智能儀表的無線通信及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能儀表領(lǐng)域，特別是涉及一種智能儀表的無線通信及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著物聯(lián)網(wǎng)、傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，水表、氣表、電能表、熱能表等沒有外部供電的智能儀表的遠程抄表、遠程智能管理、遠程智能控制等功能越來越受到重視，無線通信技術(shù)將在這些智能儀表的遠程控制管理中起到非常重要的作用。遠程無線管理系統(tǒng)由主站管理系統(tǒng)、集中器、中繼器和多個智能儀表組成，智能儀表由于沒有持續(xù)的外部電能供應(yīng)，這些智能儀表的遠程管理、遠程控制等只能依靠電池、太陽能電池板等提供供電，因此，在通信過程中，只有消耗極地的功耗，才能使電池等供電原件長期工作。
[0003]現(xiàn)有的無線通信技術(shù)，主要采用遠程喚醒的方式，表端的無線模塊連接在智能儀表的傳感器上，用于采集智能儀表的各種信息并存儲，大部分時間都處于睡眠狀態(tài)，當(dāng)傳感器有信號進來時，模塊被喚醒，并上傳信息。模塊雖大部分時間處于睡眠狀態(tài)，但需要不間斷的自動醒來，檢測外界是否有喚醒信號，一旦檢測到有喚醒信號，它將被喚醒，并執(zhí)行相關(guān)操作。由于現(xiàn)有常用的喚醒法接收時間長，且智能儀表需要不間斷自動檢測是否有喚醒信號，導(dǎo)致功耗大。
[0004]進一步的，有些智能儀表不采用喚醒機制，而是定時自動向主站管理系統(tǒng)發(fā)送信息，這樣雖然節(jié)省了功耗，但仍存在一些弊端:兩個或兩個以上儀表在發(fā)送信息時，容易出現(xiàn)信息碰撞，導(dǎo)致主站管理系統(tǒng)無法準(zhǔn)確接收多個智能儀表的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種智能儀表的無線通信及控制方法，解決現(xiàn)有技術(shù)無線通信時功耗大，多個智能儀表同時通信時易發(fā)生信息碰撞等問題。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:智能儀表的無線通信及控制方法，用于η個智能儀表與主站管理系統(tǒng)之間的交互通信及控制，智能儀表在設(shè)定條件下按上傳時間段向主站管理系統(tǒng)發(fā)送信息。
[0007]所述設(shè)定條件包括智能儀表自動設(shè)定條件，所述上傳時間段包括智能儀表自動上傳時間段。
[0008]在智能儀表自動設(shè)定條件下，在智能儀表自動上傳時間段內(nèi)，智能儀表主動向主站管理系統(tǒng)發(fā)送自動上傳信息，并將智能儀表自動上傳時間段劃分為η個時間片Tslrt，每只智能儀表對應(yīng)一個固定的時間片Tslrt，每只智能儀表在其所對應(yīng)的固定的時間片Tsl()t，向主站管理系統(tǒng)發(fā)送自動上傳信息，其中，η為自然數(shù)。
[0009]所述設(shè)定條件還包括人工干預(yù)設(shè)定條件，所述上傳時間段還包括第一人工干預(yù)上傳時間段，在人工干預(yù)設(shè)定條件下，在第一人工干預(yù)上傳時間段內(nèi)，智能儀表實時向主站管理系統(tǒng)發(fā)送人工干預(yù)信息。
[0010]所述時間片τ—包括單次自動上傳通信時間段和預(yù)留傳輸時間段，智能儀表在單次自動上傳通信時間段主動向主站管理系統(tǒng)發(fā)送自動上傳信息，單次自動上傳通信時間段的長度為Tt，每個時間片Tsltrt的長度至少為時間T ,的m倍，即T slot^ mT t，m彡I。
[0011]所述單次自動上傳通信時間段為時間片Tsltrt中的第m個時間T t。
[0012]所述預(yù)留傳輸時間段為時間片Tsltrt中的第I?m -1個時間T t。
[0013]所述設(shè)定條件還包括人工干預(yù)設(shè)定條件，所述預(yù)留傳輸時間段包括人工干預(yù)退避時間段，在人工干預(yù)退避時間段和單次自動上傳通信時間段內(nèi)，智能儀表不能向主站管理系統(tǒng)發(fā)送人工干預(yù)信息，此時所產(chǎn)生的人工干預(yù)信息延時等待發(fā)送。
[0014]所述人工干預(yù)退避時間段為時間片Tsltrt中的第m -1個時間T to
[0015]所述預(yù)留傳輸時間段還包括第二人工干預(yù)上傳時間段，在人工干預(yù)設(shè)定條件下，在第二人工干預(yù)上傳時間段內(nèi)，智能儀表向主站管理系統(tǒng)發(fā)送人工干預(yù)信息。
[0016]所述第二人工干預(yù)上傳時間段為時間片Tsltrt中的第I?m - 2個時間T t。
[0017]所述智能儀表自動設(shè)定條件包括智能儀表在設(shè)定時間內(nèi)的自動上傳、返回信息處理后的應(yīng)答回傳和智能儀表異常情況下的自動上傳。
[0018]所述單次自動上傳通信時間段包括智能儀表主動上傳信息時間Tsl、智能儀表主動上傳信息后的休眠時間Txl、智能儀表接收返回信息的接收時間?；、智能儀表處理返回信息的處理時間Tx2和智能儀表發(fā)送應(yīng)答信息的返回時間T s2。
[0019]所述的智能儀表包括智能水表、智能燃氣表、智能電能表和智能熱能表。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:
I)本發(fā)明將系統(tǒng)工作時間分為第一人工干預(yù)上傳時間段、智能儀表自動上傳時間段，并在智能儀表自動上傳過程遇到人工干預(yù)時，實施人工干預(yù)退避上傳。
[0021]2)在第一人工干預(yù)上傳時間段，智能儀表在人工干預(yù)條件下，直接上傳信息并進行通信，保證了通信的實時性，并且不會出現(xiàn)智能儀表主動冒泡上傳信息的情況，減少甚至避免了碰撞問題，保證了通信的穩(wěn)定和可靠；
3)在智能儀表自動上傳時間段，冒泡排序后的智能儀表在分配的時間片內(nèi)自動上傳信息，一方面降低了功耗，另一方面解決了多個智能儀表無排序上傳的碰撞問題，并且在自動上傳后還能夠接收系統(tǒng)指令，保證了與系統(tǒng)之間通信的實時性；
4)在智能儀表自動上傳時間段，冒泡排序后的智能儀表在出現(xiàn)人工干預(yù)的情況時，通過人工干預(yù)退避上傳，一方面保證了人工干預(yù)要求通信的及時性，另一方面，也避免了人工不定時干預(yù)上傳引起的通信碰撞問題。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明智能儀表無線通信及控制方法的流程示意圖；
圖2為本發(fā)明智能儀表上傳信息的上傳時間段時序圖；
圖3為本發(fā)明智能儀表自動上傳時間段的時序圖；
圖4為本發(fā)明智能儀表單次自動上傳通信時間Tt的時序圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖進一步詳細描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護范圍不局限于以下所述。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明提出的一種智能儀表無線通信及控制方法，適用于η個智能儀表與主站管理系統(tǒng)之間的交互通信及控制，所述的智能儀表包括智能水表、智能燃氣表、智能電能表和智能熱能表，其中，η為自然數(shù)。
[0025]所述無線通信及控制方法包括以下步驟:
S1:智能儀表在設(shè)定條件下按上傳時間段向主站管理系統(tǒng)上傳信息；
52:智能儀表接收主站管理系統(tǒng)發(fā)出的返回信息；
53:智能儀表處理返回信息；
54:智能儀表向主站管理系統(tǒng)返回應(yīng)答信息。
[0026]步驟SI所述的設(shè)定條件包括人工干預(yù)設(shè)定條件和智能儀表自動設(shè)定條件。
[0027]其中，人工干預(yù)條件具體的可包括:人工按下智能儀表上的查詢按鈕或?qū)χ悄軆x表進行斷電、上電等操作。
[0028]智能儀表自動設(shè)定條件具體的可包括:智能儀表在設(shè)定時間內(nèi)的自動上傳、返回信息處理后的應(yīng)答回傳和智能儀表異常情況下的自動上傳。所述智能儀表異常情況可包括:低電壓狀況、高電壓狀況、掉電狀況和磁干擾狀況等等。
[0029]如圖2所示，圖2為本發(fā)明智能儀表上傳信息的上傳時間段時序圖，智能儀表向主站管理系統(tǒng)上傳信息的上傳時間段包括第一人工干預(yù)上傳時間段和智能儀表自動上傳時間段。
[0030]在人工干預(yù)設(shè)定條件下，在第一人工干預(yù)上傳時間段內(nèi)，智能儀表實時向主站管理系統(tǒng)發(fā)送人工干預(yù)信息。
[0031]在智能儀表自動設(shè)定條件下，在智能儀表自動上傳時間段內(nèi)，智能儀表主動向主站管理系統(tǒng)發(fā)送自動上傳信息。
[0032]步驟SI中，當(dāng)觸發(fā)人工干預(yù)條件時，即發(fā)生人工按智能儀表查詢按鈕或者對智能儀表進行上電、斷電等操作時，智能儀表向主站管理系統(tǒng)上傳信息的上傳時間段處于第一人工干預(yù)上傳時間段，智能儀表不延時等待直接向主站管理系統(tǒng)發(fā)送人工干預(yù)信息。
[0033]步驟SI中，當(dāng)觸發(fā)智能儀表自動設(shè)定條件時，智能儀表向主站管理系統(tǒng)上傳信息的上傳時間段處于智能儀表自動上傳時間段。
[0034]如圖3所示，智能儀表向主站管理系統(tǒng)發(fā)送自動上傳信息，采用冒泡排序上傳方式，將智能儀表自動上傳時間段劃分為η個時間片Tsl()t，n ^ 1，時間片的數(shù)量η與智能儀表的數(shù)量η相同，每只智能儀表對應(yīng)一個固定的時間片Tslrt，即η個智能儀表中，每只智能儀表在其所對應(yīng)的固定的時間片Tsltrt,向主站管理系統(tǒng)發(fā)送自動上傳信息。
[0035]所述時間片T—包括單次自動上傳通信時間段和預(yù)留傳輸時間段，智能儀表在單次自動上傳通信時間段主動向主站管理系統(tǒng)發(fā)送自動上傳信息，單次自動上傳通信時間段的長度為Tt，每個時間片Tsltrt的長度至少為時間T ,的m倍，即T slot^ mT t，m彡1，每個時間片Tslrt包括m個時間長度為T t的時間段。
[0036]設(shè)置預(yù)留傳輸時間段，以保證在實際應(yīng)用中，智能儀表在智能儀表自動上傳時間段內(nèi)的信息傳送過程，觸發(fā)人工干預(yù)條件時，為人工干預(yù)情況下需要上傳的信息預(yù)留足夠的信息傳輸空間，進而避免相互之間的干擾，并提高智能儀表在人工干預(yù)條件下退避上傳的信息交互的實時性。
[0037]設(shè)置預(yù)留傳輸時間段，一方面是為人工干預(yù)情況下需要上傳信息時預(yù)留，另一方面為其他如為防止交叉覆蓋的情況出現(xiàn)而預(yù)留，但并不局限于此兩種情況。
[0038]所述預(yù)留傳輸時間段包括人工干預(yù)退避時間段，在人工干預(yù)退避時間段和單次自動上傳通信時間段內(nèi)，智能儀表不能向主站管理系統(tǒng)發(fā)送人工干預(yù)信息，此時所產(chǎn)生的人工干預(yù)信息延時等待發(fā)送。
[0039]所述預(yù)留傳輸時間段還包括第二人工干預(yù)上傳時間段，在人工干預(yù)設(shè)定條件下，在第二人工干預(yù)上傳時間段內(nèi)，智能儀表向主站管理系統(tǒng)發(fā)送人工干預(yù)信息。