CN101466156A - 远程无线集中抄表方法及其*** - Google Patents

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Abstract

一种远程无线集中抄表的方法及其***。步骤1，规划无线网络结构，将网络拓扑结构存储于计算机中。步骤2，抄表时，计算机根据步骤1中存储的拓扑结构，构造抄表协议包，通过以太网发送给无线集中器。步骤3，无线抄表协议包按照步骤2所述的拓扑结构进行路由传输。无线远传表将数据通过路由器和集中器再经GPRS方式传送给远程计算机。本发明采用多级无线路由通讯协议，简化了无线集中抄表的复杂性和实施难度。可随时通过计算机调整拓扑结构，提高了可维护性。抄表实时性高，可靠性高，可以小区、全市、全国组网，实现足不出户就可以对终端表具进行抄收和监控。采用双向通讯，既可抄表也可以控制表具动作。

Description

远程无线集中抄表方法及其***
技术领域
本发明属于电子技术领域，更进一步涉及一种可以查抄三表(气表，电表，水表)的远程无线集中抄表方法及其***。
技术背景
随着社会进步和城市建设的发展，居民小区规模日益扩大，由此三表的抄收成为一个日益庞大的工作。无线集中抄表***，因其无需布线、安装简便等优点而成为未来集中抄表的发展方向。目前主要有两种无线抄表方式，一种是采用无线手持抄表器到楼前抄表，另外一种采用了“采集器+集中器”的方案，将采集器安装到楼层上由采集器定时采集终端数据后打包发送给集中器。
第一种方法，例如，国内专利号为200720144202.9的专利公告中公开的“一种射频无线抄表器”。它虽然解决了传统抄表不入户的问题，但是对于8层以上高层或者信号盲区仍然需要到户主门前抄表，抄表效率低；同时该种方法对于后期数据处理，需要人工将采集到的数据导入到计算机，数据处理分析不及时。
第二种方法采用了“采集器+集中器+抄表中心管理软件”的方法，例如，中国专利号为200520039552.X的专利公告中公开的“一种用于远程无线抄表***的楼层集中器”，该方法在每个楼层上安装多个楼层集中器，在小区安装一个楼栋集中器。楼层集中器实现终端数据的收集、上报、参数申请(数据上行)以及参数设置、读取及安装测试(数据下行)。楼层集中器收集多只水表的数据，当上报周期到达后，楼层集中器将数据打包，再分组上报，经过无线传输发送到楼栋集中器。由于该种方法所采用的楼层集中器只有一级，楼层中需要安装很多楼层集中器，楼栋集中器直接连接楼层集中器，楼层集中器直接连接无线远传表，无线远传表定时上报数据给楼层集中器，楼层集中器定期将数据存储打包发送给楼栋集中器，楼栋集中器再通过手持器或者GPRS/CDMA传到数据监控中心。该方法的不足在于：①楼层集中器间不能互相组网，楼层集中器和无线远传表之间的数据通讯是单向的，自下而上；②无线远传表的数据是终端定时发送，不能实现从上而下的应答机制，数据采集不是实时的；③该方法的无线信号覆盖范围非常有限，由于楼层集中器间不能互相路由或者中继，导致很多表具信号无法覆盖到，实用效果不理想；④由于楼层集中器安装在楼层上，在小区楼栋较多的情况下，楼栋集中器和楼层集中器之间通讯距离不够，需要安装多个楼栋集中器；⑤楼栋集中器和楼层集中器都需要进行设置，楼层集中器需要设置上级楼栋集中器地址，楼栋集中器需要设置所有下属楼层集中器等。
发明内容
本发明提供一种可进行远程无线集中抄表的方法及其***。
本发明方法的具体方案是：步骤1，根据建筑环境规划无线网络结构，将代表网络拓扑结构的路由表存储于计算机中。步骤2，抄表时，计算机根据步骤1中存储的无线远传表的路由表，构造无线抄表路由协议包，通过以太网发送给无线集中器。步骤3，无线抄表路由协议包经过无线射频传输时，按照步骤2中的协议包中的路由表进行路由传输。
基于本发明方法实现的远程无线集中抄表***，包括远程计算机、无线集中器、无线路由器和无线远传表。无线集中器安装在小区楼层中，无线集中器通过GPRS网络与远程计算机连接，通常情况下，每个小区安装一个无线集中器，无线集中器接收来自远程计算机的抄表指令以及无线远程抄表的回应指令。安装在楼层的无线路由器管辖其临近几层的无线远传表，负责与其管辖的无线远传表进行通讯，以存储在计算机中的网络拓扑结构为基础，将楼层间的所有路由器连接起来。
本发明的有益效果主要表现在以下几方面：
第一，本发明采用多级无线路由通讯协议，实现了无线集中器、无线路由器、无线远传表自由组网而无需单独对它们进行配置的方式，大大简化了无线集中抄表的复杂性和实施难度。路由表存放在计算机中，可随时通过计算机检测路由表的可靠性，提高了可维护性。
第二，本发明抄表实时性高，可靠性高，采用双向通讯，一应一答的工作方式，一天能自动抄几万户数据，大大提高了抄表效率。
第三，本发明的无线路由协议包采用二级加密体系，抄表安全性高，以太网传输和射频传输采用不同的加密方式。
第四，本发明的无线路由协议，采用了唤醒激活的工作方式，功耗低，每个无线设备都采用每隔一段时间醒来检测外部无线载波信号的方式工作，如果没有检测到外部载波信号则继续休眠。
第五，本发明的无线路由协议，设计容量大，覆盖范围大，每个路由器下可支持215个路由设备和223个终端设备，可以小区、全市、全国组网，实现足不出户就可以对小区、全市、全国的终端表具进行抄收和监控。
附图说明
图1为本发明的***示意图。
图2为本发明无线集中器的示意图。
图3为本发明无线路由器的示意图。
图4为本发明无线远传表的示意图。
具体实施方式
本发明***中的远程抄表计算机与以太网络相连，安装无线集中抄表软件。根据小区楼层建筑实际情况，规划无线网络，将集中器、路由器和无线远传表进行组网连接，并对它们进行唯一编址，将代表网络拓扑结构的路由表存储于计算机中，访问每个网络节点所需的路由表与其网络拓扑结构一一对应，并对组网连接结果进行测试、验证和调整。
抄表时，计算机根据存储的无线远传表的路由表，构造无线抄表路由协议包，通过以太网发送给无线集中器。无线抄表路由协议包包括协议头、路由表、上行/下行标志、指令、数据、校验和。
在小区安装一个无线集中器，无线集中器中的MCU芯片以串口方式与GSM/CDMA模块相连，MCU芯片与无线射频芯片以SPI方式相连接；MCU芯片通过GSM/CDMA模块以GPRS连接到远程抄表计算机。MCU芯片负责GSM/CDMA模块的数据收发以及无线射频模块的数据收发。
当无线集中器的MCU芯片接收到来自GSM/CDMA模块的下行数据包时，根据协议包中的路由表，通过无线射频模块发往下一级路由器。发送采用先发一定时间的唤醒头，再发送一定时间的无线路由协议包的方式，以便唤醒路由器接收后面的无线路由协议包。当无线集中器的MCU芯片接收到来自无线射频模块的上行数据包时，通过GPRS网络发往无线抄表计算机。
无线路由器中的MCU芯片与无线射频芯片以SPI方式相连接，安装在楼层中。无线路由器的设置可以选择在楼层上每隔8层安装1个无线路由器，安装在楼层中的无线路由器管辖其临近几层的无线远传表，负责与其管辖范围内的无线远传表进行通讯。以存储在计算机中的网络拓扑结构为基础，将楼层中所有的路由器连接起来。无线路由器负责无线路由协议包的上行转发和下行转发。
无线路由器的MCU芯片休眠一段时间后打开无线射频芯片，进行载波检测，如果没有检测到载波则继续休眠。如果检测到载波并接收完唤醒头后读取无线射频芯片接收到的无线路由协议包。当接收到的是上行数据包则根据协议包中的路由表发送给上一级路由器，如果上行到达路由表的顶端则发送给集中器；当接收到的是下行数据包同样根据协议包中的路由表发送给下一级路由器，如果下行到达路由表的末端则发送给无线远传表。发送采用先发一定时间的唤醒头，再发送一定时间的无线路由协议包的方式，以便唤醒上一级设备或下一级设备准备接收后面的无线路由协议包。
无线远传表安装在户主家里。无线远传表的MCU芯片与无线射频芯片以SPI方式相连接；MCU芯片与基表脉冲信号和基表阀门控制信号相连，基表脉冲信号被MCU芯片采集并存储。MCU芯片休眠一段时间后打开无线射频芯片，进行载波检测，如果没有检测到载波则继续休眠。如果检测到载波并接收完唤醒头后，MCU芯片读取无线射频芯片接收到的下行无线路由协议包，解析协议包中的指令并执行指令。如果是阀控指令则进行阀门的开和关；如果是预缴费指令则进行充值；如果是抄表指令则读取存储的终端计量数据。无线远传表响应完指令后将采集到的基表数据及指令执行结果填充到原始下行协议包中的数据段和指令段，修改原协议包的下行标志为上行标志，协议包中的路由表仍然保持不变。MCU芯片在协议包中的路由表部分查找到上一级路由器的地址，然后通过射频芯片将执行结果向上发送给该路由器。发送方式采用先发一定时间的唤醒头，再发送一定时间的无线路由协议包的方式，以便唤醒上一级路由器接收后面的无线路由协议包。

Claims (9)

1、远程无线集中抄表方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，根据建筑环境规划无线网络结构，将代表网络拓扑结构的路由表存储于计算机中；
步骤2，抄表时，计算机根据步骤1中存储的无线远传表的路由表，构造无线抄表路由协议包，通过以太网发送给无线集中器；
步骤3，无线抄表路由协议包经过无线射频传输，按照步骤2中的协议包中的路由表进行路由传输。
2、根据权利要求1所述的远程无线集中抄表方法，其特征在于，所述的无线网络结构规划参考建筑的楼层高度。
3、根据权利要求1所述的远程无线集中抄表方法，其特征在于，所述的路由表与被测对象的网络拓扑结构一一对应。
4、根据权利要求1所述的远程无线集中抄表方法，其特征在于，所述的无线抄表路由协议包包括协议头、路由表、上行/下行标志、指令、数据、校验和。
5、根据权利要求1所述的远程无线集中抄表方法，其特征在于，接收到无线抄表路由协议包的设备，在将该协议包进行路由转发前，先在协议包的路由表中查找下一个发送对象的地址，然后将路由协议包转发到该目标对象。
6、远程无线集中抄表***，包括远程计算机、无线集中器和无线远传表，其特征在于，所述的无线集中器安装在小区楼层中，它通过GPRS网络与远程计算机连接，每个小区安装一个无线集中器；安装在楼层的无线路由器管辖其临近几层的无线远传表，以存储在计算机中的网络拓扑结构为基础，将楼层间的所有路由器连接起来。
7、根据权利要求6所述的远程无线集中抄表***，其特征在于，所述无线集中器中的MCU芯片以串口方式与GSM/CDMA模块相连，MCU芯片与无线射频芯片以SPI方式相连接；MCU芯片通过GSM/CDMA模块以GPRS连接到远程抄表计算机。
8、根据权利要求6所述的远程无线集中抄表***，其特征在于，所述的无线路由器中的MCU芯片与无线射频芯片以SPI方式相连接。
9、根据权利要求6所述的远程无线集中抄表***，其特征在于，所述无线远传表中的MCU与无线射频芯片以SPI方式相连接MCU芯片与基表脉冲信号和基表阀门控制信号相连。
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Address after: 710043 Xi'an East Road, No. 1, Torch Road, Shaanxi, room 11110, No.

Patentee after: Xi'an Jiahe networking Polytron Technologies Inc.

Address before: 710043 Xi''an East Road, No. 1, Torch Road, Shaanxi, room 11110, No.

Patentee before: XI AN GOLD HARVEST TECHNOLOGY

CP01 Change in the name or title of a patent holder
PM01 Change of the registration of the contract for pledge of patent right

Change date: 20170313

Registration number: 2015980000277

Pledgor after: Xi'an Jiahe networking Polytron Technologies Inc.

Pledgor before: XI AN GOLD HARVEST TECHNOLOGY

PM01 Change of the registration of the contract for pledge of patent right
PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Date of cancellation: 20170322

Granted publication date: 20111109

Pledgee: Xi'an Taixin financing Company limited by guarantee

Pledgor: Xi'an Jiahe networking Polytron Technologies Inc.

Registration number: 2015980000277

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Remote wireless centralization meter-reading method and system

Effective date of registration: 20170504

Granted publication date: 20111109

Pledgee: Xi'an innovation financing Company limited by guarantee

Pledgor: Xi'an Jiahe networking Polytron Technologies Inc.

Registration number: 2017990000374

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Date of cancellation: 20180504

Granted publication date: 20111109

Pledgee: Xi'an innovation financing Company limited by guarantee

Pledgor: Xi'an Jiahe networking Polytron Technologies Inc.

Registration number: 2017990000374

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20111109

Termination date: 20220116

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