一種基於無線傳感網絡的嵌入式抄表系統的製作方法
2023-06-16 06:43:56
一種基於無線傳感網絡的嵌入式抄表系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於無線傳感器網絡的嵌入式抄表系統，旨在提供一種可以使用友好人機交換界面通過無線網絡進行遠程抄表。它包括智能網關、無線集中器、無線採集器。智能網關與無線集中器進行RS485有線連接，無線集中器與智能電錶進行RS485有線連接，無線集中器進行無線自組網，將不同位置的無線採集器所得到的數據統一上傳給智能網關。本發明克服了傳統人工抄表的許多不足，適用於小區、公寓等所有需要無線遠程抄表的地區。
【專利說明】一種基於無線傳感網絡的嵌入式抄表系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電力行業遠程抄表領域，尤其是基於無線傳感網絡的嵌入式抄表系統。
【背景技術】
[0002]遠程抄表系統是小區、公寓智能化管理的重要手段。在過去，抄表採用傳統的手工方式，費工費時，效率低。隨著信息技術的迅猛發展，軟體開發平臺的功能日益強大，許多領域開始廣泛使用開發逐步完善的智能化信息系統。由於其系統利用了計算機信息管理的優勢——方便、快捷、準確，日益受到人們的青睞。
[0003]電能表遠程抄表系統就是利用這種新型的智能化信息管理方式，設計為小區、公寓的智能化管理系統的子系統。現有的遠程抄表系統，主要表現在網絡規模大、測量的物理量種類多、節點能力受限制、節點可靠性差、以數據為中心、多對一傳輸模式、冗餘度高等。
[0004]本發明提供的基於無線傳感網絡的嵌入式抄表系統，研究了傳統無線網絡與無線傳感器網絡各種協議和技術的區別；能量控制、低功耗在無線傳感器網絡中對協議產生的影響。在無線傳感器網絡中，研究了適用於多物理量採集的各協議，並選擇最佳的作為模型。並應用各種數據融合和擁塞控制方法對控制能量多路徑傳輸的作用和效果。解決了現有遠程抄表系統的不足。
【發明內容】
[0005]為了克服現有遠程抄表系統的不足，本發明提供一種遠程無線抄表系統，該系統不僅能通過無線傳感器網絡進行遠程抄表，而且能通過智能網關方便的進行管理與操作。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:整個系統由智能網關、無線集中器、無線採集器與智能電錶構成。其中智能網關為用戶提供友好的多媒體人機互動界面，智能網關與集中器進行RS485有線連接，集中器對無線採集器進行組網，無線採集器與智能電錶通過RS485有線連接(也可以使用自帶無線傳感器模塊的智能電錶)。智能電錶將要抄收的數據，經過無線採集器模塊，通過TCP/IP無線通訊協議，將數據幀發送給集中器，再由智能網關顯示現在屏幕上，以供用戶進行查詢和管理等操作。
[0006]在本發明中，無線傳感器網絡採用有效的MAC協議來協調多個節點對共享信道的訪問，避免了不同節點所發送的數據之間發生的衝突。
[0007]本發明基於多路徑路由，可以有效地均衡網絡中的流量分布、帶寬資源和能量消耗，從而有效提高了網絡性能，延長了網絡的生命周期。
[0008]本發明採用了微機電系統技術，大大減小和降低看傳感器匯聚節點、源節點模塊的體積和成本，採用的低功率電路可以降低節點的功耗。
[0009]為避免或減少網絡擁塞丟包造成的影響，本發明採用了丟包恢復、冗餘傳輸和速率控制等基本機制來實現可靠傳輸；採用了高效的數據融合技術來降低乃至消除網絡中存在的數據信息冗餘，提高了網絡的通信效率和能量效率，延長了網絡壽命。[0010]本發明的網絡中無線傳感器節點數量較少，一般數量在幾十個以內，網絡規模小；無線傳感器節點可使用多種形式的電源，網絡拓撲較為簡單；相對於系統總體設計來講，節點能量消耗考慮的權重較小。
[0011]本發明的有益效果是，本系統解決了現有遠程抄表系統存在的網絡規模大、測量的物理量種類多、節點能力受限制、節點可靠性差、以數據為中心、多對一傳輸模式、冗餘度高等問題，在通信能量控制方面，本系統針對傳感器網絡應該設計出帶有能量控制的各層協議，採用高效的協議提高了數據通信的能量效率，在實踐方法上，傳感器節點在數據採集和傳輸的過程中需要採用數據融合的技術降低了網絡的能耗、節省帶寬資源、增加了信息採集的準確度、提高了數據收集的效率。同時智能網關能夠提供友好的多媒體人機互動界面，用戶可以通過一鍵觸控來查詢所需的內容，簡單有效，方便快捷。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的結構圖。
【具體實施方式】
[0013]在圖1中，整個系統由智能網關、無線集中器、無線採集器與智能電錶構成。其中智能網關為用戶提供友好的多媒體人機互動界面，智能網關與無線集中器進行RS485有線連接並通訊，每個無線採集器與有限範圍內多個智能電錶進行RS485有線連接(也可以使用自帶無線傳感器模塊的智能電錶)，智能電錶將數據通過RS485通訊發送給相連接的無線採集器，無線集中器進行無線自組網，將不同位置的無線採集器所得到的數據應用TCP/IP無線傳輸協議統一上傳給智能網關，由智能網關進行處理並顯示和記錄，完成一次抄表任務，以供用戶進行查詢和管理等操作。
【權利要求】
1.一種基於無線傳感器網絡的嵌入式抄表系統,在整個系統中，智能網關、無線集中器、無線採集器、智能電錶進行順序連接，其特徵是:在在智能網關上提供了友好的多媒體人機互動界面，智能網關與無線集中器進行有線連接，智能電錶與無線採集器進行有線連接，無線集中器與無線採集器通過無線連接。
2.根據權利要求1所述的一種基於無線傳感器網絡的嵌入式抄表系統，其特徵是:應用了嵌入式系統的特色，在WINCE平臺提供了友好的多媒體人機互動界面，便於管理和操作。
3.根據權利要求1所述的一種基於無線傳感器網絡的嵌入式抄表系統，其特徵是:一個智能網關對應一個無線集中器，每個無線集中器進行自組網，將若干個無線採集器進行連接，每個無線採集器在有限範圍內與若干個智能電錶進行連接。
4.根據權利要求1所述的一種基於無線傳感器網絡的嵌入式抄表系統，其特徵是智能網關與無線集中器進行RS485有線通訊，智能電錶與無線採集器進行RS485有線通訊，無線集中器與無線採集器之間採用TCP/IP無線傳輸協議進行無線通訊。
【文檔編號】G08C19/00GK103617714SQ201310605809
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2013年11月26日
【發明者】宋芳, 郭龍弟, 曲井致, 徐人恆, 依溥治 申請人:哈爾濱電工儀表研究所