[发明专利]一种基于无线传感网络的嵌入式抄表系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力行业远程抄表领域，尤其是基于无线传感网络的嵌入式抄表系统。

背景技术

远程抄表系统是小区、公寓智能化管理的重要手段。在过去，抄表采用传统的手工方式，费工费时，效率低。随着信息技术的迅猛发展，软件开发平台的功能日益强大，许多领域开始广泛使用开发逐步完善的智能化信息系统。由于其系统利用了计算机信息管理的优势——方便、快捷、准确，日益受到人们的青睐。

电能表远程抄表系统就是利用这种新型的智能化信息管理方式，设计为小区、公寓的智能化管理系统的子系统。现有的远程抄表系统，主要表现在网络规模大、测量的物理量种类多、节点能力受限制、节点可靠性差、以数据为中心、多对一传输模式、冗余度高等。

本发明提供的基于无线传感网络的嵌入式抄表系统，研究了传统无线网络与无线传感器网络各种协议和技术的区别；能量控制、低功耗在无线传感器网络中对协议产生的影响。在无线传感器网络中,研究了适用于多物理量采集的各协议,并选择最佳的作为模型。并应用各种数据融合和拥塞控制方法对控制能量多路径传输的作用和效果。解决了现有远程抄表系统的不足。

发明内容

为了克服现有远程抄表系统的不足, 本发明提供一种远程无线抄表系统，该系统不仅能通过无线传感器网络进行远程抄表，而且能通过智能网关方便的进行管理与操作。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：整个系统由智能网关、无线集中器、无线采集器与智能电表构成。其中智能网关为用户提供友好的多媒体人机交互界面，智能网关与集中器进行RS485有线连接，集中器对无线采集器进行组网，无线采集器与智能电表通过RS485有线连接（也可以使用自带无线传感器模块的智能电表）。智能电表将要抄收的数据，经过无线采集器模块，通过TCP/IP无线通讯协议，将数据帧发送给集中器，再由智能网关显示现在屏幕上，以供用户进行查询和管理等操作。

在本发明中，无线传感器网络采用有效的MAC协议来协调多个节点对共享信道的访问，避免了不同节点所发送的数据之间发生的冲突。

本发明基于多路径路由，可以有效地均衡网络中的流量分布、带宽资源和能量消耗，从而有效提高了网络性能，延长了网络的生命周期。

本发明采用了微机电系统技术，大大减小和降低看传感器汇聚节点、源节点模块的体积和成本，采用的低功率电路可以降低节点的功耗。

为避免或减少网络拥塞丢包造成的影响，本发明采用了丢包恢复、冗余传输和速率控制等基本机制来实现可靠传输；采用了高效的数据融合技术来降低乃至消除网络中存在的数据信息冗余，提高了网络的通信效率和能量效率，延长了网络寿命。

本发明的网络中无线传感器节点数量较少，一般数量在几十个以内，网络规模小；无线传感器节点可使用多种形式的电源，网络拓扑较为简单；相对于系统总体设计来讲，节点能量消耗考虑的权重较小。

本发明的有益效果是，本系统解决了现有远程抄表系统存在的网络规模大、测量的物理量种类多、节点能力受限制、节点可靠性差、以数据为中心、多对一传输模式、冗余度高等问题，在通信能量控制方面，本系统针对传感器网络应该设计出带有能量控制的各层协议，采用高效的协议提高了数据通信的能量效率，在实践方法上，传感器节点在数据采集和传输的过程中需要采用数据融合的技术降低了网络的能耗、节省带宽资源、增加了信息采集的准确度、提高了数据收集的效率。同时智能网关能够提供友好的多媒体人机交互界面，用户可以通过一键触控来查询所需的内容，简单有效，方便快捷。

附图说明

图1是本发明的结构图。

具体实施方式

在图1中，整个系统由智能网关、无线集中器、无线采集器与智能电表构成。其中智能网关为用户提供友好的多媒体人机交互界面，智能网关与无线集中器进行RS485有线连接并通讯，每个无线采集器与有限范围内多个智能电表进行RS485有线连接（也可以使用自带无线传感器模块的智能电表），智能电表将数据通过RS485通讯发送给相连接的无线采集器，无线集中器进行无线自组网，将不同位置的无线采集器所得到的数据应用TCP/IP无线传输协议统一上传给智能网关，由智能网关进行处理并显示和记录，完成一次抄表任务,以供用户进行查询和管理等操作。