一種無線自動抄表系統的互為中繼方法
2023-09-18 16:21:25 2
專利名稱：一種無線自動抄表系統的互為中繼方法
技術領域：
:本發明屬於自動抄表技術領域，涉及一種無線自動抄表系統建立通信路由的方法，特別是一種無線自動抄表系統的互為中繼方法。
背景技術：
:目前，已經普遍使用的電能表、水錶、燃氣表等自動抄表裝置一般是半自動式自動抄表系統，在某個小區或某片區域內，每個住戶的電錶或水錶、氣表都被改造成可以輸出脈衝的方式，以電錶為例，每個電錶上標有一個脈衝常數，脈衝常數代表錶盤轉多少圈為一度電。假設720是脈衝常數,就表不電錶錶盤轉了 720圈後,表字即電度數會增加I度電，光電探頭的作用就是把錶盤的機械轉數轉換為電脈衝數，也就是電錶錶盤每轉一圈就會使光電探頭產生一個電脈衝，此脈衝就會由傳輸線傳送給採集終端，目前每個採集終端可以連接16個表計，即最多用16根傳輸線與16個表計連接，採集終端帶有CPU和存儲器。採集終端可同時採集16個表計脈衝，終端可根據脈衝常數將脈衝數據轉換為電度數，如從某根傳輸線上即某塊表計傳來的脈衝數累計達到了 720個，那麼在終端的存儲器中某個存儲單元的數字就加1，這個數字和電錶上的數字是一致的，此數據在終端掉電後可以保存十年以上，但是終端從各個表計收集的數據還要傳輸到一個中心計算機進行儲存和處理，如何解決數據從終端到中心計算機的傳輸，目前有兩種方案，一種是人工法，一種是無線自動通信法；人工法是由人工手持數據收集器，到每一個終端所在地一一讀取數據，然後到中心計算機房，把數據輸入計算機，這種方法勞民傷財；無線自動通信法是在中心計算機與所有終端之間建立一個無線通信系統，通過無線方式實現數據的自動傳輸，由於採集終端的無線模塊的功率較小，即兩個無線模塊互相通信的最大距離僅為100米左右，再遠就互相收不到了，要把數據傳送到遠方，就得採用接力的方式進行傳送，即每間隔100米或者小於100米都分
布著NI, N2, N3......Nn個終端，NI把數據傳送給N2，N2收到後再傳送給N3，這樣就能一
直傳送給Nn，這叫存儲傳發。為什麼在中心計算機和終端之間需要增加集中器呢？這是因為中心計算機離各個用戶小區所安裝的終端的距離都大大超過了 100米，終端與中心計算機直接通過無線傳輸是不可能的，因此每個小區除了有採集終端外，還需要一個集中器，集中器與該小區所有終端之間通過無線信道的方式交換數據，每個集中器與距離不超過100米的終端是有可能直接通信的，而與集中器距離超過100米的終端與集中器的通信，就要通過那些能與集中器直接通信的終端為中繼端，以互為中繼、存儲轉發的方式進行，就像上面介紹過的通過NI到Nn接力的方式進行，集中器通過無線信道、以互為中繼的方式可以把整個小區所有終端的數據收集起來，存儲在本身的大容量存儲器中；而集中器與中心計算機的通信可以通過電話線以有線方式進行。因此，中心計算機與集中器之間的通信可以不受距離限制，甚至可以用GPRS方式實現和集中器的通信，簡言之，上述無線抄表系統中，從中心計算機到集中器的通信使用有線方式；每個集中器到其下屬的各個終端之間的通信採用無線方式，因此，集中器與其下屬的各個終端之間就必須建立通信的路由。目前，還沒有解決此問題的技術方案被公開。發明內容:本發明的目的在於克服現有技術存在的缺點，尋求設計提供一種在現有的無線自動抄表系統中，實現集中器和下屬終端建立通信路由並互為中繼的方法，在集中器和各個終端之間建立可靠的無線通信聯繫。為了實現上述目的，本發明包括人工編制路由表、測試路由表的可靠性和修改路由表三個步驟，其具體工藝步驟為；(I)、人工編制路由表:實地考察集中器和下屬所有終端的實際安裝位置，根據射頻範圍及目視物理距離，人工編制從集中器到所有終端的通信路由聯繫圖，確保從集中器到達每個終端都有一條確定的路徑，編制形成一個包含全部路徑結構完整的路由表；(2)、測試路由表的可靠性:通過中心站以有線或無線的方式將路由表發送至集中器，在集中器和所有的終端的存儲器中都包括一個第一地址表和一個第二地址表，其中，第一地址表用來存儲自身地址，第二地址表用來存儲要生成的路由表，集中器的第二地址表存儲著上述的完整路由表，每個終端的第二地址表存儲如下內容:存儲與該終端最近的一個上行終端或集中器的地址；存儲該終端下行所有分支路徑上各個終端的地址，由集中器按照已經存儲的路由表逐個向所有的終端發出測試幀，驗證人工編制的路由表是否可靠，其步驟是:a.集中器依次向所有的終端發出測試幀，其中含有作為源地址的集中器的地址、中繼終端地址、和作為目標地址的目的終端地址、路由表、以及要求目的終端應答的指令，在每兩個測試幀之間留出供被測目的終端應答的足夠的時間間隔；b.當被測試的終端接收到集中器發出的測試幀後，立即向集中器發出應答幀，其中包含作為源地址的本終端地址、中繼終端地址、和作為目標地址的集中器地址、及應答代碼；c.集中器接收到來自被測試終端的應答後，確認與該終端的連接可罪，被測終端在自己的第二地址表中存儲與該終端最近的一個上行終端或集中器的地址，同時，位於集中器與被測終端之間的中繼終端要存儲與該中繼終端最近的一個上行終端或集中器的地址，並存儲能與該中繼終端通信的下行所有分支路徑上各個終端的地址；d.若在預定的時間內，未接收到來自被測試終端的應答，則表示該終端的路由編制錯誤，將該終端標識為故障終端；e.經過第一輪測試，可能有一部分終端被確認能按照路由表與集中器可靠通信，而剩餘的終端按照預定的路由表不能與集中器可靠通信；(3)、修改路由表:針對那些不能與集中器可靠通信的故障終端，重新勘察終端的安裝現場，對預定的路由表的路徑進行調整，這些調整僅限於對故障終端路由的改變，對於那些已經能夠與集中器可靠通信的終端，其在路由表中的位置必須保持原樣不變，將新的路由表存入集中器的第二地址表中，再次進行測試，其步驟是:a.集中器按照修改後的路徑依次向所有的故障終端發出測試幀，其中含有作為源地址的集中器的地址、中繼終端地址、和作為目標地址的目的終端地址、路由表、以及要求目的終端應答的指令，在每兩個測試幀之間留出供被測目的終端應答的足夠的時間間隔；b.當被測試的終端接收到集中器發出的測試幀後，立即向集中器發出應答幀，其中包含作為源地址的本終端地址、中繼終端地址、和作為目標地址的集中器地址及應答代碼；c.集中器接收到來自被測試終端的應答後，確認與該終端的連接可靠，被測終端在自己的第二地址表中存儲與該終端最近的一個上行終端或集中器的地址，同時，位於集中器與被測終端之間的中繼終端要存儲與該中繼終端最近的一個上行終端或集中器的地址，並存儲能與該中繼終端通信的下行所有分支路徑上各個終端的地址；d.若在預定的時間內，未接收到來自被測試終端的應答，則表示該終端的路由編制仍舊錯誤，再次將該終端標識為故障終端；e.經過第二輪測試，可能有一部分原來的故障終端被確認能按照新路由表與集中器可靠通信，而剩餘的故障終端按照新的路由表仍然不能與集中器可靠通信；針對仍然存在的故障終端，重複上述步驟，直到所有的終端都能與集中器可靠通信為止，最後將生成的路由表存入集中器的第二地址表，此時所有的終端的第二地址表均存儲了與該終端最近的一個上行終端或集中器的地址，並存儲了該終端下行所有分支路徑上各個終端的地址；測試完成以後，數據傳輸時數據幀中不再包含中繼終端地址,只包含源地址和目的終端地址，數據幀的長度就會比測試時大大縮短，傳送效率會更高。本發明涉及的無線自動抄表系統包括一個中心站、隸屬於中心站的多個集中器、隸屬於各個集中器的多個終端和與各個終端通過有線方式連接的若干用戶電能表，該系統中的每個集中器和終端都具有發射/接收無線信號的能力，其傳輸距離不大於100米。本發明與現有技術相比，實現了集中器與所屬終端之間的自動無線通信，不需安排抄表員到各用戶終端抄表，可以隨時、自動地收集各個用戶的數據，其工藝過程簡單，人工勞動少，管理費用低，自動化程度高。
:圖1為本發明涉及的無線抄表系統結構原理示意框圖。圖2為本發明的集中器工作流程結構原理示意框圖。圖3為本發明的終端工作流程結構原理示意框圖。
具體實施方式
:下面通過實施例並結合附圖對本發明作進一步說明。實施例:本實施例假設在某個小區內安裝著15個抄表終端，其代號分別為I至15，每個終端通過有線方式連接若干用戶表計，該小區內還有一個集中器，代號為0，上述15個終端的實際安裝地點到集中器的距離不盡相同，有的在100米之內，也有的在100米之外；其步驟如下:第一步，人工編制路由表:實地考察集中器和下屬所有終端的實際安裝位置，根據射頻範圍及目視物理距離，人工編制從集中器到所有終端的通信路由聯繫圖，確保從集中器到達每個終端都有一條確定的路徑，形成一個包含全部路徑完整路由表，設通過人工勘察編制了包含如下6條路由的路由表:① O — I — 4 — 5 — 6
②O — I — 2 — 3③O — I — 7 — 8 — 9④O — I —7 —8 — 10 — 11⑤O — I — 7 — 8 — 12⑥ O — I — 13 — 14 — 15該路由表顯示，集中器O僅與終端I在100米範圍之內，可以直接通信；終端I與終端2、4、7、13都在100米範圍之內，都可以直接通信；依次類推；上面① ⑥所表示的路由表要存儲在集中器和所有的終端內，在集中器和所有的終端的存儲器中都包括一個第一地址表和一個第二地址表，其中，第一地址表用來存儲自身地址，第二地址表用來存儲要生成的路由表，集中器的存儲器中存儲著上述完整的路由表，每個終端的第二地址表存儲如下內容:存儲與該終端最近的一個上行終端或集中器的地址；存儲該終端下行所有分支路徑上各個終端的地址；第二步，測試路由表的可靠性:由集中器按照已經存儲的路由表逐個向所有的終端發出測試幀，驗證人工編制的路由表是否可靠，其步驟是:a.集中器依次向所有的終端發出測試幀，其中含有作為源地址的集中器的地址、中繼終端地址、和作為目標地址的目的終端地址，路由表、以及要求目的終端應答的指令，在每兩個測試幀之間留出供被測目的終端應答的足夠的時間間隔；b.當被測試的終端接收到集中器發出的測試幀後，立即向集中器發出應答幀，其中包含作為源地址的本終端地址、中繼終端地址、和作為目標地址的集中器地址、及應答代碼；c.集中器接收到來自被測試終端的應答後，確認與該終端的連接可靠，可靠連接的終端地址被存儲在集中器中特定的存儲區域，通過顯示設備顯示出來或通過中心站對其查詢，被測終端在自己的第二地址表中存儲與該終端最近的一個上行終端或集中器的地址，同時，位於集中器與被測終端之間的中繼終端要存儲與該中繼終端最近的一個上行終端或集中器的地址，並存儲能與該中繼終端通信的下行所有分支路徑上各個終端的地址；d.若在預定的時間內，未接收到來自被測試終端的應答，則表示該終端的路由編制錯誤，將該終端標識為故障終端，故障終端的地址被存儲在集中器中特定的存儲區域，以備通過顯示設備顯示出來或通過中心站對其查詢就可知道；e.經過第一輪測試，可能有一部分終端被確認能按照路由表與集中器可靠通信，而剩餘的終端按照預定的路由表不能與集中器可靠通信；舉例:假設集中器O向終端15發出測試幀，根據路由⑥O — I — 13 — 14 — 15，必須通過終端1、13、和14轉發才能到達15，具體過程是:(I)、集中器O以無線方式發出一串代碼，代碼形式是這樣的:終端地址1+源地址0+第I中繼地址1+第2中繼地址13+第3中繼地址14+目的地址15+下行代碼+路由表+測試代碼；(2)、終端I收到該代碼後，根據頭一個終端地址I判斷出命令是給自己的；再根據第I中繼地址I後面的代碼為第2中繼地址13，將命令變為如下形式:終端地址13+源地址0+第I中繼地址1+第2中繼地址13+第3中繼地址14+目的地址15+下行代碼+路由表+測試代碼，然後將修改後的代碼發出。
(3)、終端13收到該代碼後，根據頭一個終端地址13判斷出命令是給自己的；再根據第2中繼地址13後面的代碼為第3中繼地址14，將命令變為如下形式:終端地址14+源地址0+第I中繼地址1+第2中繼地址13+第3中繼地址14+目的地址15+下行代碼+路由表+測試代碼，然後將修改後的代碼發出；(4)、終端14收到該代碼後，根據頭一個終端地址14判斷出命令是給自己的；再根據第I中繼地址14後面目的地址15，將命令變為如下形式:終端地址15+源地址0+第I中繼地址1+第2中繼地址13+第3中繼地址14+目的地址15+下行代碼+路由表+測試代碼，然後將修改後的代碼發出；(5)、當終端15收到由終端14發出的上述代碼後，判斷出目的地址15與自身地址相同，將路由表存儲在自身的第二地址表中，將代碼變成如下形式進行發送:終端地址14+源地址0+第I中繼地址1+第2中繼地址13+第3中繼地址14+目的地址15+上行代碼+響應代碼；(6)、終端14收到代碼後根據頭一個代碼中的址址14判斷出命令是給自己的，再根據上行代碼判斷出是上傳的，因此將代碼變為如下形式發出:終端地址13+源地址0+第I中繼地址1+第2中繼地址13+第3中繼地址14+目的地址15+上行代碼+響應代碼；依次類推，經終端I轉發後的命令就變為:集中器地址0+源地址0+第I中繼地址1+第2中繼地址13+第3中繼地址14+目的地址15+上行代碼+響應代碼；(7)集中器收到從終端I轉發的代碼後，驗證從集中器O到終端15能進行可靠通信，並且將路由表成功發送到終端15 ;經過測試，可能有一些終端不能與集中器進行通信，稱為故障終端，需要對預定的路由進行修改，以解決故障終端的問題；第三步，修改路由表:針對那些不能與集中器可靠通信的故障終端，重新勘察終端的安裝現場，對預定的路由表的路徑進行調整，這些調整僅限於對故障終端路由的改變，對於那些已經能夠與集中器可靠通信的終端，其在路由表中的位置必須保持原樣不變；假設終端15沒有應答，則假定經過現場勘察修改確定了一條新的路徑比如0—1 — 2 — 3 — 15再按上述的步驟進行一遍，若終端15應答，則本路徑修改成功；測試過程若無問題則招測數據就按照下面的原理進行，在所有終端中存儲的路由表應存儲與該終端最近的上行終端的地址和該終端下行的所有分支路徑的終端的地址；對於終端8來說，它位於三條路徑中，③O — I —7 —8 —9④O — I —7 —8 — 10 — 11⑤O — I — 7 — 8 — 12因此，在終端8中要存儲上行終端7的地址，並存儲3條下行分支路徑:8 — 9，8—10 — 11,8— 12，而對於終端7來說，要存儲上行終端I的地址，並存儲3條下行分支路徑:7 — 8 — 9，7 — 8 — 10 — 11,7 - 8 — 12 ;招測數據時的路由過程如下:集中器O要向終端10索要數據，經過查詢自身存儲的路由表，找出包含終端10的路徑為0—1 — 7 — 8—10— 11，發出的命令幀包括目的終端地址10和轉發終端地址1，即1，10，命令；終端I收到命令後，查詢到目的地址與自身地址不匹配，則要進行轉發，它根據目的地址10在自己存儲的路由表中進行查詢，查詢出路由為7 — 8 — 10 — 11，則它發出的命令幀包含兩個地址，目的終端地址10，轉發終端地址改為7，即7，10，命令；終端7收到命令後，按同樣程序發往終端10 ;到達終端10後，命令幀變為10，10，命令，終端10發現目的地址與自己的地址匹配，立即響應命令，並將幀格式改為8，1，將該命令進行上行傳輸即可傳給集中器O。
權利要求
1.一種無線自動抄表系統的互為中繼方法，其特徵在於包括人工編制路由表、測試路由表的可靠性和修改路由表三個步驟，其具體工藝步驟為； (1)、人工編制路由表:實地考察集中器和下屬所有終端的實際安裝位置，根據射頻範圍及目視物理距離，人工編制從集中器到所有終端的通信路由聯繫圖，確保從集中器到達每個終端都有一條確定的路徑，編制形成一個包含全部路徑結構完整的路由表； (2)、測試路由表的可靠性:通過中心站以有線或無線的方式將路由表發送至集中器，在集中器和所有的終端的存儲器中都包括一個第一地址表和一個第二地址表，其中，第一地址表用來存儲自身地址，第二地址表用來存儲要生成的路由表，集中器的第二地址表存儲著上述的完整路由表，每個終端的第二地址表存儲如下內容:存儲與該終端最近的一個上行終端或集中器的地址；存儲該終端下行所有分支路徑上各個終端的地址，由集中器按照已經存儲的路由表逐個向所有的終端發出測試幀，驗證人工編制的路由表是否可靠，其步驟是: a.集中器依次向所有的終端發出測試幀，其中含有作為源地址的集中器的地址、中繼終端地址、和作為目標地址的目的終端地址、路由表、以及要求目的終端應答的指令，在每兩個測試幀之間留出供被測目的終端應答的足夠的時間間隔； b.當被測試的終端接收到集中器發出的測試幀後，立即向集中器發出應答幀，其中包含作為源地址的本終端地址、中繼終端地址、和作為目標地址的集中器地址、及應答代碼； c.集中器接收到來自被測試終端的應答後，確認與該終端的連接可罪，被測終端在自己的第二地址表中存儲與該終端最近的一個上行終端或集中器的地址，同時，位於集中器與被測終端之間的中繼終端要存儲與該中繼終端最近的一個上行終端或集中器的地址，並存儲能與該中繼終端通信的下行所有分支路徑上各個終端的地址； d.若在預定的時間內 ，未接收到來自被測試終端的應答，則表示該終端的路由編制錯誤，將該終端標識為故障終端； e.經過第一輪測試，可能有一部分終端被確認能按照路由表與集中器可靠通信，而剩餘的終端按照預定的路由表不能與集中器可靠通信； (3)、修改路由表:針對那些不能與集中器可靠通信的故障終端，重新勘察終端的安裝現場，對預定的路由表的路徑進行調整，這些調整僅限於對故障終端路由的改變，對於那些已經能夠與集中器可靠通信的終端，其在路由表中的位置必須保持原樣不變，將新的路由表存入集中器的第二地址表中，再次進行測試，其步驟是: a.集中器按照修改後的路徑依次向所有的故障終端發出測試幀，其中含有作為源地址的集中器的地址、中繼終端地址、和作為目標地址的目的終端地址、路由表、以及要求目的終端應答的指令，在每兩個測試幀之間留出供被測目的終端應答的時間間隔； b.當被測試的終端接收到集中器發出的測試幀後，立即向集中器發出應答幀，其中包含作為源地址的本終端地址、中繼終端地址、和作為目標地址的集中器地址及應答代碼； c.集中器接收到來自被測試終端的應答後，確認與該終端的連接可罪，被測終端在自己的第二地址表中存儲與該終端最近的一個上行終端或集中器的地址，同時，位於集中器與被測終端之間的中繼終端要存儲與該中繼終端最近的一個上行終端或集中器的地址，並存儲能與該中繼終端通信的下行所有分支路徑上各個終端的地址； d.若在預定的時間內，未接收到來自被測試終端的應答，則表示該終端的路由編制仍舊錯誤，再次將該終端標識為故障終端； e.經過第二輪測試，可能有一部分原來的故障終端被確認能按照新路由表與集中器可靠通信，而剩餘的故障終端按照新的路由表仍然不能與集中器可靠通信； 針對仍然存在的故障終端，重複上述步驟，直到所有的終端都能與集中器可靠通信為止，最後將生成的路由表存入集中器的第二地址表，此時所有的終端的第二地址表均存儲了與該終端最近的一個上行終端或集中器的地址，並存儲了 該終端下行所有分支路徑上各個終端的地址；測試完成以後,數據傳輸時數據幀中不再包含中繼終端地址,只包含源地址和目的終端地址，數據幀的長度就會比測試時縮短，傳送效率更高。
2.根據權利要求1所述的一種無線自動抄表系統的互為中繼方法，其特徵在於使用的無線自動抄表系統包括一個中心站、隸屬於中心站的多個集中器、隸屬於各個集中器的多個終端和與各個終端通過有線方式連接的若干用戶電能表，該系統中的每個集中器和終端都具有發射/接收無線信號的能力，其傳輸距離不大於100米。
全文摘要
本發明屬於自動抄表技術領域，涉及一種無線自動抄表系統的互為中繼方法，先人工編制從集中器到所有終端的通信路由聯繫圖，形成一個包含全部路徑結構完整的路由表；然後，通過中心站以有線或無線的方式將路由表發送至集中器，由集中器按照已經存儲的路由表逐個向所有的終端發出測試幀，驗證人工編制的路由表是否可靠；最後針對那些不能與集中器可靠通信的故障終端，重新勘察終端的安裝現場，對預定的路由表的路徑進行調整，對於那些已經能夠與集中器可靠通信的終端，其在路由表中的位置必須保持原樣不變，將新的路由表存入集中器中，再次進行測試；其工藝過程簡單，人工勞動少，管理費用低，自動化程度高。
文檔編號H04B7/15GK103095362SQ20121055338
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月18日 優先權日2012年12月18日
發明者曲群, 孫娟 申請人:青島乾程電子科技有限公司