專利名稱：遠程智能抄表系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于流體、氣體、電流計量表管理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種能夠利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集、處理、傳輸計量表信息的遠程智能抄表系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的不斷提高，廣大住戶對住宅環(huán)境、物業(yè)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(tǒng)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(xiàn)有的抄表收費方式也成了計量部門經(jīng)營管理上的重要問題。
現(xiàn)有的遠程智能抄表系統(tǒng)從通訊方式上分主要有專線通訊、載波通訊和固定電話通訊等，專線通訊安裝復(fù)雜，后期維護和維修費用大，載波通訊的信號質(zhì)量和抗干擾能力比較差，數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量不高，而且他們都要配備復(fù)雜的編碼和譯碼電路以實現(xiàn)用戶的區(qū)分，增加了系統(tǒng)的故障因素，降低了系統(tǒng)的可靠性。
基于IEEE 802.15.4的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于廉價、簡單、低功耗、低數(shù)據(jù)傳輸速率(250Kbit/s)以及工作在免申請的ISM(工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療)頻段的特點，在自動控制、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，因此，研究一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的、科學(xué)的抄表系統(tǒng)和方法，將是有效解決水、氣、電等資源管理的措施之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和公共通訊網(wǎng)絡(luò)對計量表的信息進行遠程采集、處理、傳輸?shù)倪h程智能抄表系統(tǒng)及方法。
本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)它主要由傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)、公共通訊網(wǎng)絡(luò)和管理控制中心三部分組成，其特征在于所述傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)能夠采集和發(fā)送計量表數(shù)據(jù)，公共通訊網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)鞲衅鞴?jié)點網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)傳遞給管理控制中心，管理控制中心對收到的數(shù)據(jù)信息進行匯總處理，存入數(shù)據(jù)庫，并提供各種方式的查詢服務(wù)，所述的傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)由用戶計量表目標節(jié)點和基站節(jié)點組成，每個用戶計量表上的目標節(jié)點構(gòu)成了一個由基站節(jié)點控制的子網(wǎng)。
由于本發(fā)明采用傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)與公共通訊網(wǎng)絡(luò)和管理控制中心相配合的形式，實現(xiàn)了計量表數(shù)據(jù)的自動獲取，而且具有投資省、數(shù)據(jù)傳輸效率高、可靠性好，方便用戶查詢等優(yōu)點，是一種有利于對各類計量表實行科學(xué)管理的遠程智能抄表系統(tǒng)。


圖1為遠程智能抄表系統(tǒng)的工作原理示意2為遠程智能抄表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為遠程智能抄表系統(tǒng)目標節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為遠程智能抄表系統(tǒng)基站節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為遠程智能抄表系統(tǒng)的傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)工作流程圖。
附圖標號說明1-傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)、2-公共通訊網(wǎng)絡(luò)、3-管理控制中心、4-目標節(jié)點、5-基站節(jié)點、6-能量供應(yīng)單元、7-傳感器單元、8-處理器單元、9-無線通信單元、10-接口設(shè)備、11-后臺服務(wù)器、12-計量表
具體實施例方式
參照圖1和圖2本發(fā)明所述的遠程智能抄表系統(tǒng)主要由傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)1、公共通訊網(wǎng)絡(luò)2和管理控制中心3三部分組成，所述傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)1能夠采集和發(fā)送計量表12數(shù)據(jù)，公共通訊網(wǎng)絡(luò)2能夠?qū)鞲衅鞴?jié)點網(wǎng)絡(luò)1發(fā)送的數(shù)據(jù)傳遞給管理控制中心3，管理控制中心3對收到的數(shù)據(jù)信息進行匯總處理，存入數(shù)據(jù)庫，并提供各種方式的查詢服務(wù)，所述的傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)1由用戶計量表12上的目標節(jié)點4和基站節(jié)點5組成，每個用戶計量表12上的目標節(jié)點4構(gòu)成了一個由基站節(jié)點5控制的子網(wǎng)。目標節(jié)點4經(jīng)由公共通訊網(wǎng)絡(luò)2和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收管理控制中心3發(fā)送的命令，開始采集本地計量表12的信息，并對采集到的信息進行處理，然后通過IEEE 802.15.4直接擴頻調(diào)制技術(shù)將采集到的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)給基站節(jié)點5，基站節(jié)點5能將數(shù)據(jù)信息傳送到管理控制中心3。
如圖1所示，所述的目標節(jié)點4包括傳感器單元7、處理器單元8、無線通信單元9和能量供應(yīng)單元6，傳感器單元7能夠采集計量表12的信息，并將采集的信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息；處理器單元8控制整個傳感器節(jié)點4的操作，存儲處理采集的數(shù)據(jù)信息；無線通信單元9與其他目標節(jié)點4和基站節(jié)點5之間進行通信，交換控制消息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)信息；所述的基站節(jié)點5都有一定容量的內(nèi)存，可在基站節(jié)點5與管理控制中心3失去連接的情況下，接收并暫存來自目標節(jié)點4的數(shù)據(jù)信息，確保數(shù)據(jù)信息的安全傳輸。
參照圖3，所述目標節(jié)點4結(jié)構(gòu)上包括傳感器、AC/DC變換電路、微處理器、存儲器、無線收發(fā)器、電源幾個部分，所述微處理器與傳感器、存儲器、無線收發(fā)器相連接，所述傳感器安裝在計量表12上，感應(yīng)采集表的數(shù)據(jù)，并通過AC/DC變換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，然后傳送給微處理器，微處理器對該信息進行處理后存入與之相連的存儲器，同時通過無線收發(fā)器發(fā)送接收信息；所述電源與傳感器、微處理器、存儲器、無線收發(fā)器相連接，提供節(jié)點正常運行所需的能量。
參照圖4，所述基站節(jié)點5結(jié)構(gòu)上包括微處理器、存儲器、無線收發(fā)器、電源和無線通訊模塊幾個部分，所述微處理器與無線收發(fā)器、存儲器相連接，無線收發(fā)器接收本網(wǎng)絡(luò)中目標節(jié)點4傳來的信息，經(jīng)由微處理器處理后存入存儲器，同時通過無線通訊模塊(如GPRS模塊)與遠端的管理控制中心3進行交互式通信；所述電源與微處理器、無線收發(fā)器、存儲器、無線通訊模塊相連接，提供節(jié)點正常運行所需的能量。
參照圖5本發(fā)明所述的遠程智能抄表方法包括配置和執(zhí)行任務(wù)代碼、目標節(jié)點4數(shù)據(jù)采集處理、本地數(shù)據(jù)傳輸存儲、數(shù)據(jù)的遠程傳輸和數(shù)據(jù)的接收與處理步驟，各步驟的具體內(nèi)容如下(1)配置和執(zhí)行任務(wù)代碼步驟S3-1和S3-2，基站節(jié)點5接收管理控制中心3通過公共通訊網(wǎng)絡(luò)2傳送來的命令，并對命令進行校驗，如檢驗失敗，則丟棄該命令信息；校驗成功，則進入下一步驟；步驟S3-3和S3-4，基站節(jié)點5對校驗成功的命令進行解析，并向目標節(jié)點4傳輸管理控制中心3的命令；(2)目標節(jié)點4數(shù)據(jù)采集處理步驟S3-5和S3-6，目標節(jié)點4接收命令，開始采集數(shù)據(jù)——通過其上的傳感器單元7采集計量表12的數(shù)據(jù)并經(jīng)由AC/DC變換后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，再將數(shù)字信息導(dǎo)入處理器單元8進行存儲與處理；
步驟S3-7，各目標節(jié)點4在進行數(shù)據(jù)采集的同時，計時器開始計時，如目標節(jié)點4采集數(shù)據(jù)的時間超過設(shè)定時間，則返回步驟S3-6，重新采集數(shù)據(jù)，如返回的次數(shù)超過三次，則放棄本次數(shù)據(jù)采集操作；如按時完成數(shù)據(jù)采集，則進入下一步驟；(3)本地數(shù)據(jù)傳輸存儲步驟S3-8，各目標節(jié)點4連接基站節(jié)點5，并將采集到的數(shù)據(jù)信息經(jīng)由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送回基站節(jié)點5；如不能連接上，則通過其他節(jié)點多跳通信，將數(shù)據(jù)信息傳送給基站節(jié)點5；步驟S3-9，基站節(jié)點5接收目標節(jié)點4發(fā)送來的數(shù)據(jù)信息，進行存儲處理；(4)數(shù)據(jù)的遠程傳輸步驟S3-10，基站節(jié)點5將接收到的數(shù)據(jù)信息通過公共通訊網(wǎng)絡(luò)2傳送到管理控制中心3，一輪的信息采集工作即結(jié)束；(5)數(shù)據(jù)的接收與處理管理控制中心3通過專用的接口設(shè)備10將接收到的數(shù)據(jù)信息讀取到后臺服務(wù)器11中，進行匯總處理，采集到的數(shù)據(jù)信息存放到管理控制中心3的數(shù)據(jù)庫中，以提供查詢服務(wù)。
權(quán)利要求
1.一種遠程智能抄表系統(tǒng)，主要由傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)、公共通訊網(wǎng)絡(luò)和管理控制中心三部分組成，其特征在于所述傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)能夠采集和發(fā)送計量表數(shù)據(jù)，公共通訊網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)鞲衅鞴?jié)點網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)傳遞給管理控制中心，管理控制中心對收到的數(shù)據(jù)信息進行匯總處理，存入數(shù)據(jù)庫，并提供各種方式的查詢服務(wù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠程智能抄表系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)由用戶計量表目標節(jié)點和基站節(jié)點組成，每個用戶計量表上的目標節(jié)點構(gòu)成了一個由基站節(jié)點控制的子網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠程智能抄表系統(tǒng)，其特征在于所述目標節(jié)點經(jīng)由公共通訊網(wǎng)絡(luò)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收管理控制中心發(fā)送的命令，開始采集本地計量表的信息，并對采集到的信息進行處理，通過IEEE 802.15.4直接擴頻調(diào)制技術(shù)將采集到的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)給基站節(jié)點，基站節(jié)點能將數(shù)據(jù)信息傳送到管理控制中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠程智能抄表系統(tǒng)，其特征在于所述目標節(jié)點包括傳感器單元、處理器單元、無線通信單元和能量供應(yīng)單元，傳感器單元能夠采集計量表的信息，并將采集的信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息；處理器單元控制整個傳感器節(jié)點的操作，存儲處理采集的數(shù)據(jù)信息；無線通信單元與其他目標節(jié)點和基站節(jié)點之間進行通信，交換控制消息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)信息；所述的基站節(jié)點都有一定容量的內(nèi)存，可在基站節(jié)點與管理控制中心失去連接的情況下，接收并暫存來自目標節(jié)點的數(shù)據(jù)信息，確保數(shù)據(jù)信息的安全傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的遠程智能抄表系統(tǒng)，其特征在于所述目標節(jié)點結(jié)構(gòu)上包括傳感器、AC/DC變換電路、微處理器、存儲器、無線收發(fā)器、電源幾個部分，所述微處理器與傳感器、存儲器、無線收發(fā)器相連接，所述電源與傳感器、微處理器、存儲器、無線收發(fā)器相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的遠程智能抄表系統(tǒng)，其特征在于所述基站節(jié)點結(jié)構(gòu)上包括微處理器、存儲器、無線收發(fā)器、電源和無線通訊模塊幾個部分，所述微處理器與無線收發(fā)器、存儲器相連接，所述電源與微處理器、無線收發(fā)器、存儲器、無線通訊模塊相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠程智能抄表系統(tǒng)，其特征在于所述抄表系統(tǒng)方法包括配置和執(zhí)行任務(wù)代碼、傳感器節(jié)點數(shù)據(jù)采集處理、本地數(shù)據(jù)傳輸存儲、數(shù)據(jù)的遠程傳輸和據(jù)的接收與處理步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的遠程智能抄表系統(tǒng)方法，其特征在于所述配置和執(zhí)行任務(wù)代碼步驟的具體內(nèi)容為步驟S3-1和S3-2，基站節(jié)點接收管理控制中心通過公共通訊網(wǎng)絡(luò)傳送來的命令，并對命令進行校驗，如檢驗失敗，則丟棄該命令信息；校驗成功，則進入下一步驟；步驟S3-3和S3-4，基站節(jié)點對校驗成功的命令進行解析，并向目標節(jié)點傳輸管理控制中心的命令。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的遠程智能抄表系統(tǒng)方法，其特征在于所述目標節(jié)點數(shù)據(jù)采集處理步驟是步驟S3-5和S3-6，目標節(jié)點接收命令，開始采集數(shù)據(jù)——通過其上的傳感器單元采集計量表的數(shù)據(jù)并經(jīng)由AC/DC變換后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，再將數(shù)字信息導(dǎo)入處理器單元8進行存儲與處理；步驟S3-7，各目標節(jié)點在進行數(shù)據(jù)采集的同時，計時器開始計時，如目標節(jié)點采集數(shù)據(jù)的時間超過設(shè)定時間，則返回步驟S3-6，重新采集數(shù)據(jù)，如返回的次數(shù)超過三次，則放棄本次數(shù)據(jù)采集操作；如按時完成數(shù)據(jù)采集，則進入下一步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的遠程智能抄表系統(tǒng)方法，其特征在于所述本地數(shù)據(jù)傳輸存儲步驟是步驟S3-8，各目標節(jié)點連接基站節(jié)點，并將采集到的數(shù)據(jù)信息經(jīng)由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送回基站節(jié)點；如不能連接上，則通過其他節(jié)點多跳通信，將數(shù)據(jù)信息傳送給基站節(jié)點；步驟S3-9，基站節(jié)點接收目標節(jié)點發(fā)送來的數(shù)據(jù)信息，進行存儲處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集、處理、傳輸計量表信息的遠程智能抄表系統(tǒng)及方法，它包括傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)、公共通訊網(wǎng)絡(luò)和管理控制中心，其特征在于所述傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)能夠采集和發(fā)送計量表數(shù)據(jù)，公共通訊網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)鞲衅鞴?jié)點網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)傳遞給管理控制中心，管理控制中心對收到的數(shù)據(jù)信息進行處理，并提供各種方式的查詢服務(wù)，所述的傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)由用戶計量表目標節(jié)點和基站節(jié)點組成，每個用戶計量表上的目標節(jié)點構(gòu)成了一個由基站節(jié)點控制的子網(wǎng)。本發(fā)明具有投資省、數(shù)據(jù)傳輸效率高、可靠性好、方便用戶查詢等優(yōu)點，是一種有利于對各類計量表實行科學(xué)管理的遠程智能抄表系統(tǒng)。
文檔編號G08C17/02GK101051412SQ20071006785
公開日2007年10月10日 申請日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者徐海南, 朱永甫, 徐萬鑫 申請人:浙江澳德網(wǎng)絡(luò)科技有限公司