專利名稱：用于電能表無線抄表系統(tǒng)的自主組網(wǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，具體是一種用于電能表無線抄表系統(tǒng)的自主組網(wǎng)方法。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)得到了快速發(fā)展，在應(yīng)用方面已經(jīng)具備的較高的技術(shù)成熟度。采用低成本的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)電能表無線抄表系統(tǒng)是技術(shù)發(fā)展的趨勢。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有低成本、魯棒性、靈活易用等特點，可廣泛應(yīng)用于電能表自動抄表系統(tǒng)、 工業(yè)數(shù)據(jù)采集等場合。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組網(wǎng)技術(shù)是構(gòu)建電能表無線抄表系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。目前，電能表自動抄表系統(tǒng)采用被動組網(wǎng)技術(shù)，即利用集中器統(tǒng)一發(fā)布組網(wǎng)指令的方式達(dá)到組網(wǎng)目的。這種技術(shù)組網(wǎng)速度慢，不能及時反映網(wǎng)絡(luò)的狀況，造成抄表的成功率不高，適應(yīng)性差。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的組網(wǎng)速度慢，不能及時反映網(wǎng)絡(luò)的狀況等不足之處，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種組網(wǎng)速度快、適應(yīng)性強(qiáng)、易擴(kuò)展的用于電能表無線抄表系統(tǒng)的自主組網(wǎng)方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明一種用于電能表無線抄表系統(tǒng)的自主組網(wǎng)方法，該系統(tǒng)中的節(jié)點包括集中器和采集終端，包括以下步驟
節(jié)點周期性以廣播方式向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送鄰居交換命令；
各節(jié)點接收到鄰居交換命令，將發(fā)送鄰居交換命令的節(jié)點地址添加到各節(jié)點的自身鄰居表中；
各節(jié)點根據(jù)鄰居交換命令確定與某節(jié)點是否可雙向通信； 如果與某節(jié)點可雙向通信，則判斷該節(jié)點是否已加入網(wǎng)絡(luò)； 如果該節(jié)點已加入網(wǎng)絡(luò)，則以該節(jié)點為父節(jié)點建立到集中器間的上行路由； 上述剛加入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點通過自身父節(jié)點以單播方式向集中器發(fā)送路由更新命令，建立由集中器到該剛加入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的下行路由；該剛加入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點自主加入網(wǎng)絡(luò)完畢； 重復(fù)上述步驟，循環(huán)執(zhí)行，直至所有節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)。如果該節(jié)點沒有加入網(wǎng)絡(luò)，或者與自身不可雙向通信，則返回節(jié)點周期性以廣播方式向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送鄰居交換命令步驟循環(huán)執(zhí)行，直至所有節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)。所述節(jié)點周期性以廣播方式向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的鄰居交換命令包括自身在網(wǎng)絡(luò)中的跳數(shù)、自身地址以及鄰居地址列表，其中集中器的跳數(shù)固定為0，采集終端如果未加入網(wǎng)絡(luò)，則其跳數(shù)為OxFF，加入網(wǎng)絡(luò)后其跳數(shù)為對應(yīng)的級數(shù)；鄰居地址列表包括與自身可在一跳范圍進(jìn)行通信的所有節(jié)點的地址。所述各節(jié)點根據(jù)鄰居交換命令確定與某節(jié)點是否可雙向通信的過程為節(jié)點收到鄰居交換指令后，先將發(fā)送該指令的節(jié)點的地址加入自身鄰居地址列表
中；
判斷該鄰居交換命令中的鄰居地址列表中是否包含節(jié)點自身地址，如果包含節(jié)點自身地址，則認(rèn)為可與發(fā)送該鄰居交換命令的節(jié)點雙向通信，否則認(rèn)為不可與發(fā)送該鄰居交換命令的節(jié)點雙向通信
以該節(jié)點為父節(jié)點建立到集中器間的上行路由步驟包括
將該節(jié)點地址存放到自身路由表第一項作為父節(jié)點；自身在網(wǎng)絡(luò)中的跳數(shù)由OxFF修改為父節(jié)點的跳數(shù)加1，上行路由建立完畢。所述路由更新命令包括路由更新命令標(biāo)識，父節(jié)點地址，自身在網(wǎng)絡(luò)中的跳數(shù)。所述建立由集中器到該剛加入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的下行路由的步驟包括
節(jié)點接收到路由更新命令后，將發(fā)送路由更新命令的節(jié)點地址存放到自身路由表中， 其中路由表的目的地址為發(fā)送路由更新命令的節(jié)點地址，下一跳地址為轉(zhuǎn)發(fā)該路由命令的節(jié)點地址；
判斷節(jié)點自身是否為集中器，如果是集中器，則由集中器到該剛加入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的下行
路由建立完畢。如果節(jié)點自身不是集中器，則向自身父節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)該路由更新命令；
返回至節(jié)點接收到路由更新命令步驟，循環(huán)執(zhí)行，直至路由更新命令到達(dá)集中器。本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點
1.本發(fā)明提供了一種用于電能表無線抄表系統(tǒng)的自主組網(wǎng)方法，可以迅速的以多跳的方式建立多個采集終端與集中器的路由連接，而且，每個采集終端都可以維護(hù)針對集中器的上一跳采集終端的上行路由，集中器維護(hù)針對采集終端的下一跳采集終端的下行路由， 應(yīng)用本發(fā)明方法的無線抄表系統(tǒng)組網(wǎng)速度加快，易維護(hù)，可以及時反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。2.在電能表無線抄表系統(tǒng)中采用自動組網(wǎng)技術(shù)，可以實現(xiàn)徹底的無人值守功能， 通信網(wǎng)絡(luò)維護(hù)極為方便，且網(wǎng)絡(luò)更易于擴(kuò)展。


圖1為本發(fā)明建立上行路由示意圖； 圖2為本發(fā)明建立下行路由示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。多跳路由的建立是構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一。針對電能表無線抄表系統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有以下特點一、電能表無線抄表系統(tǒng)由集中器和采集終端組成，控制命令通過集中器發(fā)送到各采集終端，采集終端所采集的用電數(shù)據(jù)以多跳的方式傳遞到集中器，即每個采集終端均可以作為路由器；二、電能表無線抄表系統(tǒng)中的集中器和采集終端均采用主供電方式，因此每個采集終端均無需進(jìn)行休眠；三、集中器需要針對每個采集終端維護(hù)其下行路由，即針對采集終端的下一跳終端地址，每個采集終端除了維護(hù)針對其他采集終端的下行路由，還需要維護(hù)自身的上行路由，即針對集中器的上一跳終端地址。電能表無線抄表系統(tǒng)由集中器和采集終端組成(集中器和采集終端都稱為節(jié)點，
5采集終端為終端節(jié)點)，網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(包括集中器和終端節(jié)點)以廣播的形式周期性向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送鄰居交換信息，通知其它節(jié)點網(wǎng)絡(luò)的存在并可加入網(wǎng)絡(luò)；未加入網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點通過接收來自集中器或其它已加入網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點的鄰居交換信息感知網(wǎng)絡(luò)的存在，并根據(jù)當(dāng)前鏈路狀態(tài)有選擇性的確定其中一個節(jié)點作為自身父節(jié)點自主加入網(wǎng)絡(luò)，從而完成自主組網(wǎng)過程?；谏鲜鎏攸c分析，本發(fā)明自主組網(wǎng)方法設(shè)計了以下步驟，如圖1所示
用于電能表無線抄表系統(tǒng)的自主組網(wǎng)方法，該系統(tǒng)中的節(jié)點包括集中器和采集終端， 其特征在于包括以下步驟
節(jié)點周期性以廣播方式向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送鄰居交換命令；
各節(jié)點接收到鄰居交換命令，將發(fā)送鄰居交換命令的節(jié)點地址添加到各節(jié)點的自身鄰居表中；
各節(jié)點根據(jù)鄰居交換命令確定與某節(jié)點是否可雙向通信； 如果與某節(jié)點可雙向通信，則判斷該節(jié)點是否已加入網(wǎng)絡(luò)； 如果該節(jié)點已加入網(wǎng)絡(luò)，則以該節(jié)點為父節(jié)點建立到集中器間的上行路由； 上述剛加入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點通過自身父節(jié)點以單播方式向集中器發(fā)送路由更新命令，建立由集中器到該剛加入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的下行路由；該剛加入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點自主加入網(wǎng)絡(luò)完畢； 重復(fù)上述步驟，循環(huán)執(zhí)行，直至所有節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)；
如果該節(jié)點沒有加入網(wǎng)絡(luò)，或者與自身不可雙向通信，則返回節(jié)點周期性以廣播方式向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送鄰居交換命令步驟循環(huán)執(zhí)行，直至所有節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)。路由更新命令包括路由更新命令標(biāo)識，父節(jié)點地址，自身在網(wǎng)絡(luò)中的跳數(shù)。本實施例中，上述各節(jié)點包括集中器和采集終端，集中器和采集終端周期性以廣播方式向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送鄰居交換命令；
采集終端接收到來自集中器或其它采集終端的鄰居交換命令后，將發(fā)送鄰居交換命令的節(jié)點地址添加到自身鄰居表中，并且根據(jù)鄰居交換命令確定集中器或其它采集終端與自身是否可雙向通信；
接收到集中器鄰居交換命令的多個采集終端，如果與集中器之間可雙向通信，則建立到集中器間的上行路由；該多個采集終端為第一級采集終端；
上述第一級采集終端以單播方式向集中器發(fā)送路由更新命令，由集中器建立到第一級采集終端的下行路由；第一級采集終端自主加入網(wǎng)絡(luò)完畢。接收到第一級采集終端鄰居交換命令的多個采集終端，如果與第一級采集終端之間可雙向通信，則以該第一級采集終端為父節(jié)點，建立到集中器間的上行路由；該多個采集終端為第二級采集終端；
上述第二級采集終端以單播方式向第一級采集終端發(fā)送路由更新命令，第一級采集終端收到該路由更新命令后建立到第二級采集終端的下行路由；
該第一級采集終端向集中器轉(zhuǎn)發(fā)來自該第二級采集終端的路由更新命令；集中器收到該路由更新命令后建立到第二級采集終端的下行路由；第二級采集終端自主加入網(wǎng)絡(luò)完畢。依次類推，直到所有采集終端都自主加入網(wǎng)絡(luò)。集中器和采集終端周期性以廣播方式向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送鄰居交換命令包括自身在網(wǎng)絡(luò)中的跳數(shù)，自身地址以及鄰居地址列表，其中集中器的跳數(shù)固定為0，采集終端如果未加入網(wǎng)絡(luò)，則其跳數(shù)為OxFF，加入網(wǎng)絡(luò)后其跳數(shù)為對應(yīng)的級數(shù)；鄰居地址列表包括與自身可在一跳范圍進(jìn)行通信的所有節(jié)點的地址。所述各節(jié)點根據(jù)鄰居交換命令確定與某節(jié)點是否可雙向通信的過程為節(jié)點收到鄰居交換指令后，先將發(fā)送該指令的節(jié)點的地址加入自身鄰居地址列表中；判斷該鄰居交換命令中的鄰居地址列表中是否包含節(jié)點自身地址，如果包含節(jié)點自身地址，則認(rèn)為可與發(fā)送該鄰居交換命令的節(jié)點雙向通信，否則認(rèn)為不可與發(fā)送該鄰居交換命令的節(jié)點雙向通
信
本實施例中，采集終端根據(jù)鄰居交換命令確定集中器或其它采集終端與自身是否可雙向通信的過程為如果來自集中器或其它采集終端的鄰居交換命令中的鄰居地址列表中包含本采集終端地址，則認(rèn)為該采集終端與集中器或其它采集終端可雙向通信。如圖2所示，建立由集中器到該剛加入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的下行路由的步驟包括
節(jié)點接收到路由更新命令后，將發(fā)送路由更新命令的節(jié)點地址存放到自身路由表中， 其中路由表的目的地址為發(fā)送路由更新命令的節(jié)點地址，下一跳地址為轉(zhuǎn)發(fā)該路由命令的節(jié)點地址；
判斷節(jié)點自身是否為集中器，如果是集中器，則由集中器到該剛加入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的下行
路由建立完畢。如果節(jié)點自身不是集中器，則向自身父節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)該路由更新命令；
返回至節(jié)點接收到路由更新命令步驟，循環(huán)執(zhí)行，直至路由更新命令到達(dá)集中器。本實施例中，集中器接收到第一級采集終端的路由更新命令后，將第一級采集終端的地址存放到自身路由表中，其中路由表的目的地址和下一跳地址均為該第一級采集終端的地址，并在路由表中記錄其處于網(wǎng)絡(luò)中的跳數(shù)為1，用以標(biāo)識其級別，第一級采集終端自主加入網(wǎng)絡(luò)完畢。
權(quán)利要求
1.一種用于電能表無線抄表系統(tǒng)的自主組網(wǎng)方法，該系統(tǒng)中的節(jié)點包括集中器和采集終端，其特征在于包括以下步驟節(jié)點周期性以廣播方式向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送鄰居交換命令；各節(jié)點接收到鄰居交換命令，將發(fā)送鄰居交換命令的節(jié)點地址添加到各節(jié)點的自身鄰居表中；各節(jié)點根據(jù)鄰居交換命令確定與某節(jié)點是否可雙向通信； 如果與某節(jié)點可雙向通信，則判斷該節(jié)點是否已加入網(wǎng)絡(luò)； 如果該節(jié)點已加入網(wǎng)絡(luò)，則以該節(jié)點為父節(jié)點建立到集中器間的上行路由； 上述剛加入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點通過自身父節(jié)點以單播方式向集中器發(fā)送路由更新命令，建立由集中器到該剛加入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的下行路由；該剛加入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點自主加入網(wǎng)絡(luò)完畢； 重復(fù)上述步驟，循環(huán)執(zhí)行，直至所有節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)。
2.按權(quán)利要求1所述用于電能表無線抄表系統(tǒng)的自主組網(wǎng)方法，其特征在于如果該節(jié)點沒有加入網(wǎng)絡(luò)，或者與自身不可雙向通信，則返回節(jié)點周期性以廣播方式向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送鄰居交換命令步驟循環(huán)執(zhí)行，直至所有節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)。
3.按權(quán)利要求1所述用于電能表無線抄表系統(tǒng)的自主組網(wǎng)方法，其特征在于所述節(jié)點周期性以廣播方式向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的鄰居交換命令包括自身在網(wǎng)絡(luò)中的跳數(shù)、自身地址以及鄰居地址列表，其中集中器的跳數(shù)固定為0，采集終端如果未加入網(wǎng)絡(luò)，則其跳數(shù)為OxFF， 加入網(wǎng)絡(luò)后其跳數(shù)為對應(yīng)的級數(shù)；鄰居地址列表包括與自身可在一跳范圍進(jìn)行通信的所有節(jié)點的地址。
4.按權(quán)利要求1所述用于電能表無線抄表系統(tǒng)的自主組網(wǎng)方法，其特征在于所述各節(jié)點根據(jù)鄰居交換命令確定與某節(jié)點是否可雙向通信的過程為節(jié)點收到鄰居交換指令后，先將發(fā)送該指令的節(jié)點的地址加入自身鄰居地址列表中；判斷該鄰居交換命令中的鄰居地址列表中是否包含節(jié)點自身地址，如果包含節(jié)點自身地址，則認(rèn)為可與發(fā)送該鄰居交換命令的節(jié)點雙向通信，否則認(rèn)為不可與發(fā)送該鄰居交換命令的節(jié)點雙向通信。
5.按權(quán)利要求1所述用于電能表無線抄表系統(tǒng)的自主組網(wǎng)方法，其特征在于以該節(jié)點為父節(jié)點建立到集中器間的上行路由步驟包括將該節(jié)點地址存放到自身路由表第一項作為父節(jié)點；自身在網(wǎng)絡(luò)中的跳數(shù)由OxFF修改為父節(jié)點的跳數(shù)加1，上行路由建立完畢。
6 按權(quán)利要求1所述用于電能表無線抄表系統(tǒng)的自主組網(wǎng)方法，其特征在于所述路由更新命令包括路由更新命令標(biāo)識，父節(jié)點地址，自身在網(wǎng)絡(luò)中的跳數(shù)。
7.按權(quán)利要求1所述用于電能表無線抄表系統(tǒng)的自主組網(wǎng)方法，其特征在于所述建立由集中器到該剛加入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的下行路由的步驟包括節(jié)點接收到路由更新命令后，將發(fā)送路由更新命令的節(jié)點地址存放到自身路由表中， 其中路由表的目的地址為發(fā)送路由更新命令的節(jié)點地址，下一跳地址為轉(zhuǎn)發(fā)該路由命令的節(jié)點地址；判斷節(jié)點自身是否為集中器，如果是集中器，則由集中器到該剛加入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的下行路由建立完畢。
8.按權(quán)利要求7所述用于電能表無線抄表系統(tǒng)的自主組網(wǎng)方法，其特征在于如果節(jié)點自身不是集中器，則向自身父節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)該路由更新命令；返回至節(jié)點接收到路由更新命令步驟，循環(huán)執(zhí)行，直至路由更新命令到達(dá)集中器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電能表無線抄表系統(tǒng)的自主組網(wǎng)方法，該系統(tǒng)中的節(jié)點包括集中器和采集終端，包括以下步驟節(jié)點周期性以廣播方式向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送鄰居交換命令；各節(jié)點接收到鄰居交換命令，將發(fā)送鄰居交換命令的節(jié)點地址添加到各節(jié)點的自身鄰居表中；如果與某節(jié)點可雙向通信，且該節(jié)點已加入網(wǎng)絡(luò)，則以該節(jié)點為父節(jié)點建立到集中器間的上行路由；上述剛加入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點通過自身父節(jié)點以單播方式向集中器發(fā)送路由更新命令，建立由集中器到該剛加入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的下行路由；該剛加入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點自主加入網(wǎng)絡(luò)完畢；循環(huán)執(zhí)行，直至所有節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用本發(fā)明方法的無線抄表系統(tǒng)組網(wǎng)速度加快，易維護(hù)，可以及時反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，實現(xiàn)徹底的無人值守功能。
文檔編號G08C17/02GK102480770SQ20101055312
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者朱珍, 李力剛, 王忠鋒, 黃劍龍 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所