專利名稱：用于電能表無線抄表系統(tǒng)的路由建立方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的路由建立方法，具體是一種用于電能表無線抄表系統(tǒng)的路由建立方法。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是近年來出現(xiàn)的一種新型無線通信技術(shù)。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中， 每個(gè)終端都可以作為路由器，并通過與多個(gè)終端的協(xié)同傳輸來完成多跳的數(shù)據(jù)傳輸。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有低成本、魯棒性、靈活易用等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于電能表自動(dòng)抄表系統(tǒng)、工業(yè)數(shù)據(jù)采集等場(chǎng)合。目前，電能表自動(dòng)抄表系統(tǒng)均采用有線抄表技術(shù)，即利用電力載波技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表。這種技術(shù)抄表速度慢，電力線易受雜波影響，抄表的成功率不高，適應(yīng)性差，不能滿足抄表的實(shí)時(shí)性等要求。利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)電能表無線抄表的技術(shù)方案尚未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)電能表無線抄表系統(tǒng)中存在的抄表速度慢，抄表的成功率低，適應(yīng)性差等不足之處，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種抄表迅速、準(zhǔn)確、以多跳的方式建立多個(gè)采集終端與集中器的用于電能表無線抄表系統(tǒng)的路由建立方法。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)的路由建立方法，該系統(tǒng)包括集中器和采集終端，包括以下步驟集中器以廣播方式向所有采集終端發(fā)布路由建立命令；接收到上述路由建立命令的多個(gè)采集終端建立到集中器的上行路由；該多個(gè)采集終端為第一級(jí)采集終端；上述第一級(jí)采集終端以單播方式向集中器發(fā)送路由響應(yīng)命令，集中器接收到路由響應(yīng)命令后建立到第一級(jí)采集終端的下行路由；第一級(jí)采集終端向未建立上行路由的采集終端轉(zhuǎn)發(fā)路由建立命令；收到由第一級(jí)采集終端轉(zhuǎn)發(fā)的路由建立命令的其它采集終端建立到集中器的上行路由；該其它采集終端為第二級(jí)采集終端；第二級(jí)采集終端以單播方式向第一級(jí)采集終端發(fā)送路由響應(yīng)命令，第一級(jí)采集終端收到該響應(yīng)后建立到第二級(jí)采集終端的下行路由；該第一級(jí)采集終端向集中器轉(zhuǎn)發(fā)來自該第二級(jí)采集終端的路由響應(yīng)命令；集中器收到該路由響應(yīng)命令后建立到第二級(jí)采集終端的下行路由；第二級(jí)采集終端再向其它仍未建立上行路由的其它采集終端轉(zhuǎn)發(fā)路由建立命令， 依次類推，直到所有采集終端的上行及下行路由建立完成。所述集中器以廣播方式向所有采集終端發(fā)布的路由建立命令包括發(fā)起時(shí)間Ts，集中器地址以及路由更新序列號(hào)Sud，其中發(fā)起時(shí)間Ts為集中器發(fā)布路由建立命令的開始時(shí)間，集中器地址是唯一的，路由更新序列號(hào)Sud為集中器發(fā)布路由建立命令的隨機(jī)序列號(hào)。所述多個(gè)采集終端建立到集中器的上行路由包括以下步驟多個(gè)采集終端中的某個(gè)采集終端接收到來自集中器的路由建立命令后，判斷該路由建立命令是否直接來自集中器；如果該命令是直接來自集中器，則該采集終端將集中器地址存放到該采集終端的路由表中，并作為自身父節(jié)點(diǎn)，上行路由的建立結(jié)束；如果該路由建立命令不是直接來自集中器，而是來自其他的轉(zhuǎn)發(fā)終端，則采集終端將該轉(zhuǎn)發(fā)終端的地址存放到采集終端的路由表中，并作為自身父節(jié)點(diǎn)，上行路由的建立結(jié)束。上述第二級(jí)采集終端以單播方式向第一級(jí)采集終端發(fā)送響應(yīng)，第一級(jí)采集終端收到該響應(yīng)后建立到第二級(jí)采集終端的下行路由包括以下步驟 采集終端根據(jù)路由建立命令選擇自身父節(jié)點(diǎn)，等待固定時(shí)間Tpct后，通過其父節(jié)點(diǎn)以單播方式向集中器發(fā)送路由響應(yīng)；判斷采集終端的路由響應(yīng)是否發(fā)送至集中器，如果發(fā)送至集中器，則集中器在其路由表中添加采集終端的地址，下行路由的建立結(jié)束；如果采集終端發(fā)送的路由響應(yīng)沒有發(fā)送到集中器，而是發(fā)送到上一級(jí)采集終端， 則上一級(jí)采集終端將發(fā)送路由響應(yīng)的采集終端的地址添加到自己的路由表中；接續(xù)通過自身的父節(jié)點(diǎn)向集中器轉(zhuǎn)發(fā)采集終端的路由響應(yīng)步驟。所述固定時(shí)間Tpe,由集中器確定，范圍為5 100秒。上一級(jí)采集終端發(fā)送完路由響應(yīng)后，等待固定時(shí)間Tpct，再以廣播方式向下一級(jí)采集終端轉(zhuǎn)發(fā)路由建立命令。本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供了一種用于電能表無線抄表系統(tǒng)的路由建立方法，可以迅速的以多跳的方式建立多個(gè)采集終端與集中器的路由連接，而且，每個(gè)采集終端都可以維護(hù)針對(duì)集中器的上一跳采集終端的上行路由，集中器維護(hù)針對(duì)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)抄表速度加快，電力線不受雜波影響，抄表的成功率高，適應(yīng)性張，能夠滿足抄表的實(shí)時(shí)性等要求。


圖1A、1B為本發(fā)明建立上行路由示意圖(一)、(二)；圖2A、2B為本發(fā)明建立下行路由示意圖(一)、(二)；圖3為本發(fā)明路由建立方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)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(duì)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(diǎn)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(gè)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(gè)采集終端均無需進(jìn)行休眠；三、集中器需要針對(duì)每個(gè)采集終端維護(hù)其下行路由，即針對(duì)采集終端的下一跳終端地址，每個(gè)采集終端除了維護(hù)針對(duì)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(duì)集中器的上一跳終端地址?；谏鲜鎏攸c(diǎn)分析，本發(fā)明用于電能表無線抄表系統(tǒng)的路由建立方法設(shè)計(jì)了以下步驟集中器以廣播方式向所有采集終端發(fā)布路由建立命令；接收到上述路由建立命令的多個(gè)采集終端建立到集中器的上行路由；該多個(gè)采集終端為第一級(jí)采集終端；上述第一級(jí)采集終端以單播方式向集中器發(fā)送路由響應(yīng)命令，集中器接收到路由響應(yīng)命令后建立到第一級(jí)采集終端的下行路由；第一級(jí)采集終端向未建立上行路由的采集終端轉(zhuǎn)發(fā)路由建立命令；收到由第一級(jí)采集終端轉(zhuǎn)發(fā)的路由建立命令的其它采集終端建立到集中器的上行路由；該其它采集終端為第二級(jí)采集終端；第二級(jí)采集終端以單播方式向第一級(jí)采集終端發(fā)送路由響應(yīng)命令，第一級(jí)采集終端收到該響應(yīng)后建立到第二級(jí)采集終端的下行路由；該第一級(jí)采集終端向集中器轉(zhuǎn)發(fā)來自該第二級(jí)采集終端的路由響應(yīng)命令；集中器收到該路由響應(yīng)命令后建立到第二級(jí)采集終端的下行路由；第二級(jí)采集終端再向其它仍未建立上行路由的其它采集終端轉(zhuǎn)發(fā)路由建立命令， 依次類推，直到所有采集終端的上行及下行路由建立完成。如圖3所示，所述集中器以廣播方式向所有采集終端發(fā)布的路由建立命令包括發(fā)起時(shí)間Ts，集中器A地址以及路由更新序列號(hào)Sud，其中發(fā)起時(shí)間Ts為集中器發(fā)布路由建立命令的開始時(shí)間，集中器A地址是唯一的(本實(shí)施例為0x0000)，路由更新序列號(hào)^為集中器發(fā)布路由建立命令的隨機(jī)序列號(hào)。上一級(jí)采集終端發(fā)送完路由響應(yīng)后，等待固定時(shí)間 Tpct，再以廣播方式向下一級(jí)采集終端轉(zhuǎn)發(fā)路由建立命令。所述多個(gè)采集終端建立到集中器的上行路由包括以下步驟多個(gè)采集終端中的某個(gè)采集終端D接收到來自集中器A的路由建立命令后，判斷該命令是否直接來自集中器A ；如果該命令是直接來自集中器A，則該采集終端D將集中器A地址存放到該采集終端D的路由表的第一項(xiàng)中，并作為自身父節(jié)點(diǎn)，上行路由的建立結(jié)束；如果該命令不是直接來自集中器A，而是來自其他采集終端B，則采集終端D將該其他采集終端B的地址存放到采集終端D的路由表的第一項(xiàng)中，并作為自身父節(jié)點(diǎn)，上行路
由的建立結(jié)束。網(wǎng)絡(luò)中的所有采集終端均通過此方式建立上行路由。如圖IA所示，集中器A主動(dòng)以廣播形式發(fā)出路由建立指令，采集終端D作為第一級(jí)采集終端接收到路由建立命令后，如果該命令是直接來自集中器A，則采集終端D將集中器A的地址存放到本采集終端路由表的第一項(xiàng)中，并作為自身父節(jié)點(diǎn)；如圖IB所示，如果該路由建立命令來自其他采集終端B，則采集終端D將其他采集終端B的地址存放到自身路由表的第一項(xiàng)中，并作為自身父節(jié)點(diǎn)；網(wǎng)絡(luò)中的所有終端均通過此方式建立上行路由。
上述第二級(jí)采集終端以單播方式向第一級(jí)采集終端發(fā)送響應(yīng)，第一級(jí)采集終端收到該響應(yīng)后建立到第二級(jí)采集終端的下行路由包括以下步驟采集終端根據(jù)路由建立命令選擇自身父節(jié)點(diǎn)，等待固定時(shí)間TpCT(固定時(shí)間Tpct由集中器A確定，范圍為5 100秒)后，通過其父節(jié)點(diǎn)以單播方式向集中器發(fā)送路由響應(yīng)；判斷采集終端的路由響應(yīng)是否發(fā)送至集中器，如果發(fā)送至集中器，則集中器在其路由表中添加采集終端的地址，下行路由的建立結(jié)束；如果采集終端發(fā)送的路由響應(yīng)沒有發(fā)送到集中器，而是發(fā)送到上一級(jí)采集終端， 則上一級(jí)采集終端將發(fā)送路由響應(yīng)的采集終端的地址添加到自己的路由表中。接續(xù)通過自身的父節(jié)點(diǎn)向集中器轉(zhuǎn)發(fā)采集終端的路由響應(yīng)步驟。建立采集終端的下行路由，集中器無需轉(zhuǎn)發(fā)該路由響應(yīng)。如圖2A所示，采集終端D根據(jù)路由建立請(qǐng)求選擇自身父節(jié)點(diǎn)后，等待固定時(shí)間Tpct 后，通過其父節(jié)點(diǎn)以單播方式向集中器發(fā)送路由響應(yīng)，建立下行路由；接收到采集終端D的路由響應(yīng)的如果是集中器A，則集中器A在其路由表中添加采集終端D的地址，建立采集終端D的下行路由，集中器A無需轉(zhuǎn)發(fā)該路由響應(yīng)。如圖2B所示，接收到采集終端D的路由響應(yīng)的如果不是集中器A，而是采集終端B，則該采集終端B將采集終端D的地址添加到路由表中，同時(shí)繼續(xù)通過自身的父節(jié)點(diǎn)向集中器轉(zhuǎn)發(fā)采集終端D的路由響應(yīng)。采集終端轉(zhuǎn)發(fā)路由建立命令，采集終端D發(fā)送完路由響應(yīng)后，再等待固定時(shí)間Tpct 后，以廣播方式向網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)路由建立命令，其過程和前兩步一樣。Tper由集中器確定，范圍為 5 10秒鐘，默認(rèn)值最佳為5秒鐘，通過集中器周期性廣播通知網(wǎng)絡(luò)中的其他終端。
權(quán)利要求
1.一種用于電能表無線抄表系統(tǒng)的路由建立方法，該系統(tǒng)包括集中器和采集終端，其特征在于包括以下步驟集中器以廣播方式向所有采集終端發(fā)布路由建立命令；接收到上述路由建立命令的多個(gè)采集終端建立到集中器的上行路由；該多個(gè)采集終端為第一級(jí)采集終端；上述第一級(jí)采集終端以單播方式向集中器發(fā)送路由響應(yīng)命令，集中器接收到路由響應(yīng)命令后建立到第一級(jí)采集終端的下行路由；第一級(jí)采集終端向未建立上行路由的采集終端轉(zhuǎn)發(fā)路由建立命令； 收到由第一級(jí)采集終端轉(zhuǎn)發(fā)的路由建立命令的其它采集終端建立到集中器的上行路由；該其它采集終端為第二級(jí)采集終端；第二級(jí)采集終端以單播方式向第一級(jí)采集終端發(fā)送路由響應(yīng)命令，第一級(jí)采集終端收到該響應(yīng)后建立到第二級(jí)采集終端的下行路由；該第一級(jí)采集終端向集中器轉(zhuǎn)發(fā)來自該第二級(jí)采集終端的路由響應(yīng)命令；集中器收到該路由響應(yīng)命令后建立到第二級(jí)采集終端的下行路由；第二級(jí)采集終端再向其它仍未建立上行路由的其它采集終端轉(zhuǎn)發(fā)路由建立命令，依次類推，直到所有采集終端的上行及下行路由建立完成。
2.按權(quán)利要求1所述用于電能表無線抄表系統(tǒng)的路由建立方法，其特征在于所述集中器以廣播方式向所有采集終端發(fā)布的路由建立命令包括發(fā)起時(shí)間Ts，集中器地址以及路由更新序列號(hào)Sud，其中發(fā)起時(shí)間Ts為集中器發(fā)布路由建立命令的開始時(shí)間，集中器地址是唯一的，路由更新序列號(hào)Sud為集中器發(fā)布路由建立命令的隨機(jī)序列號(hào)。
3.按權(quán)利要求1所述用于電能表無線抄表系統(tǒng)的路由建立方法，其特征在于所述多個(gè)采集終端建立到集中器的上行路由包括以下步驟多個(gè)采集終端中的某個(gè)采集終端接收到來自集中器的路由建立命令后，判斷該路由建立命令是否直接來自集中器；如果該命令是直接來自集中器，則該采集終端將集中器地址存放到該采集終端的路由表中，并作為自身父節(jié)點(diǎn)，上行路由的建立結(jié)束。
4.按權(quán)利要求3所述用于電能表無線抄表系統(tǒng)的路由建立方法，其特征在于如果該路由建立命令不是直接來自集中器，而是來自其他的轉(zhuǎn)發(fā)終端，則采集終端將該轉(zhuǎn)發(fā)終端的地址存放到采集終端的路由表中，并作為自身父節(jié)點(diǎn)，上行路由的建立結(jié)束。
5.按權(quán)利要求1所述用于電能表無線抄表系統(tǒng)的路由建立方法，其特征在于上述第二級(jí)采集終端以單播方式向第一級(jí)采集終端發(fā)送響應(yīng)，第一級(jí)采集終端收到該響應(yīng)后建立到第二級(jí)采集終端的下行路由包括以下步驟采集終端根據(jù)路由建立命令選擇自身父節(jié)點(diǎn)，等待固定時(shí)間Tpct后，通過其父節(jié)點(diǎn)以單播方式向集中器發(fā)送路由響應(yīng)；判斷采集終端的路由響應(yīng)是否發(fā)送至集中器，如果發(fā)送至集中器，則集中器在其路由表中添加采集終端的地址，下行路由的建立結(jié)束。
6.按權(quán)利要求5所述用于電能表無線抄表系統(tǒng)的路由建立方法，其特征在于如果采集終端發(fā)送的路由響應(yīng)沒有發(fā)送到集中器，而是發(fā)送到上一級(jí)采集終端，則上一級(jí)采集終端將發(fā)送路由響應(yīng)的采集終端的地址添加到自己的路由表中；接續(xù)通過自身的父節(jié)點(diǎn)向集中器轉(zhuǎn)發(fā)采集終端的路由響應(yīng)步驟。
7.按權(quán)利要求5所述用于電能表無線抄表系統(tǒng)的路由建立方法，其特征在于所述固定時(shí)間Tpct由集中器確定，范圍為5 100秒。
8.按權(quán)利要求1所述用于電能表無線抄表系統(tǒng)的路由建立方法，其特征在于上一級(jí)采集終端發(fā)送完路由響應(yīng)后，等待固定時(shí)間Tpct，再以廣播方式向下一級(jí)采集終端轉(zhuǎn)發(fā)路由建立命令。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電能表無線抄表系統(tǒng)的路由建立方法，步驟為集中器以廣播方式向所有采集終端發(fā)布路由建立命令；接收到上述路由建立命令的多個(gè)采集終端建立到集中器的上行路由；該多個(gè)采集終端為第一級(jí)采集終端；上述第一級(jí)采集終端以單播方式向集中器發(fā)送路由響應(yīng)命令，集中器接收到路由響應(yīng)命令后建立到第一級(jí)采集終端的下行路由；按上述過程第一級(jí)采集終端再向下一級(jí)采集終端轉(zhuǎn)發(fā)路由建立命令，建立到下一級(jí)采集終端的下行路由和上行路由，依次類推，直到所有采集終端的上行及下行路由建立完成。應(yīng)用本發(fā)明方法的無線抄表系統(tǒng)較傳統(tǒng)抄表系統(tǒng)抄表速度加快，不受電力線雜波影響，抄表的成功率高，適應(yīng)性強(qiáng)，能夠滿足抄表的實(shí)時(shí)性等要求。
文檔編號(hào)H04W40/02GK102404688SQ201010278020
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者曾鵬, 朱珍, 李力剛, 楊志家, 王忠鋒, 黃劍龍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所