CN114627633A - 基于多Agent构建的Ad hoc网络水表集抄***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于多Agent构建的Ad hoc网络水表集抄***及方法，所述***分为三级，包括采集器Agent，集中器Agent，管理中心Agent三种不同Agent；所述采集器Agent与水表传感器相连，实时采集水表的读数；所述集中器Agent负责管理多个采集器Agent的工作，用于对采集器Agent的数据进行汇总或对采集器下发指令控制其运行状态；所述管理中心Agent管理若干个集中器Agent节点，汇总每个集中器Agent节点的数据，并经由集中器Agent节点将命令下达给隶属其下的采集器Agent。本发明为智慧水务提供基础的物联网感知层，为水务管理提供准确的水务数据，敏捷的随时获取水质等可用所有信息，实现节水和节能目标，更好的管理遍布各处的给排水设施，提升运维管理效率。
Description
技术领域
本发明涉及水表集抄领域，具体涉及一种基于多Agent构建的Ad hoc网络水表集抄***及方法。
背景技术
微功率无线抄表，从20世纪90年代后期应用到水电行业，在10多年的技术发展中们、经历了星型网、树型网，固定频点格型网传输，到目前已经部分发展到***技术，自动跳频、自组网的Ad-Hoc网络数据传输方式。Ad hoc网络应用在抄表行业的关注不多，目前国内余剑探讨了Ad hoc网络协议及其在无线抄表***中的应用，牛彤欣等设计并实现了基于Ad-hoc网络无线抄表***，无线通信模块采用的是CC1101，调制方式为GFSK。刘磊等做的居民微功率无线抄表应用方案，基于Ad-hoc网络，无线通信模块调制方式为GFSK。这些研究主要侧重降低节点发送功率，异常节点的检测等，而节点本身的智能性、协调性没有考虑，接收灵敏度不好，抄表速度慢。
目前，国内外的无线水表抄表网络技术有WIFI,HomeRF，蓝牙BLE4.0, Zigbee，GPRS，微功率无线网、低功耗广域网络(LPWAN)。WIFI,HomeRF，蓝牙等在国内水表集抄方面应用不是很多。国际上更多采用的是Zigbee的通信技术。2007年瑞典哥德堡27万居民实现了Zigbee技术的自动抄表***，而Zigbee的实现成本、低功耗、联盟协议等特点不完全适应国内的需求，在国内几乎没有部署在应用场合。基于GPRS抄表技术的方案国内很多，应用也比较广泛，会局限在运营商的基站和流量费用等方面。微功率无线网国内水表抄收应用很多，相关文献也很多，像李东的基于si4432的无线自组网抄表***设计、熊邦毛的基于433M路由算法在抄表***中的应用与研究等等，主要采用FSK，GFSK两种调制方式。随着物联网的兴起，低功耗广域网络(LPWAN) 应运而生，NB-IoT、LoRa是里面的佼佼者。NB-IoT目前没有商业化，国内研究热度很高。LoRa网络已经在国外多地进行试点或部署，但Lora在国内应用较少，在水表集抄方面更少，国内相关文献只有王瑞的基于SX1278的水表端无线抄表控制器。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于多Agent构建的Ad hoc网络水表集抄***及方法，为智慧水务提供基础的物联网感知层，为水务管理提供准确的水务数据，敏捷的随时获取水质等可用信息，实现节水和节能。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于多Agent构建的Ad hoc网络水表集抄***，所述***分为三级，包括采集器Agent，集中器Agent，管理中心Agent三种不同Agent；所述采集器Agent与水表传感器相连，实时采集水表的读数；所述集中器Agent负责管理多个采集器Agent的工作，用于对采集器Agent的数据进行汇总或对采集器下发指令控制其运行状态；所述管理中心Agent管理若干个集中器Agent节点，汇总每个集中器Agent节点的数据，并经由集中器Agent节点将命令下达给隶属其下的采集器Agent。
进一步的，所述集中器Agent与其管理的若干采集器Agent之间组成Ad hoc网络，网络内的任何节点都可以为其他节点作为路由转发报文。
进一步的，所述Ad hoc网络协议基于按需协议设计，包括四种基本报文：集中器Agent广播报文，路由请求广播报文，路由响应广播报文，路由错误报文
进一步的，所述集中器Agent与其管理的若干采集器Agent之间还具有感知网络拓扑，并决定数据发送路径的能力。
进一步的，所述采集器Agent包括PIC单片机，电源模块、LoRa无线通信模组、FMCOS-SE安全模块，脉冲计量传感器模块；所述PIC单片机与LoRa无线通信模组、FMCOS-SE安全模块，脉冲计量传感器模块分别连接；所述电源模块与Agent包括PIC单片机，LoRa无线通信模组、FMCOS-SE安全模块分别连接。
进一步的，所述集中器Agent包括主板模块、LoRa无线通信模组、4G通信模块、电源模块和FMCOS-SE安全模块；所述主板模块与LoRa无线通信模组、4G通信模块、FMCOS-SE安全模块分别连接；所述电源模块与主板模块与LoRa无线通信模组、4G通信模块分别连接。
一种基于多Agent构建的Ad hoc网络水表集抄***的多Agent网络的组建方法，包括以下步骤：
步骤1：未入网的集中器Agent主动向集中器Agent发起入网请求；
步骤2：请求直接到达集中器节点或是经由网络中多个节点路由到达集中器Agent；
步骤3：集中器Agent在确认入网请求后，对其下发基本***参数；
步骤4：采集器Agent在收到***基本参数后，将更新自身节点的配置，并对集中器做出响应，完成入网；
步骤5：集中器Agent在首次启动时接入管理中心Agent进行注册并获取***配置。
进一步的，所述基本***参数包括分配给该节点发起数据上传的时间点以及间隔。
一种基于多Agent构建的Ad hoc网络水表集抄***的多Agent间通信协调方法，包括以下步骤：
步骤1：采集器Agent以入网时确定的上传时间点为基准，按照确定的时间间隔向集中器Agent上传数据；
步骤2：集中器Agent将采集器Agent传来的数据缓存在本地存储中；
步骤3：集中器Agent对管理中心Agent发送通信请求；
步骤4：管理中心Agent在收到集中器Agent的请求时，会检查任务队列中是否有未指派给该Agent的任务；如果有，则在响应中下发相应的任务；
步骤5：集中器Agent在接收到任务时，会主动联系实际应执行该任务的采集器Agent节点，下达任务。
进一步的，所述集中器Agent与管理中心Agent间的通信有实时与非实时两种模式；在实时模式下，集中器Agent在收到采集器Agent发来的数据或满足一定时间间隔时会立即发起与管理中心的通信，将数据提交给管理中心；在非实时模式下，集中器Agent仅以固定的时间间隔发起通信。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明为智慧水务提供基础的物联网感知层，为水务管理提供准确的水务数据，敏捷的随时获取水质等可用所有信息，实现节水和节能目标，更好的管理遍布各处的给排水设施，提升运维管理效率。
附图说明
图1是本发明***示意图；
图2是本发明一实施例中采集器Agent结构示意图；
图3是本发明一实施例中集中器Agent结构示意图；
图4是本发明一实施例中安全模块结构示意图；
图5是本发明一实施例中多Agent间通信协调流程示意图；
图6是本发明一实施例中地址广播方式示意图；
图7是本发明一实施例中新节点E加入已有网络示意图；
图8是本发明一实施例中路由响应示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
请参照图1，本发明提供一种基于多Agent构建的Ad hoc网络水表集抄***，所述***分为三级，包括采集器Agent，集中器Agent，管理中心Agent三种不同Agent；所述采集器Agent与水表传感器相连，实时采集水表的读数；所述集中器Agent负责管理多个采集器Agent的工作，用于对采集器Agent的数据进行汇总或对采集器下发指令控制其运行状态；所述管理中心Agent管理若干个集中器Agent节点，汇总每个集中器Agent节点的数据，并经由集中器Agent节点将命令下达给隶属其下的采集器Agent。
在本实施例中，采集器Agent与集中器Agent之间组成Ad hoc网络。虽然集中器Agent在逻辑上是若干个采集器Agent的中心节点，但是集中器Agent与采集器Agent并非必须要进行直接的通信。网络内的任何节点都可以为其他节点作为路由转发报文。采集器Agent采集的水表数据可以经由多跳传输到相应的集中器Agent，同样集中器Agent的控制指令可以通过多跳的方式下达到某一采集器Agent。
优选的，所述Ad hoc网络协议基于按需协议设计，包括四种基本报文：集中器Agent广播报文，路由请求广播报文，路由响应广播报文，路由错误报文
如表1所示为集中器Agent的广播报文格式。集中器Agent使用该类型报文向采集器Agent节点广播地址。报文的字段说明如下：
表1
①版本号： 当前使用协议的版本号
②类型： 报文类型
③TTL： 报文存活跳数。报文每经过一次路由转发，TTL-1，当TTL为0时，报文失效。
④跳数：报文经过的跳数
⑤经由节点地址：广播报文当前经由节点的地址
⑥集中器Agent源节点地址：发出广播的集中器Agent节点地址
⑦广播序号：由信源维护的广播序号
如表2所示为路由请求协议报文。通信中，源节点在路由表中无法查到目的节点时，向相邻节点广播路由请求报文来建立到目标转发路径。路由请求报文的字段说明如下：
表2
①经由节点地址： 路由请求报文当前经由节点地址
②源节点地址： 路由请求发起节点的地址
③源节点序号： 由于源节点维护的序号，表示了请求的新旧
④目的节点地址： 目的节点的地址
⑤目的节点序号： 由目的节点维护的序号，表示响应的新旧。
如表3所示为路由响应报文。 路由请求中的目的节点使用路由响应报文回应路由请求。路由请求报文的字段说明如下：
表3
①
②经由节点地址： 路由响应报文当前经由节点地址
③转发节点地址： 指定该报文要由哪个节点转发
④源节点地址： 发出路由响应报文的节点的地址
⑤源节点序号： 由源节点维护的序号，表示响应的新旧。
⑥目的节点地址： 路由响应报文的目的节点地址
如表4所示为路由错误报文。路由错误报文用来向网络广播连接异常节点。路由错误报文的字段说明如下：
表4
①经由节点地址： 路由错误报文当前经由节点的地址
②错误节点数：报文中包含错误节点的数量
③ 错误节点地址n: 第n个发生连接错误节点的地址
④ 错误节点序号n：出现错误时，路由表缓存里发生错误节点的序号。
在本实施例中，采集器Agent与集中器Agent还具有感知网络拓扑，并决定数据发送路径的能力。集中器Agent与管理中心Agent之间的通信经由4G网络，使用HTTP协议进行。集中器Agent在提交数据请求时，会将数据提交给管理中心相应的HTTP API。
参考图2，在本实施例中采集器Agent包括PIC单片机，电源模块、LoRa无线通信模组、FMCOS-SE安全模块，脉冲计量传感器模块；所述PIC单片机与LoRa无线通信模组、FMCOS-SE安全模块，脉冲计量传感器模块分别连接；所述电源模块与Agent包括PIC单片机，LoRa无线通信模组、FMCOS-SE安全模块分别连接。
优选的，采集器Agent的微控制器采用Microchip公司的PIC24FJ128GA308 16位低功耗微控制器。该硬件模块负责传感器数据读取，控制信号的输出，数据的存储以及通信。该微控制器具有16x16硬件乘法器以及32x16硬件除法器，有利于水表数据的处理。同时该微控制器睡眠时电流功耗为400nA，可以在电池供电下长期运行。
电源切换电路支持直流电源与干电池两路分别供电。在直流电源与电池同时接入时，优先选择直流电源供电。存储模块与无线通信模块分别由两个单独的HT7333低压差线性稳压器提供3.3V电源输入。控制电路的通断经由一个MOS场效应管开关控制。
LoRa无线通信模组使用Semtech 公司的SX1278 LoRa无线模块。该模块是一种长距离低功耗无线通信模块，采用扩频技术，具有通信距离远，接收灵敏度高，功耗低的特点。休眠时典型电流功耗为0.2uA，接收时典型电流功耗为10mA，在使用7dm发射功率传输时，典型电流功耗为2mA。在城市中最大传输距离约为3千米，适合远距离低功耗数据传输。
FMCOS-SE 安全模块是基于 FM1280 芯片开发的安全模块，采用 ARM 32 位安全CPU，同时搭载了专用的操作***。FMSE安全模块对水表相关一些敏感数据如用户密码、用户 ID、卡片鉴权数据、阶梯水价、水表读数、阀控状况、设备根密钥等数据进行加密，使用的加密算法是FMSE支持的SM4安全加密算法。
参考图3，在本实施例中，所述集中器Agent硬件主要基于S3C6410开发板，发板分别使用SPI接口和USB接口无线通信模块与4G通信模块相连。集中器Agent通过LoRa无线模组获得采集器Agent的传输过来的经过FMCOS-SE加密的***信息、水表信息、阀门等，并通过4G通信模块上传到服务器。由服务器完成对数据的加解密操作。
优选的，本实施中，集中器Agent处理器使用三星S3C6410处理器。是一种基于ARM1176JZF-S的核心，包含有16KB的指令数据缓存和16KB的指令数据TCM。集中器Agent板上的供电由直流电源提供。
本实施中，集中器Agent采用U8300C 4G 无线模块，适用于FDD-LTE/TDD-LTE/TD-SCDMA/UMTS/EVDO/EDGE/GPRS/GSM/CDMA 多种网络制式和GPS 定位服务的无线终端产品，在FDD-LTE 网路下，U8300C 接入速度下行可达100Mbps，上行可达50Mbps，在TDD-LTE 网络下，U8300C接入速度下行可达61Mbps，上行可达18Mbps，在没有LTE 网络覆盖的情况下，U8300C还可以通过TD-SCDMA 接入，速率可达下行4.2Mbps 和上行2.2Mbps，通过UMTS 接入，速率可达下行42Mbps 和上行5.76Mbps,通过EVDO 接入，速率可达下行14.7 Mbps和上行5.4Mbps ,EGDE 接入速率可达237kbps，GPRS 接入速率可达85.6kbps。GPS可支持55 通道，跟踪导航接收灵敏度达到-161dBm，冷启动时间32S 内，热启动时间1S 以内。U8300C 在提供高速数据接入和GPS 定位服务的同时，可提供短信、通讯簿等功能，可广泛应用于移动宽带接入、视频监控、手持终端、车载设备等产品。***采用ARM嵌入式***S3C6410的串口UART完成对U8300C 4G模组的控制。通过S3C6410 GPIO管脚驱动三极管S8050对4G模组进行复位操作。集中器Agent 通过U8300C 4G 无线模块把用户信息、信道信息、水表表盘数据、阀门控制数据等相关数据远传到后台数据库，实现多台集中器Agent的集中管理和监测。
在本实施例中，根据LoRa硬件上的特点与实际应用场景，设计了采集器Agent与集中器Agent之间的通信协议。采集器Agent、集中器Agent与服务器/手持终端之间的通信以数据包形式进行交互。一个完整的命令包由起始标识单元、包长、命令1、命令2、命令3、命令单元及校验单元结束符组成，见表5
表格 1 服务器、集中器、采集器信息交互命令包通用格式
命令1
代表源端设备 53H（V）代表服务器端
57H（W）代表手持终端/蓝牙
55H（U）代表串口调试器
52H（R）代表采集器
4DH（M）代表集中器
命令2
代表终端设备 53H（V）代表服务器端
57H（W）代表手持终端/蓝牙
55H（U）代表串口调试器
52H（R）代表采集器
4DH（M）代表集中器
命令3
该命令包括查询采集器Agent信息、串口设置、水表信息和阀门信息设置、Ad-Hoc网络频道类型和频率设置等多达100条命令。
校验单元
a)对协议中的“命令数据”进行校验。从“命令1”的第1个字节到数据区最后一个字节；
b)采用16位的CRC校验多项式x16+x2+1(0x8005)，生成2字节的CRC校验和（高字节在后，低字节在前）；
c）发送方应根据“命令单元”生成两字节的CRC校验和，接收方收到完整的数据包后，根据“命令单元”生成新的CRC检验和；
d）新的CRC校验和与收到的校验和相等，说明该数据包有效。
参考图4，在本实施例中安全模块是基于ISO7816规范要求而设计的专用安全加密芯片，支持表具实现对敏感数据的安全保护；安全模块中含有水表应用，应用目录为MF，如下图为采集器Agent和集中器Agent安全模块文件结构。
在本实施中，还提供一种基于多Agent构建的Ad hoc网络水表集抄***的多Agent网络的组建方法，包括以下步骤：
步骤1：未入网的集中器Agent主动向集中器Agent发起入网请求；
步骤2：请求直接到达集中器节点或是经由网络中多个节点路由到达集中器Agent；
步骤3：集中器Agent在确认入网请求后，对其下发基本***参数；
步骤4：采集器Agent在收到***基本参数后，将更新自身节点的配置，并对集中器做出响应，完成入网；
步骤5：集中器Agent在首次启动时接入管理中心Agent进行注册并获取***配置。
优选的，所述基本***参数包括分配给该节点发起数据上传的时间点以及间隔。不同的上传时间点用于避免多个采集器Agent同时发起上传导致网络拥塞，不同的时间间隔影响数据的实时性与功耗。数据上传的时间间隔越短，数据的实时性越好，但是通信频率越高，平均功耗越高，电池使用寿命也就越短；相反，数据上传的时间间隔越长，数据的实时性越差，但平均功耗越低，电池寿命越长。
参考图5，在本实施中，还提供一种基于多Agent构建的Ad hoc网络水表集抄***的多Agent间通信协调方法，包括以下步骤：
步骤1：采集器Agent以入网时确定的上传时间点为基准，按照确定的时间间隔向集中器Agent上传数据；
步骤2：集中器Agent将采集器Agent传来的数据缓存在本地存储中；
步骤3：集中器Agent对管理中心Agent发送通信请求；
步骤4：管理中心Agent在收到集中器Agent的请求时，会检查任务队列中是否有未指派给该Agent的任务；如果有，则在响应中下发相应的任务；
步骤5：集中器Agent在接收到任务时，会主动联系实际应执行该任务的采集器Agent节点，下达任务。
优选的，所述集中器Agent与管理中心Agent间的通信有实时与非实时两种模式；在实时模式下，集中器Agent在收到采集器Agent发来的数据或满足一定时间间隔时会立即发起与管理中心的通信，将数据提交给管理中心；在非实时模式下，集中器Agent仅以固定的时间间隔发起通信。
在本实施例中，每个节点都维护一张如表6所示的路由表。路由表中包含了到达一个节点所要经过的下一个节点地址以及到达该节点所需的跳数。序号字段代表了这条数据的新旧程度，主要用于路由更新与环路避免。一个节点发现到达其他节点的路由的方式有地址广播、被动获取、按需请求三种。其中地址广播方式方式只能由集中器Agent发起，主要用于网路建立初期将自己的路由传达给网络内可达的节点。在使用地址广播时，集中器Agent会向相邻节点广播自己的地址，收到广播的节点会更新自己的路由表，并将广播包报文转发给它的相邻节点，以泛洪的形式将集中器Agent的路由信息传达给网络内所有可达节点。完成地址广播之后，网络建立时的初期节点都将建立一个到达集中器Agent节点的路由条目。被动获取方式指的是在通信过程中节点反向获取到达某个节点的路由。假设一个新入网的采集器Agent节点A使用按需请求的方式获得了到达集中器Agent节点C的路由，而此时节点C不知道节点A的路由。当节点A经由节点B路由向节点C发送数据报文时，节点C会将节点B加入通往A节点的路由条目。任意节点在将数据发往一个路由表中没有记录的节点前，会使用按需请求的方式来向相邻节点请求到达目标的路由。这种方式通常用于新入网节点向集中器Agent发起通信以及某个节点发生网络故障不可达，其他节点需要更新路由表的情况。下文将就地址广播方式以及按需请求方式详细步骤进行描述。
表6
| 目的节点地址 | 下一跳地址 | 跳数 | 目的节点序号 |
| 0x00000001 | 0x00000004 | 3 | 3 |
1.1.1 地址广播方式
(1) 广播发起
集中器Agent发起的广播报文中包含<经由地址，源地址，源序号>三要素。其中，经由地址与源地址填入集中器Agent的地址，源序号填入由发起广播的集中器维护的一组递增的序号，用以标识广播报文的新旧。根据需要广播的规模填入TTL，并将跳数置0。
(2) 广播接收
相邻节点接收到集中器Agent广播报文后，先检查TTL是否大于0， 若大于0，则继续检查广播报文中的集中器Agent节点地址与自己所隶属的集中器地址是否相等。若相等，则检查路由表中是否已有通往该集中器节点的路由。如果路由表满足以下条件之一： ①不包含该节点的路由 ②路由表中该节点的序号小于报文中的序号 ③路由表中该节点的序号等于报文中的序号，且跳数大于报文中的跳数，则更新路由表，并转发该报文。
(3) 路由表更新：
将收到报文中的源节点地址与源节点序号分别填入目的节点地址与目的节点序号字段，将报文中经由节点字段填入下一跳地址字段，将报文中跳数加一，填入跳数字段。
(4) 报文转发：
转发报文时，将节点的地址填入经由节点字段，并将TTL减去1， 跳数加上1。
如图6所示，其中实心节点为集中器Agent，地址为D，空心节点为采集器Agent，地址分别为A,B,C。以实线直接相连的节点为相邻可达节点。如图中A,B,C三个节点相邻，C与D相邻，而A,B与D不相邻。由集中器Agent节点D发起地址广播,广播的序号为1。图中箭头表示的是地址广播的传播路径，图中省略了A,B发出的地址广播。当广播传达到网络中所有可达节点时，每个节点都在路由表中缓存了到达D的下一跳路径。其中C节点可以直接将数据传输给D节点，而A,B两个节点则会将数据交给C节点，由C节点转交给D节点。广播完成后，D节点并不知道其他节点的存在，只有当其他节点向D节点发起通信时，D节点才能用被动获取的方式建立反向路由。
在本实施例中，按需请求方式，具体包括如下：
(1) 发起路由请求
路由请求报文包含<经由节点地址，源节点地址，源节点序号，目的节点地址，目的节点序号>五要素。发起路由请求的节点将本节点的地址填入源节点地址与经由节点地址字段，将目的节点地址填入目的节点地址字段，将该节点维护的自增序号填入源节点序号字段。目的节点字段填入已知的目的节点最新序号。若目的节点从未被该节点发现，则填入-1。
(2) 对路由请求的处理
收到路由请求报文的节点先判断该报文的TTL是否为0，若不为0，继续判断该报文是否由本节点发出；若不是，则检查一定时间内是否收到过包含相同<源节点地址，源节点序号>的请求，若没有则检查该节点路由表内是否有序号大于报文中目的节点序号的记录，若有，则发出路由响应报文,若没有则启动定时器，并在路由表中建立一条以报文中源节点作为目的节点的路由记录，将经由节点地址填入下一跳地址字段，将报文中跳数字段加1，填入跳数字段，将源节点序号填入目的节点序号字段。完成路由表后，节点将自身的序号填入收到报文的经由节点字段，将TTL减去1，跳数加上1之后转发报文。
(3) 发起路由响应
节点收到有效路由请求报文时，若该节点为请求的目的或该节点路由表中有请求节点的路由记录，并且记录中节点序号大于请求报文中序号，则发出路由响应报文。发出响应的节点将请求报文中的目的地址、序号填入路由响应报文中的源节点地址与序号字段，将节点自身的地址填入经由节点地址字段，跳数填入跳数字段，将路由请求报文的发起节点地址填入目的节点地址字段，经由节点地址填入转发节点字段，将源节点地址填入目的节点地址字段并重置TTL值。
(4) 对路由响应的处理
收到路由响应报文的节点检查报文中的TTL值是否为0，若不为0，继续检查当前节点与报文中的目的节点是否相符。若相符，并且报文中源节点的序号大于路由表中该节点的序号，则将响应报文中的源节点地址、源节点序号、经由节点地址分别更新进路由表的目的节点地址、目的节点序号、下一跳地址字段， 并将跳数加1，填入跳数字段。若收到的报文的目的节点地址与当前节点地址不相符，则检查节点自身的地址与报文中的转发节点字段是否相符，如果相符，则更新路由表，并将路由表中符合目的地址路由项的下一跳节点地址填入转发节点地址字段，将自身地址填入经由节点字段，并将跳数与TTL减去1，然后转发该响应报文。
如图7所示为新节点E加入已有网络。其中A,B,C,D为已有的Agent网络中的节点。经由一定时间的运行，A,B,C,D均已习得到达网络中其他节点的下一跳路由。图中仅列出与E直接相连的A,B节点的路由表。E节点向相邻节点广播对节点D的路由请求。由于E节点对D节点一无所知，所以发出的请求报文中的目的节点序号为-1。
如图8所示，由于A与B的路由表中都有到达D的路由条目，且序号都大于-1，所以A与B都会对E发起路由响应。由于A,B路由表中到达D的跳数都是2，且路由表中保存的最后已知的D节点需要也相同，所以节点E会将先到达的响应报文中的信息更新进路由表，忽略后到达的报文中的信息。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种基于多Agent构建的Ad hoc网络水表集抄***，其特征在于，所述***分为三级，包括采集器Agent，集中器Agent，管理中心Agent三种不同Agent；所述采集器Agent与水表传感器相连，实时采集水表的读数；所述集中器Agent负责管理多个采集器Agent的工作，用于对采集器Agent的数据进行汇总或对采集器下发指令控制其运行状态；所述管理中心Agent管理若干个集中器Agent节点，汇总每个集中器Agent节点的数据，并经由集中器Agent节点将命令下达给隶属其下的采集器Agent。
2.根据权利要求1所述的基于多Agent构建的Ad hoc网络水表集抄***，其特征在于，所述集中器Agent与其管理的若干采集器Agent之间组成Ad hoc网络，网络内的任何节点都可以为其他节点作为路由转发报文。
3.根据权利要求2所述的基于多Agent构建的Ad hoc网络水表集抄***，其特征在于，所述Ad hoc网络协议基于按需协议设计，包括四种基本报文：集中器Agent广播报文，路由请求广播报文，路由响应广播报文，路由错误报文。
4.根据权利要求1所述的基于多Agent构建的Ad hoc网络水表集抄***，其特征在于，所述集中器Agent与其管理的若干采集器Agent之间还具有感知网络拓扑，并决定数据发送路径的能力。
5.根据权利要求1所述的基于多Agent构建的Ad hoc网络水表集抄***，其特征在于，所述采集器Agent包括PIC单片机，电源模块、LoRa无线通信模组、FMCOS-SE安全模块，脉冲计量传感器模块；所述PIC单片机与LoRa无线通信模组、FMCOS-SE安全模块，脉冲计量传感器模块分别连接；所述电源模块与Agent包括PIC单片机，LoRa无线通信模组、FMCOS-SE安全模块分别连接。
6.根据权利要求1所述的基于多Agent构建的Ad hoc网络水表集抄***，其特征在于，所述集中器Agent包括主板模块、LoRa无线通信模组、4G通信模块、电源模块和FMCOS-SE安全模块；所述主板模块与LoRa无线通信模组、4G通信模块、FMCOS-SE安全模块分别连接；所述电源模块与主板模块与LoRa无线通信模组、4G通信模块分别连接。
7.一种基于多Agent构建的Ad hoc网络水表集抄***的多Agent网络的组建方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：未入网的集中器Agent主动向集中器Agent发起入网请求；
步骤2：请求直接到达集中器节点或是经由网络中多个节点路由到达集中器Agent；
步骤3：集中器Agent在确认入网请求后，对其下发基本***参数；
步骤4：采集器Agent在收到***基本参数后，将更新自身节点的配置，并对集中器做出响应，完成入网；
步骤5：集中器Agent在首次启动时接入管理中心Agent进行注册并获取***配置。
8.根据权利要求7所述的基于多Agent构建的Ad hoc网络水表集抄***的多Agent网络的组建方法，其特征在于，所述基本***参数包括分配给该节点发起数据上传的时间点以及间隔。
9.一种基于多Agent构建的Ad hoc网络水表集抄***的多Agent间通信协调方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：采集器Agent以入网时确定的上传时间点为基准，按照确定的时间间隔向集中器Agent上传数据；
步骤2：集中器Agent将采集器Agent传来的数据缓存在本地存储中；
步骤3：集中器Agent对管理中心Agent发送通信请求；
步骤4：管理中心Agent在收到集中器Agent的请求时，会检查任务队列中是否有未指派给该Agent的任务；如果有，则在响应中下发相应的任务；
步骤5：集中器Agent在接收到任务时，会主动联系实际应执行该任务的采集器Agent节点，下达任务。
10.根据权利要求9所述的基于多Agent构建的Ad hoc网络水表集抄***的多Agent间通信协调方法，其特征在于，所述集中器Agent与管理中心Agent间的通信有实时与非实时两种模式；在实时模式下，集中器Agent在收到采集器Agent发来的数据或满足一定时间间隔时会立即发起与管理中心的通信，将数据提交给管理中心；在非实时模式下，集中器Agent仅以固定的时间间隔发起通信。
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