переходят в режим минимального потребления после приема команд 42 и 48 инициализации, далее устройства 96 и 97 переходят в режим непрерывного приема команд опроса из радиоканала в момент времени 56 (фиг.4), вычисленный по параметрам, полученным в команде инициализации. Далее через заданное время после приема последней команды устройства 96 и 97 переходят в режим ожидания в момент времени 57.
При приеме команды инициализации устройства 92…95 и 98, являющиеся ретрансляторами, сравнивают текущий уровень ретрансляции со своим уровнем и, если уровни совпадают, ждут окончания работы ретранслятора предыдущего уровня и затем начинают передавать команды инициализации следующего уровня.Upon receipt of the initialization command, the
Для обеспечения гибкости при построении маршрутов допускается одновременная работа одноуровневых ретрансляторов (на фиг.3 это устройства 93 и 98), при которой идентичные команды инициализации передаются одновременно двумя и более устройствами. Для устранения коллизий, возникающих при приеме двух сигналов с близкими уровнями, ретрансляторы при каждой передаче команды изменяют мощность передаваемого сигнала (команды 39 и 45, фиг.4).To provide flexibility in the construction of routes, simultaneous operation of single-level repeaters is allowed (in Fig. 3 these are
Для обеспечения надежности работы системы при выполнении инициализации используются резервные ретрансляторы. Резервный ретранслятор (на фиг.3 это устройство 99) выбирается из устройств, расположенных рядом с основным, для обеспечения одинаковой зоны покрытия. При приеме команды инициализации с совпадающим уровнем резервный ретранслятор 99, так же как основной ретранслятор 95, ждет окончания работы ретранслятора 94 предыдущего уровня, а затем переходит в режим приема команд инициализации от основного ретранслятора 95. В случае успешного приема резервный ретранслятор 99 переходит в режим минимального потребления до рассчитанного момента времени 56 перехода в режим непрерывного приема команд опроса из радиоканала. В случае отсутствия приема команд инициализации от основного ретранслятора 95 резервный ретранслятор 99 начинает передавать команды инициализации для поддержания работы радиосети. Если основной ретранслятор 95 по какой-либо причине не принял команду инициализации 46 своего уровня и остался в режиме ожидания, то при приеме команды инициализации 49 следующего уровня он переходит в режим минимального потребления до наступления общего момента времени 56 перехода в режим приема. Таким образом, устраняются ситуации, связанные с возможными сбоями при передаче данных по радиоканалу распределенной сети в нелицензируемых частотных диапазонах.To ensure the reliability of the system during initialization, backup relays are used. The backup repeater (in FIG. 3 this device 99) is selected from devices located adjacent to the main one to ensure the same coverage area. Upon receipt of an initialization command with the same level, the
Для повышения вероятности успешного приема команды инициализации в режиме ожидания в заявляемом алгоритме используется увеличение времени прослушивания радиоканала в ждущем режиме при неизменном периоде пробуждения. Данный алгоритм применяется устройствами для уменьшения потребляемого тока в течение нескольких минут (момент времени 58, фиг.4) после возвращения в режим ожидания при паузах в приеме команд инициализации, возникающих в результате задержек в сетях общего пользования. При отсутствии принятых команд в течение нескольких минут все устройства возвращаются в режим ожидания с минимальным периодом прослушивания радиоканала (момент времени 59, фиг.4).To increase the likelihood of a successful reception of an initialization command in standby mode, the claimed algorithm uses an increase in the listening time of a radio channel in standby mode with a constant waking period. This algorithm is used by devices to reduce the consumed current for several minutes (
Команда инициализации инициируется компьютерной системой управления 90 (фиг.3) через точку доступа 91 из сети общего пользования. Передающий модуль 4 точки доступа 91 посылает команды инициализации, затем вычисляет момент времени 56 перехода устройств в режим приема команд опроса по радиоканалу распределенной сети, по окончании которого передает команду 22 на передающий модуль 1, который выдает ответ 23 компьютерной системе управления 17.The initialization command is initiated by the computer control system 90 (FIG. 3) through the
Далее компьютерная система управления 90 выполняет опрос показаний приборов учета или сервисные функции (фиг.5).Next, the
Для удобства выполнение алгоритма инициализации для опроса распределенной сети спящих ретрансляторов устройства считывания визуализируются своим серийным номером, а уровни принимаемого сигнала отображаются с помощью переменного цветового фона, на котором отображаются серийные номера устройств считывания (фиг.6).For convenience, the execution of the initialization algorithm for polling a distributed network of sleeping repeaters of the reader is visualized by its serial number, and the levels of the received signal are displayed using a variable color background, which displays the serial numbers of the readers (Fig.6).
Структура распределенной сети отображается клетками произвольного расположения с серийными номерами устройств считывания внутри клеток, а номер ретранслятора в цепочке отображается с помощью цветового фона клеток с серийными номерами устройств. Для этого строится таблица (фиг.6, 7), в столбце которой указаны номера этажей, а в четных строках указаны номера квартир. В нечетных строках указаны номера устройств беспроводного сбора показаний с привязкой по квартирам. Таблица имеет произвольный формат, допускается привязывать несколько устройств к одной квартире.The structure of the distributed network is displayed by cells of arbitrary location with serial numbers of readers inside the cells, and the number of the relay in the chain is displayed using the color background of cells with serial numbers of devices. To do this, a table is built (Fig.6, 7), in the column of which the numbers of floors are indicated, and in even rows the numbers of apartments are indicated. The odd lines indicate the numbers of wireless data collection devices with reference to apartments. The table has an arbitrary format, it is allowed to bind several devices to one apartment.
Отличительной особенностью алгоритма является оптимальное сочетание среднего тока потребления в режиме ожидания и времени доступа к устройству.A distinctive feature of the algorithm is the optimal combination of the average current consumption in standby mode and access time to the device.
В результате использования заявленного решения обеспечивается:As a result of using the claimed solution, it is provided:
Средний ток потребления в режиме ожидания - не более 45 мкА, в режиме приема - не более 20 мА, в режиме передачи - не более 30 мА. Время доступа к наиболее удаленному устройству в типовом примере составляет (1+11)·7.5=90 секунд, максимальное время составляет (1+15)·7.5=120 секунд.The average current consumption in standby mode is not more than 45 μA, in reception mode - not more than 20 mA, in transmission mode - not more than 30 mA. The access time to the most remote device in the typical example is (1 + 11) · 7.5 = 90 seconds, the maximum time is (1 + 15) · 7.5 = 120 seconds.
В заявленном способе и устройстве в распределенной сети с автономными источниками питания уменьшается время доступа к устройствам при сохранении параметров энергопотребления.In the claimed method and device in a distributed network with autonomous power supplies, the access time to the devices is reduced while maintaining energy consumption parameters.
Выполнение алгоритма инициализации для опроса распределенной сети спящих ретрансляторов, позволяет: получить гарантированный доступ ко всем устройствам, входящим в состав радиосети, в течение времени, не превышающего 120 секунд; использовать в одной сети устройства считывания с батарейным и сетевым питанием за счет одинакового алгоритма инициализации; обеспечить режим радиомолчания (период сна) путем исключения периодической работы сети, связанной с необходимостью инициализации пробуждения устройств; обеспечить оптимальный режим потребления устройств в режимах ожидания, приема и передачи команд по радиоканалу.The initialization algorithm for polling a distributed network of sleeping repeaters allows you to: get guaranteed access to all devices that are part of the radio network for a time not exceeding 120 seconds; use in one network readers with battery and mains supply due to the same initialization algorithm; provide a radio silence mode (sleep period) by eliminating the periodic network operation associated with the need to initialize the awakening of devices; ensure the optimal mode of device consumption in standby, receive and transmit commands over the air.
Claims (22)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012111109/07A RU2484585C1 (en) | 2012-03-23 | 2012-03-23 | Method for initialising wireless devices for reading metre readings and apparatus for realising said method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012111109/07A RU2484585C1 (en) | 2012-03-23 | 2012-03-23 | Method for initialising wireless devices for reading metre readings and apparatus for realising said method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2484585C1 true RU2484585C1 (en) | 2013-06-10 |
Family
ID=48785876
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012111109/07A RU2484585C1 (en) | 2012-03-23 | 2012-03-23 | Method for initialising wireless devices for reading metre readings and apparatus for realising said method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2484585C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100271993A1 (en) * | 2009-04-24 | 2010-10-28 | Digi International Inc. | Method for synchronizing sleeping nodes in a wireless network |
US20110174020A1 (en) * | 2010-01-15 | 2011-07-21 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical fiber manufacturing method |
US20110188419A1 (en) * | 2010-01-29 | 2011-08-04 | Digi International Inc. | Mesh network node service in a sleeping mesh network |
US8036138B2 (en) * | 2009-12-02 | 2011-10-11 | Digi International Inc. | System and method for optimized initial configuration distribution for cyclic sleeping devices |
RU111924U1 (en) * | 2011-10-03 | 2011-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "РЭК" (ООО "РЭК") | INTELLIGENT ENERGY-SAVING SYSTEM |
RU112410U1 (en) * | 2011-02-17 | 2012-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Региональный центр энергоэффективности и нормирования" ООО "Владрегионэнерго" | SYSTEM OF ACCOUNTING AND REGULATION OF THERMAL ENERGY CONSUMPTION BY SUBSCRIBERS |
-
2012
- 2012-03-23 RU RU2012111109/07A patent/RU2484585C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100271993A1 (en) * | 2009-04-24 | 2010-10-28 | Digi International Inc. | Method for synchronizing sleeping nodes in a wireless network |
US8036138B2 (en) * | 2009-12-02 | 2011-10-11 | Digi International Inc. | System and method for optimized initial configuration distribution for cyclic sleeping devices |
US20110174020A1 (en) * | 2010-01-15 | 2011-07-21 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical fiber manufacturing method |
US20110188419A1 (en) * | 2010-01-29 | 2011-08-04 | Digi International Inc. | Mesh network node service in a sleeping mesh network |
RU112410U1 (en) * | 2011-02-17 | 2012-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Региональный центр энергоэффективности и нормирования" ООО "Владрегионэнерго" | SYSTEM OF ACCOUNTING AND REGULATION OF THERMAL ENERGY CONSUMPTION BY SUBSCRIBERS |
RU111924U1 (en) * | 2011-10-03 | 2011-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "РЭК" (ООО "РЭК") | INTELLIGENT ENERGY-SAVING SYSTEM |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6707867B2 (en) | Wireless local area network apparatus | |
CN101855868B (en) | Method for transmitting information packets within an asynchronous wireless communication network and network node implementing it | |
JP2018521303A (en) | Positioning system | |
US7450627B2 (en) | Wireless communication synchronization | |
KR20090011674A (en) | Wireless remote meter reading system and method | |
JP6801005B2 (en) | Scheduled communication with resource providers and home area networks | |
EP2724570B1 (en) | Radio communication system | |
NZ579269A (en) | Endpoint meter which can transition from a mobile mode to a fixed wireless network mode | |
US20060242127A1 (en) | Field sensing network | |
JP5766503B2 (en) | Wireless management system, wireless terminal device, and transmission management method | |
JP5830411B2 (en) | Radio management system and transmission management method | |
JP2008306657A (en) | Wireless node and wireless network system | |
KR100726476B1 (en) | Time synchronization method for minimizing power consumption of hetero-species sensor nodes and network adopting same | |
JP2007295057A (en) | Terminal | |
JP2001256583A (en) | Automatic meter reading system | |
RU2484585C1 (en) | Method for initialising wireless devices for reading metre readings and apparatus for realising said method | |
US9599975B2 (en) | Sensor synchronized networks using overlapping sensor fields | |
CN108494654A (en) | A kind of intelligent energy information collection management method and system | |
CN104320838B (en) | A kind of implementation method for the low-consumption wireless communications network system copied for family table collection | |
JP2006295907A (en) | Wireless sensor network system, base station, wireless sensor and program | |
CN102547938A (en) | Router, wireless sensor network and method for monitoring terminal nodes | |
KR20230118350A (en) | Smart wireless monitoring system for beekeeping | |
KR20120056421A (en) | Method for reducing the amount of power which consumed in wireless sensor network | |
EP3729350B1 (en) | A battery-operated monitoring device, system and method | |
JP4358074B2 (en) | Wireless data collection system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140324 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150110 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20151019 |