一種基于JRoute微功率無(wú)線自組網(wǎng)的電表集抄系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于JRoute微功率無(wú)線自組網(wǎng)的電表集抄系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微功率無(wú)線是一種低成本低功耗小體積，適用于短距離信息傳輸?shù)臒o(wú)線通信方式。而自組網(wǎng)是一種通信方法，它可以讓一組包含同樣發(fā)送和接收類型的裝置，組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)裝置間都可以進(jìn)行通信，并支持轉(zhuǎn)發(fā)，讓兩個(gè)無(wú)法直接通信的裝置可以借助其他裝置的轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。微功率無(wú)線自組網(wǎng)是目前在短距離、多節(jié)點(diǎn)(裝置)的通信環(huán)境中使用最多的通信方法。其優(yōu)勢(shì)在于:可以在任何時(shí)刻、任何地點(diǎn)快速構(gòu)建起一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)，并讓網(wǎng)絡(luò)中的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以通過(guò)多跳的方式進(jìn)行通信；各個(gè)節(jié)點(diǎn)都兼?zhèn)洫?dú)立路由和主機(jī)功能，設(shè)備之間地位是平等的，具有很強(qiáng)的魯棒性和抗毀性；裝置低成本低功耗小體積適合嵌入到其他的設(shè)備中，無(wú)需任何其他通信設(shè)置的配合，容易擴(kuò)展應(yīng)用。
[0003]微功率自組網(wǎng)技術(shù)因具有上述優(yōu)勢(shì)，被廣泛的應(yīng)用在智能電表的集抄系統(tǒng)上。然而國(guó)家批準(zhǔn)計(jì)量用無(wú)線通信的頻道間隔為200kHz，在智能電表集抄系統(tǒng)中的微功率無(wú)線自組網(wǎng)占用帶寬為50_60kHz。
[0004]相對(duì)于200kHz頻道間隔，微功率無(wú)線自組網(wǎng)的帶寬較大且與其他頻段之間的間隔較小，容易被周圍其他的微功率無(wú)線自組網(wǎng)產(chǎn)品所干擾。且當(dāng)信道間隔不大，通信帶寬不小的情況下，不可能做到真正的隔離，所以信道間也存在干擾。此外，節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中一旦受到信號(hào)干擾，就會(huì)降低自身的通信效率，而這種變化是不可預(yù)測(cè)的，具體的體現(xiàn)就是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中代表節(jié)點(diǎn)的頂點(diǎn)增加或消失，代表無(wú)線信道的有向邊增加或消失，節(jié)點(diǎn)通信的路徑就會(huì)變得不固定，導(dǎo)致無(wú)法正常通信。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:解決現(xiàn)有的應(yīng)用在智能電表集抄系統(tǒng)的微功率無(wú)線自組網(wǎng)帶寬過(guò)寬，且容易被干擾導(dǎo)致無(wú)法通信的問(wèn)題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種基于JRoute微功率無(wú)線自組網(wǎng)的電表集抄系統(tǒng)及方法。
[0007]依據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種基于JRoute微功率無(wú)線自組網(wǎng)的電表集抄系統(tǒng)，包括:
[0008]至少一個(gè)智能電表通過(guò)JRoute微功率無(wú)線自組網(wǎng)與控制所述至少一個(gè)智能電表的集中器相連；
[0009]至少一個(gè)所述集中器與控制所述至少一個(gè)集中器的主站相連；
[0010]其中，所述智能電表與集中器之間以及智能電表相互之間的數(shù)據(jù)傳輸帶寬為預(yù)設(shè)帶寬值。
[0011]優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)帶寬值為20kHz。
[0012]依據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種基于JRoute微功率無(wú)線自組網(wǎng)的電表集抄方法，其特征在于，應(yīng)用在上述電表集抄系統(tǒng)上；
[0013]其中，所述智能電表與集中器之間以及智能電表相互之間采用JRoute微功率無(wú)線自組網(wǎng)中最佳路由方法以及優(yōu)化的深度優(yōu)先搜索方法進(jìn)行目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的尋找；
[0014]所述優(yōu)化的深度優(yōu)先搜索方法，在深度優(yōu)先搜索方法基礎(chǔ)上，還包括:對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路徑的權(quán)重進(jìn)行設(shè)置。
[0015]優(yōu)選地，所述對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路徑的權(quán)重進(jìn)行設(shè)置包括:
[0016]在所有搜索的路徑中，將路徑跳數(shù)大于預(yù)設(shè)跳數(shù)的路徑排除；
[0017]在所述所有搜索的路徑中，將路徑信號(hào)強(qiáng)度的誤碼率為0的最小信號(hào)強(qiáng)度作為基準(zhǔn)信號(hào)強(qiáng)度，令信號(hào)強(qiáng)度低于所述基準(zhǔn)信號(hào)強(qiáng)度的路徑的排序降低；
[0018]計(jì)算關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)不包含所述關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的路徑作為備用路徑。
[0019]優(yōu)選地，所述對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路徑的權(quán)重進(jìn)行設(shè)置，還包括:根據(jù)節(jié)點(diǎn)上電的運(yùn)行時(shí)間以及節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定通信的時(shí)間設(shè)置所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路徑的權(quán)重。
[0020]優(yōu)選地，所述根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)上電的運(yùn)行時(shí)間以及節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定通信的時(shí)間設(shè)置所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路徑的權(quán)重，包括:
[0021]所述節(jié)點(diǎn)上電的運(yùn)行時(shí)間將通過(guò)自定義協(xié)議由主節(jié)點(diǎn)讀取；
[0022]所述節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定通信的時(shí)間為所述節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)時(shí)的時(shí)間:
[0023]若所述節(jié)點(diǎn)發(fā)生通信異常，則所述節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定通信的時(shí)間被置為0 ;
[0024]若所述節(jié)點(diǎn)再次被網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)或者通信正常，則開(kāi)始計(jì)算所述節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定通信的時(shí)間。
[0025]優(yōu)選地，所述優(yōu)化的深度優(yōu)先搜索方法，還包括，根據(jù)所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)路徑的權(quán)重判定鏈路質(zhì)量；
[0026]鏈路質(zhì)量的計(jì)算如下:
[0027]LQ = [KiX^X —KJ X [min (LR^ LR2,…LRn)/R] Xmin^, T2,…Tn)
[0028]其中，LQ為所述鏈路質(zhì)量戽K2,…1為所述關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的系數(shù)，為通過(guò)所述關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的路徑數(shù)與路徑總數(shù)的比值；1^，LR2, ”.υ?η為所述節(jié)點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度值；min(LR 1; LR2,…LRn)為路徑中所有節(jié)點(diǎn)最低信號(hào)強(qiáng)度的值；R為常數(shù)，為當(dāng)所述路徑信號(hào)強(qiáng)度的誤碼率為0的臨界值…!；為所述節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定通信的時(shí)間與所述節(jié)點(diǎn)上電的運(yùn)行時(shí)間的比值；
-.Τη)為取路徑中所述節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定通信的時(shí)間最小的值。
[0029]優(yōu)選地，所述優(yōu)化的深度優(yōu)先搜索方法，還包括:
[0030]存儲(chǔ)所述JRoute微功率無(wú)線自組網(wǎng)中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)中的若干條路徑；
[0031]根據(jù)所述鏈路質(zhì)量選擇更優(yōu)路徑并迭代替換所述存儲(chǔ)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)中的若干條路徑。
[0032]優(yōu)選地，所述優(yōu)化的深度優(yōu)先搜索方法，還包括網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)置，其中，
[0033]當(dāng)所述路徑中節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)返回率低于90%時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)的周期在閑時(shí)讓所述JRoute微功率無(wú)線自組網(wǎng)重新組網(wǎng)并重新計(jì)算路由；
[0034]根據(jù)預(yù)設(shè)的周期在閑時(shí)讓所述JRoute微功率無(wú)線自組網(wǎng)重新維護(hù)。
[0035]優(yōu)選地，所述最佳路由方法，包括:
[0036]將路由表分散存儲(chǔ)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)中；
[0037]所述節(jié)點(diǎn)的路由表確定所述節(jié)點(diǎn)的若干條路由；
[0038]當(dāng)任意一個(gè)所述節(jié)點(diǎn)通信失敗時(shí)，將當(dāng)前路徑更換為不通過(guò)該節(jié)點(diǎn)的路徑。
[0039]本發(fā)明提供了一種基于JRoute微功率無(wú)線自組網(wǎng)的電表集抄系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)基于JRoute微功率無(wú)線自組網(wǎng)通過(guò)窄帶進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明在保證通信速率的前提下，只利用20kHz的窄帶即實(shí)現(xiàn)了各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸，減少了信道間的干擾。同時(shí)減少通信重試時(shí)間，增加網(wǎng)絡(luò)通信成功率，從而提高通信效率，在個(gè)別極端干擾的情況下，仍能保持通信正常。此外，該系統(tǒng)采用JRoute微功率無(wú)線自組網(wǎng)中最佳路由方法以及優(yōu)化深度優(yōu)先搜索方法進(jìn)行最佳路徑的計(jì)算和選擇，保證網(wǎng)絡(luò)通暢，提高了通信效率。特別在集抄系統(tǒng)對(duì)通信的要求越來(lái)越高的今天，提高通信效率將有助于國(guó)網(wǎng)集抄系統(tǒng)的發(fā)展，方便實(shí)行階梯電價(jià)、實(shí)時(shí)監(jiān)控，有助于給輸配電網(wǎng)絡(luò)提供有力的數(shù)據(jù)支撐，優(yōu)化調(diào)配電力資源。
【附圖說(shuō)明】
[0040]通過(guò)閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中:
[0041]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種基于JRoute微功率無(wú)線自組網(wǎng)的電表集抄系統(tǒng)不意圖；
[0042]圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的在頻帶中現(xiàn)有技術(shù)帶寬與本實(shí)施例帶寬對(duì)比示意圖；
[0043]圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的優(yōu)化深度優(yōu)先搜索方法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0045]實(shí)施例一
[0046]如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種基于JRoute微功率無(wú)線自組網(wǎng)的電表集抄系統(tǒng)，包括:智能電表、集中器以及主站。
[0047]其中，多個(gè)智能電表通過(guò)JRoute微功率無(wú)線自組網(wǎng)與控制多個(gè)智能電表的集中器相連；多個(gè)集中器通過(guò)GPRS、專網(wǎng)或光纖等方式與控制多個(gè)集中器的主站相連。
[0048]需要說(shuō)明的是，JRoute微功率無(wú)線自組網(wǎng)為本發(fā)明自主研發(fā)的微功率無(wú)線通信方法。該通信方法包含了網(wǎng)絡(luò)搜索算法、自組網(wǎng)算法、信號(hào)傳輸方式，其中信號(hào)傳輸方式特別的采用了窄帶的通信方法。智能電表與集中器之間以及智能電表相互之間在JRoute微功率無(wú)線自組網(wǎng)的窄帶中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挒轭A(yù)設(shè)帶寬值。優(yōu)選地，預(yù)設(shè)帶寬值為 20kHz。
[0049]通信帶寬的大小，會(huì)決定信道容量，也就是信道在單位時(shí)間內(nèi)可以傳輸?shù)淖畲笮盘?hào)量，表示信道的傳輸能力。
[0050]按照奈奎斯特準(zhǔn)則(Nyquiststability criter1n)，如果間隔為 π/ω(ω =2 31 f