專利名稱：遠(yuǎn)程無線集中抄表方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及一種可以査抄三表(氣 表，電表，水表)的遠(yuǎn)程無線集中抄表方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會進(jìn)步和城市建設(shè)的發(fā)展，居民小區(qū)規(guī)模日益擴大，由此 三表的抄收成為一個日益龐大的工作。無線集中抄表系統(tǒng)，因其無需 布線、安裝簡便等優(yōu)點而成為未來集中抄表的發(fā)展方向。目前主要有 兩種無線抄表方式， 一種是采用無線手持抄表器到樓前抄表，另外一 種采用了 "采集器+集中器"的方案，將采集器安裝到樓層上由采集 器定時采集終端數(shù)據(jù)后打包發(fā)送給集中器。
第一種方法，例如，國內(nèi)專利號為200720144202.9的專利公告 中公開的"一種射頻無線抄表器"。它雖然解決了傳統(tǒng)抄表不入戶的 問題，但是對于8層以上高層或者信號盲區(qū)仍然需要到戶主門前抄表， 抄表效率低；同時該種方法對于后期數(shù)據(jù)處理，需要人工將采集到的 數(shù)據(jù)導(dǎo)入到計算機，數(shù)據(jù)處理分析不及時。
第二種方法采用了"采集器+集中器+抄表中心管理軟件"的方法， 例如，中國專利號為200520039552. X的專利公告中公開的"一種用 于遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)的樓層集中器"，該方法在每個樓層上安裝多個 樓層集中器，在小區(qū)安裝一個樓棟集中器。樓層集中器實現(xiàn)終端數(shù)據(jù)
4的收集、上報、參數(shù)申請(數(shù)據(jù)上行)以及參數(shù)設(shè)置、讀取及安裝測 試(數(shù)據(jù)下行)。樓層集中器收集多只水表的數(shù)據(jù)，當(dāng)上報周期到達(dá) 后，樓層集中器將數(shù)據(jù)打包，再分組上報，經(jīng)過無線傳輸發(fā)送到樓棟 集中器。由于該種方法所采用的樓層集中器只有一級，樓層中需要安 裝很多樓層集中器，樓棟集中器直接連接樓層集中器，樓層集中器直 接連接無線遠(yuǎn)傳表，無線遠(yuǎn)傳表定時上報數(shù)據(jù)給樓層集中器，樓層集 中器定期將數(shù)據(jù)存儲打包發(fā)送給樓棟集中器，樓棟集中器再通過手持
器或者GPRS/CDMA傳到數(shù)據(jù)監(jiān)控中心。該方法的不足在于①樓層 集中器間不能互相組網(wǎng)，樓層集中器和無線遠(yuǎn)傳表之間的數(shù)據(jù)通訊 是單向的，自下而上；②無線遠(yuǎn)傳表的數(shù)據(jù)是終端定時發(fā)送，不能 實現(xiàn)從上而下的應(yīng)答機制，數(shù)據(jù)采集不是實時的；③該方法的無線 信號覆蓋范圍非常有限，由于樓層集中器間不能互相路由或者中繼， 導(dǎo)致很多表具信號無法覆蓋到，實用效果不理想； 由于樓層集中 器安裝在樓層上，在小區(qū)樓棟較多的情況下，樓棟集中器和樓層集中 器之間通訊距離不夠，需要安裝多個樓棟集中器；⑤樓棟集中器和樓 層集中器都需要進(jìn)行設(shè)置，樓層集中器需要設(shè)置上級樓棟集中器地 址，樓棟集中器需要設(shè)置所有下屬樓層集中器等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可進(jìn)行遠(yuǎn)程無線集中抄表的方法及其系統(tǒng)。 本發(fā)明方法的具體方案是步驟l，根據(jù)建筑環(huán)境規(guī)劃無線網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)，將代表網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的路由表存儲于計算機中。步驟2，抄表 時，計算機根據(jù)步驟l中存儲的無線遠(yuǎn)傳表的路由表，構(gòu)造無線抄表路由協(xié)議包，通過以太網(wǎng)發(fā)送給無線集中器。步驟3，無線抄表路由
協(xié)議包經(jīng)過無線射頻傳輸時，按照步驟2中的協(xié)議包中的路由表進(jìn)行 路由傳輸。
基于本發(fā)明方法實現(xiàn)的遠(yuǎn)程無線集中抄表系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程計算 機、無線集中器、龍線路由器和無線遠(yuǎn)傳表。無線集中器安裝在小區(qū) 樓層中，無線集中器通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程計算機連接，通常情況下， 每個小區(qū)安裝一個無線集中器，無線集中器接收來自遠(yuǎn)程計算機的抄 表指令以及無線遠(yuǎn)程抄表的回應(yīng)指令。安裝在樓層的無線路由器管轄 其臨近幾層的無線遠(yuǎn)傳表，負(fù)責(zé)與其管轄的無線遠(yuǎn)傳表進(jìn)行通訊，以 存儲在計算機中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，將樓層間的所有路由器連接 起來。
本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在以下幾方面
第一，本發(fā)明采用多級無線路由通訊協(xié)議，實現(xiàn)了無線集中器、 無線路由器、無線遠(yuǎn)傳表自由組網(wǎng)而無需單獨對它們進(jìn)行配置的方 式，大大簡化了無線集中抄表的復(fù)雜性和實施難度。路由表存放在計 算機中，可隨時通過計算機檢測路由表的可靠性，提高了可維護性。
第二，本發(fā)明抄表實時性高，可靠性高，采用雙向通訊， 一應(yīng)一 答的工作方式， 一天能自動抄幾萬戶數(shù)據(jù)，大大提高了抄表效率。
第三，本發(fā)明的無線路由協(xié)議包采用二級加密體系，抄表安全性 高，以太網(wǎng)傳輸和射頻傳輸采用不同的加密方式。
第四，本發(fā)明的無線路由協(xié)議，采用了喚醒激活的工作方式，功 耗低，每個無線設(shè)備都采用每隔一段時間醒來檢測外部無線載波信號的方式工作，如果沒有檢測到外部載波信號則繼續(xù)休眠。
第五，本發(fā)明的無線路由協(xié)議，設(shè)計容量大，覆蓋范圍大，每個
路由器下可支持215個路由設(shè)備和223個終端設(shè)備，可以小區(qū)、全市、 全國組網(wǎng)，實現(xiàn)足不出戶就可以對小區(qū)、全市、全國的終端表具進(jìn)行 抄收和監(jiān)控。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。 圖2為本發(fā)明無線集中器的示意圖。 圖3為本發(fā)明無線路由器的示意圖。 圖4為本發(fā)明無線遠(yuǎn)傳表的示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程抄表計算機與以太網(wǎng)絡(luò)相連，安裝無線集中 抄表軟件。根據(jù)小區(qū)樓層建筑實際情況，規(guī)劃無線網(wǎng)絡(luò)，將集中器、 路由器和無線遠(yuǎn)傳表進(jìn)行組網(wǎng)連接，并對它們進(jìn)行唯一編址，將代表
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的路由表存儲于計算機中，訪問每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點所需的路
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由表與其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一一對應(yīng)，并對組網(wǎng)連接結(jié)果進(jìn)行測試、驗證 和調(diào)整。
抄表時，計算機根據(jù)存儲的無線遠(yuǎn)傳表的路由表，構(gòu)造無線抄表 路由協(xié)議包，通過以太網(wǎng)發(fā)送給無線集中器。無線抄表路由協(xié)議包包 括協(xié)議頭、路由表、上行/下行標(biāo)志、指令、數(shù)據(jù)、校驗和。
在小區(qū)安裝一個無線集中器，無線集中器中的MCU芯片以串口 方式與GSM/CDMA模塊相連，MCU芯片與無線射頻芯片以SPI方式相連接；MCU芯片通過GSM/CDMA模塊以GPRS連接到遠(yuǎn)程抄 表計算機。MCU芯片負(fù)責(zé)GSM/CDMA模塊的數(shù)據(jù)收發(fā)以及無線射 頻模塊的數(shù)據(jù)收發(fā)。
當(dāng)無線集中器的MCU芯片接收到來自GSM/CDMA模塊的下行 數(shù)據(jù)包時，根據(jù)協(xié)議包中的路由表，通過無線射頻模塊發(fā)往下一級路 由器。發(fā)送采用先發(fā)一定時間的喚醒頭，再發(fā)送一定時間的無線路由 協(xié)議包的方式，以便喚醒路由器接收后面的無線路由協(xié)議包。當(dāng)無線 集中器的MCU芯片接收到來自無線射頻模塊的上行數(shù)據(jù)包時，通過 GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)往無線抄表計算機。
無線路由器中的MCU芯片與無線射頻芯片以SPI方式相連接， 安裝在樓層中。無線路由器的設(shè)置可以選擇在樓層上每隔8層安裝1 個無線路由器，安裝在樓層中的無線路由器管轄其臨近幾層的無線遠(yuǎn) 傳表，負(fù)責(zé)與其管轄范圍內(nèi)的無線遠(yuǎn)傳表進(jìn)行通訊。以存儲在計算機 中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，將樓層中所有的路由器連接起來。無線路 由器負(fù)責(zé)無線路由協(xié)議包的上行轉(zhuǎn)發(fā)和下行轉(zhuǎn)發(fā)。
無線路由器的MCU芯片休眠一段時間后打開無線射頻芯片，進(jìn) 行載波檢測，如果沒有檢測到載波則繼續(xù)休眠。如果檢測到載波并接 收完喚醒頭后讀取無線射頻芯片接收到的無線路由協(xié)議包。當(dāng)接收到 的是上行數(shù)據(jù)包則根據(jù)協(xié)議包中的路由表發(fā)送給上一級路由器，如果 上行到達(dá)路由表的頂端則發(fā)送給集中器；當(dāng)接收到的是下行數(shù)據(jù)包同 樣根據(jù)協(xié)議包中的路由表發(fā)送給下一級路由器，如果下行到達(dá)路由表 的末端則發(fā)送給無線遠(yuǎn)傳表。發(fā)送采用先發(fā)一定時間的喚醒頭，再發(fā)送一定時間的無線路由協(xié)議包的方式，以便喚醒上一級設(shè)備或下一級 設(shè)備準(zhǔn)備接收后面的無線路由協(xié)議包。
無線遠(yuǎn)傳表安裝在戶主家里。無線遠(yuǎn)傳表的MCU芯片與無線射 頻芯片以SPI方式相連接；MCU芯片與基表脈沖信號和基表閥門控 制信號相連，基表脈沖信號被MCU芯片采集并存儲。MCU芯片休 眠一段時間后打開無線射頻芯片，進(jìn)行載波檢測，如果沒有檢測到載 波則繼續(xù)休眠。如果檢測到載波并接收完喚醒頭后，MCU芯片讀取 無線射頻芯片接收到的下行無線路由協(xié)議包，解析協(xié)議包中的指令并 執(zhí)行指令。如果是閥控指令則進(jìn)行閥門的開和關(guān)；如果是預(yù)繳費指令 則進(jìn)行充值；如果是抄表指令則讀取存儲的終端計量數(shù)據(jù)。無線遠(yuǎn)傳 表響應(yīng)完指令后將采集到的基表數(shù)據(jù)及指令執(zhí)行結(jié)果填充到原始下 行協(xié)議包中的數(shù)據(jù)段和指令段，修改原協(xié)議包的下行標(biāo)志為上行標(biāo) 志，協(xié)議包中的路由表仍然保持不變。MCU芯片在協(xié)議包中的路由 表部分査找到上一級路由器的地址，然后通過射頻芯片將執(zhí)行結(jié)果向 上發(fā)送給該路由器。發(fā)送方式采用先發(fā)一定時間的喚醒頭，再發(fā)送一 定時間的無線路由協(xié)議包的方式，以便喚醒上一級路由器接收后面的 無線路由協(xié)議包。
權(quán)利要求
1、遠(yuǎn)程無線集中抄表方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1，根據(jù)建筑環(huán)境規(guī)劃無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將代表網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的路由表存儲于計算機中；步驟2，抄表時，計算機根據(jù)步驟1中存儲的無線遠(yuǎn)傳表的路由表，構(gòu)造無線抄表路由協(xié)議包，通過以太網(wǎng)發(fā)送給無線集中器；步驟3，無線抄表路由協(xié)議包經(jīng)過無線射頻傳輸，按照步驟2中的協(xié)議包中的路由表進(jìn)行路由傳輸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程無線集中抄表方法，其特征在于， 所述的無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃參考建筑的樓層高度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程無線集中抄表方法，其特征在于， 所述的路由表與被測對象的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一一對應(yīng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程無線集中抄表方法，其特征在于， 所述的無線抄表路由協(xié)議包包括協(xié)議頭、路由表、上行/下行標(biāo)志、 指令、數(shù)據(jù)、校驗和。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程無線集中抄表方法，其特征在于， 接收到無線抄表路由協(xié)議包的設(shè)備，在將該協(xié)議包進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)前， 先在協(xié)議包的路由表中查找下一個發(fā)送對象的地址，然后將路由協(xié)議 包轉(zhuǎn)發(fā)到該目標(biāo)對象。
6、 遠(yuǎn)程無線集中抄表系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程計算機、無線集中器和無 線遠(yuǎn)傳表，其特征在于，所述的無線集中器安裝在小區(qū)樓層中，它通 過GPRS網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程計算機連接，每個小區(qū)安裝一個無線集中器；安裝在樓層的無線路由器管轄其臨近幾層的無線遠(yuǎn)傳表，以存儲在計算 機中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，將樓層間的所有路由器連接起來。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的遠(yuǎn)程無線集中抄表系統(tǒng)，其特征在于， 所述無線集中器中的MCU芯片以串口方式與GSM/CDMA模塊相 連，MCU芯片與無線射頻芯片以SPI方式相連接；MCU芯片通過 GSM/CDMA模塊以GPRS連接到遠(yuǎn)程抄表計算機。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的遠(yuǎn)程無線集中抄表系統(tǒng)，其特征在于， 所述的無線路由器中的MCU芯片與無線射頻芯片以SPI方式相連 接。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的遠(yuǎn)程無線集中抄表系統(tǒng)，其特征在于， 所述無線遠(yuǎn)傳表中的MCU與無線射頻芯片以SPI方式相連接；MCU 芯片與基表脈沖信號和基表閥門控制信號相連。
全文摘要
一種遠(yuǎn)程無線集中抄表的方法及其系統(tǒng)。步驟1，規(guī)劃無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存儲于計算機中。步驟2，抄表時，計算機根據(jù)步驟1中存儲的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，構(gòu)造抄表協(xié)議包，通過以太網(wǎng)發(fā)送給無線集中器。步驟3，無線抄表協(xié)議包按照步驟2所述的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行路由傳輸。無線遠(yuǎn)傳表將數(shù)據(jù)通過路由器和集中器再經(jīng)GPRS方式傳送給遠(yuǎn)程計算機。本發(fā)明采用多級無線路由通訊協(xié)議，簡化了無線集中抄表的復(fù)雜性和實施難度?？呻S時通過計算機調(diào)整拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提高了可維護性。抄表實時性高，可靠性高，可以小區(qū)、全市、全國組網(wǎng)，實現(xiàn)足不出戶就可以對終端表具進(jìn)行抄收和監(jiān)控。采用雙向通訊，既可抄表也可以控制表具動作。
文檔編號H04W80/00GK101466156SQ200910020938
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日
發(fā)明者商建峰, 彤 張, 謝爭峰 申請人:西安佳禾資訊發(fā)展有限公司