一種基於無線傳感器網絡的遠程智能抄表系統的製作方法

2023-06-04 16:19:21 1

本發明涉及計量表管理技術領域，具體涉及一種基於無線傳感器網絡的遠程智能抄表系統。

背景技術：

隨著人們生活水平的不斷提高，廣大住戶對住宅環境、物業管理水平的要求也日益提高。對供水、供電、供氣等部門來說，傳統的抄表收費方式存在的弊病越來越突出，入戶難，管理費用高，抄表勞動強度大等問題越來越嚴重，改善現有的抄表收費方式也成了計量部門經營管理上的重要問題。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明提供一種基於無線傳感器網絡的遠程智能抄表系統。

本發明的目的採用以下技術方案來實現：

提供了一種基於無線傳感器網絡的遠程智能抄表系統，包括無線傳感器網絡收發模塊、公共通信模塊和計量表數據管理中心，所述無線傳感器網絡收發模塊採集和發送計量表數據，公共通信模塊將無線傳感器網絡收發模塊發送的計量表數據傳送至計量表數據管理中心，所述計量表數據管理中心用於對收到的計量表數據進行匯總、存儲處理，並提供查詢服務。

本發明的有益效果為：採用無線傳感器網絡收發模塊、公共通信模塊和計量表數據管理中心相配合的形式，實現了計量表數據的自動獲取，數據傳輸效率高，且便於用戶查詢。

附圖說明

利用附圖對本發明作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發明的任何限制，對於本領域的普通技術人員，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據以下附圖獲得其它的附圖。

圖1本發明的結構框圖；

圖2是本發明計量表數據管理中心的連接框圖。

附圖標記：

無線傳感器網絡收發模塊1、公共通信模塊2、計量表數據管理中心3、數據接收模塊10、數據處理模塊20、數據存儲模塊30、查詢模塊40。

具體實施方式

結合以下實施例對本發明作進一步描述。

參見圖1、圖2，本實施例提供的一種基於無線傳感器網絡的遠程智能抄表系統，包括無線傳感器網絡收發模塊1、公共通信模塊2和計量表數據管理中心3，所述無線傳感器網絡收發模塊1採集和發送計量表數據，公共通信模塊2將無線傳感器網絡收發模塊1發送的計量表數據傳送至計量表數據管理中心3，所述計量表數據管理中心3用於對收到的計量表數據進行匯總、存儲處理，並提供查詢服務。

優選地，所述計量表數據管理中心3包括數據接收模塊10、數據處理模塊20、數據存儲模塊30、查詢模塊40，所述數據接收模塊10、數據存儲模塊30與所述數據處理模塊20連接，所述查詢模塊40與所述數據存儲模塊30連接。

優選地，所述的無線傳感器網絡收發模塊1包括多個計量表監測節點和一個基站，其中計量表監測節點包括傳感器單元、處理器單元、無線通信單元和能量供應單元，傳感器單元用於採集計量表數據；處理器單元控制整個計量表監測節點的操作，存儲處理採集的計量表數據；無線通信單元用於實現與其他計量表監測節點和基站之間的通信。

本發明上述實施例採用無線傳感器網絡收發模塊1、公共通信模塊2和計量表數據管理中心3相配合的形式，實現了計量表數據的自動獲取，數據傳輸效率高，且便於用戶查詢。

優選地，所述的計量表監測節點分為普通監測節點和支配監測節點，普通監測節點周期性地向支配監測節點發送採集的計量表數據，支配監測節點接收普通監測節點發送的計量表數據並初步融合計量表數據後向基站傳送，其中將計量表監測節點分為普通監測節點和支配監測節點時，具體執行：

(1)按照下列公式確定各計量表監測節點的支配能力值：

式中，h(qi)表示第i個計量表監測節點qi的支配能力值，為qi在設定時間段正常工作的概率，表示qi的初始能量值，kq表示設置於煤礦瓦斯監測區域內的計量表監測節點數目，為qi的鄰居節點數目，為qi的第j個鄰居節點具有的鄰居節點數目，為qi的通信半徑，rt為設定的通信半徑閾值，a1、a2、a3、a4為設定的權值係數；

(2)若計量表監測節點的支配能力值滿足下列條件，則將該計量表監測節點作為候選支配監測節點，將支配能力值不滿足下列條件的計量表監測節點作為普通監測節點：

式中，h(qij)為qi的第j個鄰居節點的支配能力值；

(3)對於所有的候選支配監測節點，計算兩兩候選支配監測節點之間的距離，若該距離小於設定的距離閾值，則從對應的兩個候選支配監測節點中選擇支配能力值最小的作為普通監測節點，剩餘的候選支配監測節點作為支配監測節點。

本優選實施例進行普通監測節點和支配監測節點的劃分時，首先確定支配能力值符合條件的候選支配監測節點，再從中剔除距離較近的候選支配監測節點，最終確定支配監測節點，使得選出的支配監測節點之間具有一定的距離且支配監測節點本身具有較為優異的性能，整體上優化了支配監測節點的規模，從而能夠在保證計量表數據收集需求的前提下降低無線傳感器網絡收發模塊1的通信開銷，減少遠程智能抄表系統的工作能耗。

優選地，當支配監測節點失效時，無線傳感器網絡收發模塊1從失效的支配監測節點的通信範圍內的計量表監測節點中選擇合適的計量表監測節點替代該失效的支配監測節點，具體包括：

(1)進行普通監測節點和支配監測節點的劃分後，支配監測節點按照下列公式獲取其通信範圍內的計量表監測節點的替代優選值：

式中，qxy表示支配監測節點qx的通信範圍內的第y個計量表監測節點，h(qxy)表示qxy的替代優選值，表示qxy的剩餘能量值，mqx為在支配監測節點qx通信範圍內計量表監測節點數目，為支配監測節點qx的鄰居節點數目，m(qx∩qxy)表示qxy與qx的鄰居節點集合中具有共同的鄰居節點的數目，為qxy的通信半徑，為qx的通信半徑，為qxy在設定時間段正常工作的概率，b1、b2、b3、b4為設定的權值係數；

(2)支配監測節點根據替代優選值由大到小的順序對其通信範圍內的計量表監測節點進行排序，形成備選支配監測節點列表；

(3)當支配監測節點失效時，從對應的備選支配監測節點列表中選擇第一個計量表監測節點作為新的支配監測節點。

本優選實施例能夠在支配監測節點失效時，從備選支配監測節點列表中，選擇與失效的支配監測節點性能更接近的計量表監測節點動態更替失效的支配監測節點，從而動態地維護和更新無線傳感器網絡收發模塊1的網絡通信鏈路，提高了遠程智能抄表系統在計量表數據傳輸方面的可靠度。

優選地，普通監測節點採集計量表數據後，周期性地向支配監測節點發送採集的計量表數據，具體包括：

(1)普通監測節點採集計量表數據後，按照下列公式確定普通監測節點通信範圍內的支配監測節點接收該計量表數據的概率：

式中，表示普通監測節點qr通信範圍內的第λ個支配監測節點qλ接收計量表數據的概率，表示qλ的剩餘能量值，表示qλ的第ρ個鄰居支配監測節點的剩餘能量值，表示qλ的鄰居支配監測節點的數目，表示qr的鄰居支配監測節點的數目，d(qλ,qr)表示普通監測節點qr到qλ之間的距離；

(2)在通信範圍內的支配監測節點中，普通監測節點選擇概率最大的支配監測節點發送計量表數據。

本優選實施例中，普通監測節點將採集的計量表數據根據支配監測節點接收該計量表數據的概率發送到概率最大的支配監測節點上，能夠避免因為每次將計量表數據發送至同一個支配監測節點而集中消耗同一個支配監測節點的能量，從而均衡了各個支配監測節點的能量消耗，延長了無線傳感器網絡收發模塊1的生命周期。

最後應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對本發明保護範圍的限制，儘管參照較佳實施例對本發明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和範圍。