一種基于JRoute微功率無線自組網(wǎng)的電表集抄系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信技術領域，具體涉及一種基于JRoute微功率無線自組網(wǎng)的電表集抄系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]微功率無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，組成一個網(wǎng)絡，每個裝置間都可以進行通信，并支持轉發(fā)，讓兩個無法直接通信的裝置可以借助其他裝置的轉發(fā)進行數(shù)據(jù)通信。微功率無線自組網(wǎng)是目前在短距離、多節(jié)點(裝置)的通信環(huán)境中使用最多的通信方法。其優(yōu)勢在于:可以在任何時刻、任何地點快速構建起一個通信網(wǎng)絡，并讓網(wǎng)絡中的任意兩個節(jié)點都可以通過多跳的方式進行通信；各個節(jié)點都兼?zhèn)洫毩⒙酚珊椭鳈C功能，設備之間地位是平等的，具有很強的魯棒性和抗毀性；裝置低成本低功耗小體積適合嵌入到其他的設備中，無需任何其他通信設置的配合，容易擴展應用。
[0003]微功率自組網(wǎng)技術因具有上述優(yōu)勢，被廣泛的應用在智能電表的集抄系統(tǒng)上。然而國家批準計量用無線通信的頻道間隔為200kHz，在智能電表集抄系統(tǒng)中的微功率無線自組網(wǎng)占用帶寬為50_60kHz。
[0004]相對于200kHz頻道間隔，微功率無線自組網(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線自組網(wǎng)產(chǎn)品所干擾。且當信道間隔不大，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)點在網(wǎng)絡中一旦受到信號干擾，就會降低自身的通信效率，而這種變化是不可預測的，具體的體現(xiàn)就是拓撲結構中代表節(jié)點的頂點增加或消失，代表無線信道的有向邊增加或消失，節(jié)點通信的路徑就會變得不固定，導致無法正常通信。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是:解決現(xiàn)有的應用在智能電表集抄系統(tǒng)的微功率無線自組網(wǎng)帶寬過寬，且容易被干擾導致無法通信的問題。
[0006]為實現(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微功率無線自組網(wǎng)的電表集抄系統(tǒng)，包括:
[0008]至少一個智能電表通過JRoute微功率無線自組網(wǎng)與控制所述至少一個智能電表的集中器相連；
[0009]至少一個所述集中器與控制所述至少一個集中器的主站相連；
[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)傳輸帶寬為預設帶寬值。
[0011]優(yōu)選地，所述預設帶寬值為20kHz。
[0012]依據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種基于JRoute微功率無線自組網(wǎng)的電表集抄方法，其特征在于，應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)先搜索方法進行目標節(jié)點的尋找；
[0014]所述優(yōu)化的深度優(yōu)先搜索方法，在深度優(yōu)先搜索方法基礎上，還包括:對無線網(wǎng)絡路徑的權重進行設置。
[0015]優(yōu)選地，所述對無線網(wǎng)絡路徑的權重進行設置包括:
[0016]在所有搜索的路徑中，將路徑跳數(shù)大于預設跳數(shù)的路徑排除；
[0017]在所述所有搜索的路徑中，將路徑信號強度的誤碼率為0的最小信號強度作為基準信號強度，令信號強度低于所述基準信號強度的路徑的排序降低；
[0018]計算關鍵節(jié)點，存儲不包含所述關鍵節(jié)點的路徑作為備用路徑。
[0019]優(yōu)選地，所述對無線網(wǎng)絡路徑的權重進行設置，還包括:根據(jù)節(jié)點上電的運行時間以及節(jié)點穩(wěn)定通信的時間設置所述無線網(wǎng)絡路徑的權重。
[0020]優(yōu)選地，所述根據(jù)網(wǎng)絡中節(jié)點上電的運行時間以及節(jié)點穩(wěn)定通信的時間設置所述無線網(wǎng)絡路徑的權重，包括:
[0021]所述節(jié)點上電的運行時間將通過自定義協(xié)議由主節(jié)點讀取；
[0022]所述節(jié)點穩(wěn)定通信的時間為所述節(jié)點組網(wǎng)時的時間:
[0023]若所述節(jié)點發(fā)生通信異常，則所述節(jié)點穩(wěn)定通信的時間被置為0 ;
[0024]若所述節(jié)點再次被網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)或者通信正常，則開始計算所述節(jié)點穩(wěn)定通信的時間。
[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)所述無線網(wǎng)絡路徑的權重判定鏈路質(zhì)量；
[0026]鏈路質(zhì)量的計算如下:
[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為所述關鍵節(jié)點的系數(shù)，為通過所述關鍵節(jié)點的路徑數(shù)與路徑總數(shù)的比值；1^，LR2, ”.υ?η為所述節(jié)點的信號強度值；min(LR 1; LR2,…LRn)為路徑中所有節(jié)點最低信號強度的值；R為常數(shù)，為當所述路徑信號強度的誤碼率為0的臨界值…!；為所述節(jié)點穩(wěn)定通信的時間與所述節(jié)點上電的運行時間的比值；
-.Τη)為取路徑中所述節(jié)點穩(wěn)定通信的時間最小的值。
[0029]優(yōu)選地，所述優(yōu)化的深度優(yōu)先搜索方法，還包括:
[0030]存儲所述JRoute微功率無線自組網(wǎng)中兩個節(jié)點中的若干條路徑；
[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的兩個節(jié)點中的若干條路徑。
[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)絡優(yōu)化設置，其中，
[0033]當所述路徑中節(jié)點的數(shù)據(jù)返回率低于90%時，根據(jù)預設的周期在閑時讓所述JRoute微功率無線自組網(wǎng)重新組網(wǎng)并重新計算路由；
[0034]根據(jù)預設的周期在閑時讓所述JRoute微功率無線自組網(wǎng)重新維護。
[0035]優(yōu)選地，所述最佳路由方法，包括:
[0036]將路由表分散存儲在每個節(jié)點中；
[0037]所述節(jié)點的路由表確定所述節(jié)點的若干條路由；
[0038]當任意一個所述節(jié)點通信失敗時，將當前路徑更換為不通過該節(jié)點的路徑。
[0039]本發(fā)明提供了一種基于JRoute微功率無線自組網(wǎng)的電表集抄系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)基于JRoute微功率無線自組網(wǎng)通過窄帶進行數(shù)據(jù)傳輸。相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明在保證通信速率的前提下，只利用20kHz的窄帶即實現(xiàn)了各個節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸，減少了信道間的干擾。同時減少通信重試時間，增加網(wǎng)絡通信成功率，從而提高通信效率，在個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)先搜索方法進行最佳路徑的計算和選擇，保證網(wǎng)絡通暢，提高了通信效率。特別在集抄系統(tǒng)對通信的要求越來越高的今天，提高通信效率將有助于國網(wǎng)集抄系統(tǒng)的發(fā)展，方便實行階梯電價、實時監(jiān)控，有助于給輸配電網(wǎng)絡提供有力的數(shù)據(jù)支撐，優(yōu)化調(diào)配電力資源。
【附圖說明】
[0040]通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中:
[0041]圖1是本發(fā)明第一實施例提供的一種基于JRoute微功率無線自組網(wǎng)的電表集抄系統(tǒng)不意圖；
[0042]圖2是本發(fā)明第一實施例提供的在頻帶中現(xiàn)有技術帶寬與本實施例帶寬對比示意圖；
[0043]圖3是本發(fā)明第二實施例提供的優(yōu)化深度優(yōu)先搜索方法示意圖。
【具體實施方式】
[0044]下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0045]實施例一
[0046]如圖1所示，本實施例提供了一種基于JRoute微功率無線自組網(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，多個智能電表通過JRoute微功率無線自組網(wǎng)與控制多個智能電表的集中器相連；多個集中器通過GPRS、專網(wǎng)或光纖等方式與控制多個集中器的主站相連。
[0048]需要說明的是，JRoute微功率無線自組網(wǎng)為本發(fā)明自主研發(fā)的微功率無線通信方法。該通信方法包含了網(wǎng)絡搜索算法、自組網(wǎng)算法、信號傳輸方式，其中信號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微功率無線自組網(wǎng)的窄帶中進行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挒轭A設帶寬值。優(yōu)選地，預設帶寬值為 20kHz。
[0049]通信帶寬的大小，會決定信道容量，也就是信道在單位時間內(nèi)可以傳輸?shù)淖畲笮盘柫浚硎拘诺赖膫鬏斈芰Α?br>[0050]按照奈奎斯特準則(Nyquiststability criter1n)，如果間隔為 π/ω(ω =2 31 f