專利名稱：一種基于Ad Hoc的無線抄表系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無線通信技術領域，涉及一種基于Ad Hoc的無線抄表系統(tǒng)。
背景技術：
隨著社會的不斷發(fā)展與進步，越來越多的自動化技術被引入到人們的生產(chǎn)生活中，這一傾向也體現(xiàn)在自動化儀表方面。隨著各種儀表在不同場合應用的不斷增多，對儀表數(shù)據(jù)的采集、管理也成為人們越來越關心的問題。早期的抄表方法都是現(xiàn)場手動抄表，抄表工作人員需到用戶處讀取數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)經(jīng)過人工重新輸入計算機進行處理。這種抄表方式在儀表數(shù)量相對較少、儀表位置相對集中的情況下效果不錯，但對于儀表數(shù)量較多、儀表位置比較分散的情況，這種傳統(tǒng)的手動抄表方式的許多弊端就會體現(xiàn)出來例如在工業(yè)現(xiàn)場，一些儀表可能被放置在距離很遠或著是工作環(huán)境很惡劣的地方，這些都不利于抄表工作人員去現(xiàn)場手動抄表；并且，如果單個儀表發(fā)生故障，工作人員將很難發(fā)現(xiàn)；再者傳統(tǒng)儀表手動抄表消耗大量人力物力，且效率低下，還可能發(fā)生估抄、錯抄、漏抄、錯算等問題，因此，目前陸續(xù)出現(xiàn)了一些自動抄表系統(tǒng)。目前應用的自動抄表系統(tǒng)主要有以下幾種GPRS無線抄表系統(tǒng)這種無線抄表系統(tǒng)的特征在于采用多計算機芯片進行控制和作業(yè)的方法，該系統(tǒng)有很多可行之處，但是需要租用運營商的網(wǎng)絡，并且當網(wǎng)絡節(jié)點較多時，成本較高。在系統(tǒng)運行過程中，多計算機芯片的運行也會導致運行速度較慢。自動路由無線遠傳智能抄表系統(tǒng)該系統(tǒng)在點對點無線抄表的基礎上增加了自動路由抄表的功能，該系統(tǒng)的弊端在于當一個路由節(jié)點發(fā)生故障時，該路徑上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)會發(fā)生錯誤，但是系統(tǒng)并不能及時發(fā)現(xiàn)出錯的路由節(jié)點。基于無線POS終端的移動抄表系統(tǒng)該系統(tǒng)的特點在于包括有無線POS的終端機、GPRS通訊系統(tǒng)、APN專線以及電力管理服務支撐系統(tǒng)。該系統(tǒng)的缺點在于，仍然需要工作人員上門入戶抄寫數(shù)據(jù)，同樣，該系統(tǒng)也存在組網(wǎng)過程中不能報錯的漏洞。紅外無線抄表系統(tǒng)基于采集終端和掌上電腦(PDA)紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)某斫鉀Q方案，該系統(tǒng)的缺點是距離短，仍然需要進入室內(nèi)，才能獲取抄表數(shù)據(jù)。載波抄表系統(tǒng)該系統(tǒng)利用低壓電力線把用戶有關信息用載波方式傳送到集中器，從而實現(xiàn)臺區(qū)內(nèi)用戶表計信息的集中抄收。由于電力線是非通訊用線路，其干擾和衰減都很大，使電力線載波數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院艿?，誤碼率高。ZigBee網(wǎng)絡抄表系統(tǒng)ZigBee是工作于2. 4GHz的網(wǎng)絡，雖然它具有傳輸數(shù)率高、通信協(xié)議豐富等諸多優(yōu)點，但由于ZigBee存在與W iF1、藍牙同頻干擾，以及穿透性和靈敏度較差、距離不盡人意問題，難以適應實際要求。綜上，目前現(xiàn)有的無線抄表系統(tǒng)主要存在以下缺點數(shù)據(jù)傳輸過程中會因為同頻干擾、傳輸距離、穿透物體的物理性質等不確定因素，也會使得最終得到的數(shù)據(jù)丟失或者不精確；傳輸數(shù)據(jù)速率和通信范圍較小，不適合承載數(shù)據(jù)較大的業(yè)務，且未考慮到業(yè)務擴展；無論是前期資金投入還是后期改造投入，成本較高。如果節(jié)點過多，資金投入將會更多，不利于實際應用。因此，需要一種建設和維護費用低、可靠性高、易于實施的無線抄表系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于Ad Hoc的無線抄表系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有以下特點(I)不僅可以抄收同一棟樓的數(shù)據(jù)，還可以在相鄰樓層之間進行數(shù)據(jù)傳輸，因此，一個相鄰樓層只要建立一個中心節(jié)點即可，節(jié)省了前期投入和后期維護。(2)同時，在節(jié)點發(fā)生錯誤的時候，本系統(tǒng)可以自動報警，提示錯誤節(jié)點，并且其轉發(fā)的節(jié)點可以隔開發(fā)生錯誤的節(jié)點，自動跳轉到其相鄰節(jié)點。(3)由于抄表系統(tǒng)并不是時時在抄收數(shù)據(jù)，所以，當系統(tǒng)沒有抄手數(shù)據(jù)時，各個節(jié)點會進入睡眠狀態(tài)，當發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點向中心節(jié)點發(fā)出請求時，節(jié)點從睡眠狀態(tài)轉型，當數(shù)據(jù)抄收結束，又轉為睡眠狀態(tài)。為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案一種基于Ad Hoc的無線抄表系統(tǒng)，包括終端采集器、中心節(jié)點和上位機抄表中心；所述終端采集器負責采集儀表上的數(shù)據(jù)并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到中心節(jié)點，終端采集器與中心節(jié)點，以及終端采集器之間組成Ad Hoc網(wǎng)絡；所述中心節(jié)點負責分配網(wǎng)絡地址，接收終端采集器所采集的數(shù)據(jù)，并通過GSM模塊與上位機抄表中心建立無線通信連接，發(fā)送或接收數(shù)據(jù)與控制信號；所述上位機抄表中心負責接收并管理從中心節(jié)點傳送的數(shù)據(jù)，并向中心節(jié)點發(fā)出控制信號。進一步，所述無線抄表系統(tǒng)還包括手持式通信器；所述手持式通信器通過無線信道與中心節(jié)點建立連接，控制中心節(jié)點進行數(shù)據(jù)采集并接收中心節(jié)點傳送的數(shù)據(jù)，在完成數(shù)據(jù)采集后，手持式通信器再將所接收的數(shù)據(jù)交換至上位機抄表中心。進一步，所述終端采集器包括微處理器、存儲器、無線通信模塊和電源模塊；所述微處理器采用STC89C52，用于控制終端采集器完成Ad Hoc組網(wǎng)算法、控制數(shù)據(jù)采集和轉發(fā)；所述存儲器用于完成路由信息、入網(wǎng)信息的存貯，采用AT24C1024作為存儲器芯片；所述無線通信模塊用于完成終端采集器與中心節(jié)點之間的幀信息的發(fā)送和接收，以及將采集到的抄表數(shù)據(jù)發(fā)送至中心節(jié)點，無線通信模塊采用CCllOl芯片；所述電源模塊采用TPS61020穩(wěn)壓電源，為終端采集器供電。進一步，所述中心節(jié)點包括微處理器、無線通信模塊、GSM模塊、存儲器和電源模塊；所述微處理器采用MSP430芯片，用于控制中心節(jié)點完成Ad Hoc組網(wǎng)和數(shù)據(jù)交換；所述無線通信模塊采用CCllOl芯片，用于完成中心節(jié)點和終端采集器之間的幀信息的發(fā)送和接收，以及抄表數(shù)據(jù)的傳送；所述GSM模塊用于實現(xiàn)中心節(jié)點和上位機抄表中心之間的無線通信；所述存儲器采用AT24C1024芯片，用于完成路由信息、入網(wǎng)信息的存儲；所述電源模塊采用TPS61020穩(wěn)壓電源，為中心節(jié)點供電。進一步，所述手持式通信器包括微處理器、無線通信模塊、存儲器和USB模塊；所述微處理器采用MSP430芯片，用于實現(xiàn)對手持式通信器的系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)交換；所述無線通信模塊采用CCllOl芯片，用于建立手持式通信器與終端采集器之間的無線通信連接；所述存儲器采用AT24C1024芯片，用于完成儀表數(shù)據(jù)及相關信息的存貯；所述USB模塊用來完成手持式通信器與其他終端設備的數(shù)據(jù)交換。進一步，所述上位機抄表中心包括用戶管理模塊、GSM通信模塊和手持式通信器接口模塊；所述GSM通信模塊用于與中心節(jié)點建立無線通信連接；所述手持式通信器接口模塊用于與手持式通信器進行數(shù)據(jù)交換；所述用戶管理模塊包括儀表數(shù)據(jù)管理模塊，用戶注冊信息管理模塊和用戶信息管理模塊，用于實現(xiàn)用戶儀表數(shù)據(jù)及用戶信息的管理。進一步，每個終端采集器有一個固定的設備地址，進入Ad Hoc網(wǎng)后被分配一個網(wǎng)絡地址，每個終端采集器網(wǎng)絡地址都由中心節(jié)點分配，采用的是終端發(fā)起網(wǎng)絡法，其具體過程為I)對Ad Hoc網(wǎng)絡中每一個節(jié)點發(fā)送的信息進行組巾貞，分為，喚醒巾貞，入網(wǎng)巾貞，響應幀，抄表幀、數(shù)據(jù)幀和休眠幀；2)喚醒幀只能由中心節(jié)點發(fā)出，平時為了節(jié)能，每個終端采集器節(jié)點處于休眠狀態(tài)，終端采集器節(jié)點處于休眠狀態(tài)下被喚醒后，轉發(fā)喚醒幀，依次喚醒各終端采集器節(jié)點，如果終端采集器節(jié)點沒響應，則向上層報告節(jié)點出錯信息及位置；3)喚醒后的終端采集器節(jié)點，發(fā)送入網(wǎng)幀，入網(wǎng)幀內(nèi)容包括發(fā)起者設備地址，入網(wǎng)次數(shù)，轉發(fā)節(jié)點的設備地址，為了防止入網(wǎng)幀在網(wǎng)內(nèi)無限制的漫游，定義規(guī)則每個節(jié)點保存有入網(wǎng)幀的信息，已轉發(fā)的信息不再轉發(fā)；4)中心節(jié)點收到入網(wǎng)幀后，根據(jù)入網(wǎng)幀經(jīng)過的采集器節(jié)點設備地址，可以確定出中心節(jié)點與每個終端采集器節(jié)點的路由信息，根據(jù)這些信息向各終端采集器節(jié)點發(fā)響應幀，響應幀中包含路由信息，分配的網(wǎng)絡地址，從而建立起了 Ad Hoc網(wǎng)；5)中心節(jié)點需要抄表時，發(fā)抄表幀，終端采集器節(jié)點收到后發(fā)數(shù)據(jù)幀，如果任務完成，中心節(jié)點發(fā)休眠幀，則一次抄表結束。進一步，終端采集器根據(jù)以下流程采集和發(fā)送抄表數(shù)據(jù)當終端采集器端收到從中心節(jié)點端發(fā)送來的抄表命令，則先進行地址檢查，若地址不符合，則說明命令是發(fā)給其它節(jié)點的，則轉發(fā)命令，并繼續(xù)等待；若地址符合，則進行抄表數(shù)據(jù)采集并傳送給中心節(jié)點端；數(shù)據(jù)正常傳送完畢后，中心節(jié)點端按照相關的協(xié)議檢驗數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤，則重新發(fā)送抄表命令，如果正確則向上位機抄表中心發(fā)送數(shù)據(jù)。進一步，中心節(jié)點根據(jù)以下流程判斷終端采集器是否異常中心節(jié)點通過無線通訊方式向終端采集器端發(fā)送抄表命令，同時開始計時；如果終端采集器端沒有數(shù)據(jù)返回，超時后中心節(jié)點端會重新發(fā)送命令；以三次為界，若重復發(fā)送三次仍未有數(shù)據(jù)返回，則認為是終端采集器工作異常，將異常信息記錄并發(fā)送給上位機抄表中心。本發(fā)明的有益效果在于(I)可以減少發(fā)送功率，采集節(jié)點組成自組織網(wǎng)以后，當節(jié)點與其覆蓋范圍之外的節(jié)點通信時，可以用中間節(jié)點的多跳轉發(fā)；采集節(jié)點可以作為路由節(jié)點，轉發(fā)其它采集節(jié)點的數(shù)據(jù)；相鄰采集節(jié)點之間能通信就可以了，大大減少發(fā)送功率，減少成本。(2)異常節(jié)點檢測，在組網(wǎng)過程中，可以檢測不能入網(wǎng)的節(jié)點，從而實現(xiàn)異常節(jié)點檢測報警功能。(3)基于Ad Hoc的無線抄表系統(tǒng)還具有維護費用低、可靠性高、費用合理等優(yōu)點。此外，該系統(tǒng)不僅可以抄收同一棟樓的數(shù)據(jù)，還可以在相鄰樓層之間進行數(shù)據(jù)傳輸，因此，一個相鄰樓層只要建立一個中心節(jié)點即可，節(jié)省了前期投入和后期維護；同時，在節(jié)點發(fā)生錯誤的時候，本系統(tǒng)可以自動報警，提示錯誤節(jié)點，并且其轉發(fā)的節(jié)點可以隔開發(fā)生錯誤的節(jié)點，自動跳轉到其相鄰節(jié)點。


為了使本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行說明圖1為本發(fā)明所述無線抄表系統(tǒng)的結構圖；圖2為終端采集器的硬件結構圖；圖3為中心節(jié)點的硬件結構圖；圖4為手持式通信器的硬件結構圖。
具體實施例方式下面將結合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。圖1為本發(fā)明所述基于Ad Hoc的無線抄表系統(tǒng)的系統(tǒng)結構圖，如圖所示，本無線抄表系統(tǒng)包括終端采集器、中心節(jié)點和上位機抄表中心；所述終端采集器負責采集儀表上的數(shù)據(jù)并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到中心節(jié)點，終端采集器與中心節(jié)點，以及終端采集器之間組成Ad Hoc網(wǎng)絡；所述中心節(jié)點負責分配網(wǎng)絡地址，接收終端采集器所采集的數(shù)據(jù)，并通過GSM模塊與上位機抄表中心建立無線通信連接，發(fā)送或接收數(shù)據(jù)與控制信號；所述上位機抄表中心負責接收并管理從中心節(jié)點傳送的數(shù)據(jù)，并向中心節(jié)點發(fā)出控制信號。作為本實施例的進一步改進，無線抄表系統(tǒng)還包括手持式通信器；該手持式通信器可以為客戶提供一個備用選擇，當GSM有故障或者不開通GSM模塊時，可以通過手持式通信器進行抄表；由于組成了 Ad Hoc網(wǎng)絡，所以對于高層樓房，抄表員不必上樓，只需在樓下，通過無線信道與中心節(jié)點進行數(shù)據(jù)交換，即所述手持式通信器通過無線信道與中心節(jié)點建立連接，控制中心節(jié)點進行數(shù)據(jù)采集并接收中心節(jié)點傳送的數(shù)據(jù)，在完成數(shù)據(jù)采集后，手持式通信器再將所接收的數(shù)據(jù)交換至上位機抄表中心。手持式通信器包括微處理器、無線通信模塊、存儲器和USB模塊；所述微處理器采用MSP430芯片，用于實現(xiàn)對手持式通信器的系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)交換；所述無線通信模塊采用CCllOl芯片，用于建立手持式通信器與終端采集器之間的無線通信連接；所述存儲器采用AT24C1024芯片，用于完成儀表數(shù)據(jù)及相關信息的存貯；所述USB模塊用來完成手持式通信器與其他終端設備的數(shù)據(jù)交換；作為進一步改進，該手持式通信器還包括節(jié)能控制模塊、鍵盤，LCD顯示屏等本實施例中所述的終端采集器負責采集儀表上的數(shù)據(jù)并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到中心節(jié)點，終端采集器與中心節(jié)點，以及終端采集器之間組成Ad Hoc網(wǎng)絡；組網(wǎng)后，各終端采集器既發(fā)送自己的采集數(shù)據(jù)，同時還作為路由節(jié)點，轉發(fā)其它采集器采信的數(shù)據(jù)；所有終端采集器地位平等，可以隨時加入網(wǎng)絡與離開網(wǎng)絡，一個節(jié)點的故障不會影響整個網(wǎng)絡的運行。終端采集器包括微處理器、存儲器、無線通信模塊和電源模塊；微處理器是終端采集器的核心，完成Ad Hoc組網(wǎng)算法，采集數(shù)據(jù)，轉發(fā)數(shù)據(jù)等程序的運行；在本實施例中采用STC89C52，它是一種低成本、低功耗、高性能CM0S8位微控制器，在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash。存儲器主要完成路由信息、入網(wǎng)信息的存貯等功能，本實施例中采用AT24C1024作為存儲器芯片，AT24C1024提供1，048, 567位的串行可電擦除和可編程只讀存儲器(EEPROM)。無線通信模塊用于完成終端采集器與中心節(jié)點之間的幀信息的發(fā)送和接收，以及將采集到的抄表數(shù)據(jù)發(fā)送至中心節(jié)點，無線通信模塊采用CCllOl芯片，CCllOl是IGHz —下的UHF收發(fā)芯片，為極低功耗的無線應用而設計，并有休眠功能，以降低功耗。它具有低成本，低功耗，無需申請頻點，支持無線傳感器網(wǎng)絡技術，傳輸可靠，工作頻段靈活等優(yōu)點，為數(shù)據(jù)包的處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸、電磁波激發(fā)、連接質量指示等提供廣泛的硬件支持，并且還具有內(nèi)置硬件CRC檢驗功能和點對多點通訊地址控制功能。所以選用它與低廉微控制器STC89C52 —起可以組成得到高性能的RF系統(tǒng)。電源采用采用TPS61020為穩(wěn)壓電源，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓，并且具有低壓指示功能，處理單元可根據(jù)此指示向用戶發(fā)出報警信息。中心節(jié)點是Ad Hoc網(wǎng)絡的一個重要組成部分，負責分配網(wǎng)絡地址，同時還可以通過GSM模塊經(jīng)無線信道發(fā)送與接收上位機抄表中心的數(shù)據(jù)與控制信號；在組網(wǎng)過程中，當發(fā)現(xiàn)終端米集器異?；蚬收蠒r,可以通過GSM模塊向上位機抄表中心報告；上位機抄表中心也可以通過GSM發(fā)出抄表指令，中心節(jié)點負責將所在網(wǎng)絡的各終端采集器的抄表數(shù)據(jù)上傳。中心節(jié)點包括微處理器、無線通信模塊、GSM模塊、存儲器和電源模塊；所述微處理器采用MSP430芯片，用于控制中心節(jié)點完成Ad Hoc組網(wǎng)和數(shù)據(jù)交換；所述無線通信模塊采用CCllOl芯片，用于完成中心節(jié)點和終端采集器之間的幀信息的發(fā)送和接收，以及抄表數(shù)據(jù)的傳送；所述GSM模塊用于實現(xiàn)中心節(jié)點和上位機抄表中心之間的無線通信；所述存儲器采用AT24C1024芯片，用于完成路由信息、入網(wǎng)信息的存儲；所述電源模塊采用TPS61020穩(wěn)壓電源，為中心節(jié)點供電。上位機抄表中心負責接收并管理從中心節(jié)點傳送的數(shù)據(jù)，并向中心節(jié)點發(fā)出控制信號；上位機抄表中心包括用戶管理模塊、GSM通信模塊和手持式通信器接口模塊；所述GSM通信模塊用于與中心節(jié)點建立無線通信連接；所述手持式通信器接口模塊用于與手持式通信器進行數(shù)據(jù)交換；所述用戶管理模塊包括儀表數(shù)據(jù)管理模塊，用戶注冊信息管理模塊和用戶信息管理模塊，用于實現(xiàn)用戶儀表數(shù)據(jù)及用戶信息的管理。在本實施例中，每個終端采集器有一個固定的設備地址，進入Ad Hoc網(wǎng)后被分配一個網(wǎng)絡地址，每個終端采集器網(wǎng)絡地址都由中心節(jié)點分配，采用的是終端發(fā)起網(wǎng)絡法，其具體過程為I)對Ad Hoc網(wǎng)絡中每一個節(jié)點發(fā)送的信息進行組巾貞，分為，喚醒巾貞，入網(wǎng)巾貞，響應幀，抄表幀、數(shù)據(jù)幀和休眠幀；2)喚醒幀只能由中心節(jié)點發(fā)出，平時為了節(jié)能，每個終端采集器節(jié)點處于休眠狀態(tài)，終端采集器節(jié)點處于休眠狀態(tài)下被喚醒后，轉發(fā)喚醒幀，依次喚醒各終端采集器節(jié)點，如果終端采集器節(jié)點沒響應，則向上層報告節(jié)點出錯信息及位置；3)喚醒后的終端采集器節(jié)點，發(fā)送入網(wǎng)幀，入網(wǎng)幀內(nèi)容包括發(fā)起者設備地址，入網(wǎng)次數(shù)，轉發(fā)節(jié)點的設備地址，為了防止入網(wǎng)幀在網(wǎng)內(nèi)無限制的漫游，定義規(guī)則每個節(jié)點保存有入網(wǎng)幀的信息，已轉發(fā)的信息不再轉發(fā)；4)中心節(jié)點收到入網(wǎng)幀后，根據(jù)入網(wǎng)幀經(jīng)過的采集器節(jié)點設備地址，可以確定出中心節(jié)點與每個終端采集器節(jié)點的路由信息，根據(jù)這些信息向各終端采集器節(jié)點發(fā)響應幀，響應幀中包含路由信息，分配的網(wǎng)絡地址，從而建立起了 Ad Hoc網(wǎng)；5)中心節(jié)點需要抄表時，發(fā)抄表幀，終端采集器節(jié)點收到后發(fā)數(shù)據(jù)幀，如果任務完成，中心節(jié)點發(fā)休眠幀，則一次抄表結束。終端采集器根據(jù)以下流程采集和發(fā)送抄表數(shù)據(jù)當終端采集器端收到從中心節(jié)點端發(fā)送來的抄表命令，則先進行地址檢查，若地址不符合，則說明命令是發(fā)給其它節(jié)點的，則轉發(fā)命令，并繼續(xù)等待；若地址符合，則進行抄表數(shù)據(jù)采集并傳送給中心節(jié)點端；數(shù)據(jù)正常傳送完畢后，中心節(jié)點端按照相關的協(xié)議檢驗數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤，則重新發(fā)送抄表命令，如果正確則向上位機抄表中心發(fā)送數(shù)據(jù)。中心節(jié)點根據(jù)以下流程判斷終端采集器是否異常中心節(jié)點通過無線通訊方式向終端采集器端發(fā)送抄表命令，同時開始計時；如果終端采集器端沒有數(shù)據(jù)返回，超時后中心節(jié)點端會重新發(fā)送命令；以三次為界，若重復發(fā)送三次仍未有數(shù)據(jù)返回，則認為是終端采集器工作異常，將異常信息記錄并發(fā)送給上位機抄表中心。最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權利要求書所限定的范圍。
權利要求
1.一種基于Ad Hoc的無線抄表系統(tǒng)，其特征在于包括終端采集器、中心節(jié)點和上位機抄表中心；所述終端采集器負責采集儀表上的數(shù)據(jù)并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到中心節(jié)點，終端采集器與中心節(jié)點，以及終端采集器之間組成Ad Hoc網(wǎng)絡；所述中心節(jié)點負責分配網(wǎng)絡地址，接收終端采集器所采集的數(shù)據(jù)，并通過GSM模塊與上位機抄表中心建立無線通信連接，發(fā)送或接收數(shù)據(jù)與控制信號；所述上位機抄表中心負責接收并管理從中心節(jié)點傳送的數(shù)據(jù)，并向中心節(jié)點發(fā)出控制信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于AdHoc的無線抄表系統(tǒng)，其特征在于所述無線抄表系統(tǒng)還包括手持式通信器；所述手持式通信器通過無線信道與中心節(jié)點建立連接，控制中心節(jié)點進行數(shù)據(jù)采集并接收中心節(jié)點傳送的數(shù)據(jù)，在完成數(shù)據(jù)采集后，手持式通信器再將所接收的數(shù)據(jù)傳送至上位機抄表中心。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于AdHoc的無線抄表系統(tǒng)，其特征在于所述終端采集器包括微處理器、存儲器、無線通信模塊和電源模塊；所述微處理器采用STC89C52，用于控制終端采集器完成Ad Hoc組網(wǎng)算法、控制數(shù)據(jù)采集和轉發(fā)；所述存儲器用于完成路由信息、入網(wǎng)信息的存貯，采用AT24C1024作為存儲器芯片；所述無線通信模塊用于完成終端采集器與中心節(jié)點之間的幀信息的發(fā)送和接收，以及將采集到的抄表數(shù)據(jù)發(fā)送至中心節(jié)點，無線通信模塊采用CCllOl芯片；所述電源模塊采用TPS61020穩(wěn)壓電源，為終端采集器供電。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于AdHoc的無線抄表系統(tǒng)，其特征在于所述中心節(jié)點包括微處理器、無線通信模塊、GSM模塊、存儲器和電源模塊；所述微處理器采用MSP430芯片，用于控制中心節(jié)點完成Ad Hoc組網(wǎng)和數(shù)據(jù)交換；所述無線通信模塊采用CCllOl芯片，用于完成中心節(jié)點和終端采集器之間的幀信息的發(fā)送和接收，以及抄表數(shù)據(jù)的傳送；所述GSM模塊用于實現(xiàn)中心節(jié)點和上位機抄表中心之間的無線通信；所述存儲器采用AT24C1024芯片，用于完成路由信息、入網(wǎng)信息的存儲；所述電源模塊采用TPS61020穩(wěn)壓電源，為中心節(jié)點供電。
5.根據(jù)權利要求2所述的基于AdHoc的無線抄表系統(tǒng)，其特征在于所述手持式通信器包括微處理器、無線通信模塊、存儲器和USB模塊；所述微處理器采用MSP430芯片，用于實現(xiàn)對手持式通信器的系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)交換；所述無線通信模塊采用CCllOl芯片，用于建立手持式通信器與終端采集器之間的無線通信連接；所述存儲器采用AT24C1024芯片，用于完成儀表數(shù)據(jù)及相關信息的存貯；所述USB模塊用來完成手持式通信器與其他終端設備的數(shù)據(jù)交換。
6.根據(jù)權利要求5所述的基于AdHoc的無線抄表系統(tǒng),其特征在于所述上位機抄表中心包括用戶管理模塊、GSM通信模塊和手持式通信器接口模塊；所述GSM通信模塊用于與中心節(jié)點建立無線通信連接；所述手持式通信器接口模塊用于與手持式通信器進行數(shù)據(jù)交換；所述用戶管理模塊包括儀表數(shù)據(jù)管理模塊，用戶注冊信息管理模塊和用戶信息管理模塊，用于實現(xiàn)用戶儀表數(shù)據(jù)及用戶信息的管理。
7.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的基于AdHoc的無線抄表系統(tǒng)，其特征在于每個終端采集器有一個固定的設備地址，進入Ad Hoc網(wǎng)后被分配一個網(wǎng)絡地址，每個終端采集器網(wǎng)絡地址都由中心節(jié)點分配，采用的是終端發(fā)起網(wǎng)絡法，其具體過程為(1)對AdHoc網(wǎng)絡中每一個節(jié)點發(fā)送的信息進行組幀，分為，喚醒幀，入網(wǎng)幀，響應幀， 抄表幀、數(shù)據(jù)幀和休眠幀；(2)喚醒幀只能由中心節(jié)點發(fā)出，平時為了節(jié)能，每個終端采集器節(jié)點處于休眠狀態(tài)， 終端采集器節(jié)點處于休眠狀態(tài)下被喚醒后，轉發(fā)喚醒幀，依次喚醒各終端采集器節(jié)點，如果終端采集器節(jié)點沒響應，則向上層報告節(jié)點出錯信息及位置；(3)喚醒后的終端采集器節(jié)點，發(fā)送入網(wǎng)幀，入網(wǎng)幀內(nèi)容包括發(fā)起者設備地址，入網(wǎng)次數(shù)，轉發(fā)節(jié)點的設備地址，為了防止入網(wǎng)幀在網(wǎng)內(nèi)無限制的漫游，定義規(guī)則每個節(jié)點保存有入網(wǎng)幀的信息，已轉發(fā)的信息不再轉發(fā)；(4)中心節(jié)點收到入網(wǎng)幀后，根據(jù)入網(wǎng)幀經(jīng)過的采集器節(jié)點設備地址，可以確定出中心節(jié)點與每個終端采集器節(jié)點的路由信息，根據(jù)這些信息向各終端采集器節(jié)點發(fā)響應幀，響應幀中包含路由信息，分配的網(wǎng)絡地址，從而建立起了 Ad Hoc網(wǎng)；(5)中心節(jié)點需要抄表時，發(fā)抄表幀，終端采集器節(jié)點收到后發(fā)數(shù)據(jù)幀,如果任務完成， 中心節(jié)點發(fā)休眠幀，則一次抄表結束。
8.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的基于AdHoc的無線抄表系統(tǒng)，其特征在于終端采集器根據(jù)以下流程采集和發(fā)送抄表數(shù)據(jù)當終端采集器端收到從中心節(jié)點端發(fā)送來的抄表命令，則先進行地址檢查，若地址不符合，則說明命令是發(fā)給其它節(jié)點的，則轉發(fā)命令， 并繼續(xù)等待；若地址符合，則進行抄表數(shù)據(jù)采集并傳送給中心節(jié)點端；數(shù)據(jù)正常傳送完畢后，中心節(jié)點端按照相關的協(xié)議檢驗數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤，則重新發(fā)送抄表命令，如果正確則向上位機抄表中心發(fā)送數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的基于AdHoc的無線抄表系統(tǒng)，其特征在于 中心節(jié)點根據(jù)以下流程判斷終端采集器是否異常中心節(jié)點通過無線通訊方式向終端采集器端發(fā)送抄表命令，同時開始計時；如果終端采集器端沒有數(shù)據(jù)返回，超時后中心節(jié)點端會重新發(fā)送命令；以三次為界，若重復發(fā)送三次仍未有數(shù)據(jù)返回，則認為是終端采集器工作異常，將異常信息記錄并發(fā)送給上位機抄表中心。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于Ad Hoc的無線抄表系統(tǒng)，屬于無線通信技術領域；該無線抄表系統(tǒng)包括終端采集器、中心節(jié)點和上位機抄表中心；終端采集器負責采集儀表上的數(shù)據(jù)并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到中心節(jié)點，終端采集器與中心節(jié)點，以及終端采集器之間組成Ad Hoc網(wǎng)絡；中心節(jié)點負責分配網(wǎng)絡地址，接收終端采集器所采集的數(shù)據(jù)，并通過GSM模塊與上位機抄表中心建立無線通信連接，發(fā)送或接收數(shù)據(jù)與控制信號；上位機抄表中心負責接收并管理從中心節(jié)點傳送的數(shù)據(jù)，并向中心節(jié)點發(fā)出控制信號；該無線抄表系統(tǒng)在節(jié)點發(fā)生錯誤的時候，可以自動報警，提示錯誤節(jié)點，同時還具有建設和維護費用低、可靠性高、功耗低、易于實施等優(yōu)點。
文檔編號H04W84/18GK103021154SQ20121057432
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權日2012年12月26日
發(fā)明者牛彤欣, 邱開金, 王國路, 肖國強 申請人:西南大學