[发明专利]一种智能家居电表抄表系统

权利要求书

1.一种智能家居电表抄表系统，其特征是，包括电表数据采集模块、通信模块和数据处理平台，所述电表数据采集模块为用于监测电表并收集电表数据的无线传感器网络，通信模块将电表数据采集模块发送的电表数据传送至数据处理平台，所述数据处理平台用于对收到的电表数据进行汇总、存储处理，并提供查询服务；所述的电表数据采集模块包括电表监测节点和基站，初始时，电表监测节点分簇并划分为电表数据采集节点和簇头节点，电表数据采集节点采集电表数据并将电表数据发送至相应的簇头节点，簇头节点收集簇内各电表数据采集节点发送的电表数据，融合电表数据后发送至基站，进而由基站将电表数据发送至数据处理平台；电表监测节点包括传感器单元、处理器单元、无线通信单元和能量供应单元，传感器单元用于采集电表数据；处理器单元控制整个电表监测节点的操作，存储和处理采集的电表数据；无线通信单元用于实现与其他电表监测节点和基站之间的通信；初始时，电表监测节点分簇并划分为电表数据采集节点和簇头节点，具体包括：

(1)各电表监测节点选取一个[0,1]之间的随机数，将随机数大于0.5的电表监测节点作为备选簇头节点，将满足下列公式的备选簇头节点作为簇头节点：

式中，W_i为备选簇头节点i的当前剩余能量，j表示备选簇头节点i的第j个邻居节点，W_j表示j的当前剩余能量，R_i表示备选簇头节点i的邻居节点数目，r_j表示j的邻居节点数目，W_T为设定的能量比阈值，为设定的取值函数，当时，当时，

(2)其他电表监测节点作为电表数据采集节点，并选择距离最近的簇头节点加入簇，完成首轮分簇；

(3)开始新的一轮簇头节点选举时，按照下列公式确定各电表监测节点成为簇头节点的概率，选择概率最大的电表监测节点作为新一轮的簇头节点：

式中，P_k(t)表示电表监测节点k在t时刻成为簇头节点的概率，W_k(t)表示电表监测节点k在t时刻的当前剩余能量，ΔW(t)表示在t时刻所有电表监测节点的当前剩余能量的总和，M是上一轮簇头节点的数量，Q_k为在电表监测节点k通信范围内的电表监测节点数量，Q为无线传感器网络中部署的电表监测节点数量。

2.根据权利要求1所述的一种智能家居电表抄表系统，其特征是，所述数据处理平台包括数据接收模块、数据分析处理模块、数据存储模块、查询模块，所述数据接收模块、数据存储模块与所述数据分析处理模块连接，所述查询模块与所述数据存储模块连接。

3.根据权利要求1所述的一种智能家居电表抄表系统，其特征是，簇头节点定期监测簇内电表数据采集节点的信誉，当簇头节点监测到某一簇内电表数据采集节点的信誉值低于设定的信誉值阈值的次数大于三次时，簇头节点向该电表数据采集节点发出休眠指令，电表数据采集节点收到休眠指令后，即进入休眠；

其中，按照下列公式计算电表数据采集节点的信誉值：

式中，表示簇头节点在第n次监测到的电表数据采集节点a的信誉值，表示簇头节点在第n-1次监测到的电表数据采集节点a的信誉值，表示簇头节点在第n次监测到的电表数据采集节点a在一个设定的监测周期内成功发送电表数据包的次数，表示簇头节点在第n次监测到的电表数据采集节点a在一个设定的监测周期内丢弃电表数据包的次数，μ_a表示电表数据采集节点a在该设定的监测周期内采集的电表数据的数量，λ_a表示电表数据采集节点a在该设定的监测周期内采集的电表数据的偏离程度大于设定的偏离程度阈值的次数，设电表数据采集节点a在第t时刻采集的电表数据的偏离程度为θ_a(t)，定义其中C(t)表示在该监测周期内的第t时刻簇内电表数据采集节点采集的电表数据的平均值，Y(t)表示在该监测周期内的第t时刻电表数据采集节点a采集的电表数据，v为设定的衰减系数。