专利名称：一种具有多信道通信双频组网方式的无线智能集中器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线智能集中器，特别是一种具有多信道通信双频组网方式的无线智能集中器。
背景技术：
近年来，我国智能电网建设已经全面展开，无线集中抄表技术在全国范围内大规模应用，智能集中器是集中抄表技术中的重要的环节。抄读成功率是用户普遍关注的一个重要指标。无线路由模块的组网性能是这项指标高低的决定性因素。目前市场上现有市场上现有的无线集中器通常使用通信和组网都使用同一通信频率，此设计方案虽然具有设计简单，路由成本低的优点，但也具有明显的不足两个相邻台区使用同一频段组网和抄表会相互干扰；抄表与组网使用同一频段，新增和删除节点时，·组网命令与抄表命令相互干扰，容易出现抄表数据错误或组网命令失败的情况；修复无线网络困难，如果有子节点暂时离线(例如停电、遮挡等)，无法及时发现，通常需要花费24小时以上才可以发现并修复无线网络。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种具有多信道通信双频组网方式的无线智能集中器，解决集中器组网时相邻台区相互干扰，抄表命令与组网命令相混淆，修复无线网络困难的问题，能够提高组网性能，保证抄读成功率。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的一种具有多信道通信双频组网方式的无线智能集中器，控制集中器运行的CPU主控模块包括CPU、数据存储器、程序存储器元件；还包括集中器计量的电源管理模块与交流采样模块；SPI总线将采集的数据连接到CPU主控模块；RS485模块与下行电能表通过RS485总线连接，通过UART通信总线与CPU主控模块连接；红外通信频率为38KHz，通过UART总线与CPU主控模块连接；集中器的抄表与组网与无线路由模块相连，CPU主控模块与无线路由模块通过UART总线连接；Flash、FRAM存储器模块包括Flash、铁电数据存储方式，通过SPI总线与CPU主控模块连接。所述的一种具有多信道通信双频组网方式的无线智能集中器，其所述集中器电源包括主电源和备用电源。本实用新型本发明的优点与效果是多信道选择、主频抄表和辅频组网的新型组网方式，抄表与组网相互不干扰，大大提高了抄表成功率；不同台区使用不同频段通信，相邻台区不相互干扰；节点主动申请入网，并行工作，组网速度快；有效的节点故障诊断方法，保证路由能够及时地修复网络。
图I是本实用新型硬件电路结构框图；[0011]图2是本实用新型建立一级中继的示意图；图3是本实用新型建立二级中继的示意图。
具体实施方式
本实用新型电路结构如图I所示，CPU主控模块是集中器的核心控制模块，包括CPU、数据存储器、程序存储器等元件，控制整个集中器的运行；电源管理模块主要负责为集中器提供稳定的电源输出，包括主电源和备用电源；交流采样模块负责集中器的计量功能，并通过SPI总线将采集的数据传输给CPU主控模块；RS485模块与下行电能表通过RS485总线连接，负责集中器的抄表工作，通过UART通信总线与CPU主控模块连接；红外模块负责集中器的红外通信功能，红外通信频率为38KHz，通过UART总线与CPU主控模块连接；无线路由模块负责集中器的无线通信功能，集中器的抄表与组网都是通过无线路由模块来完成，CPU主控模块与无线路由模块通过UART总线连接；Flash、FRAM存储器模块负责集中器的数据存储，包括Flash、铁电等多种数据存储方式，通过SPI总线与CPU主控模块连接。 本实用新型提出一种多信道通信、主频抄表和辅频组网的新型组网方式。在频率470MHz飞IOMHz之间共分为8个信道，即每个信道占用5MHz。每个信道分包括主频和辅频，信道的前3M作为主频，后2M作为辅频。主频是正常抄表和通信所使用的频率，通信包括允许入网命令、回复允许入网命令、搜寻子节点命令、上/下行上报子节点命令(上行是节点到路由的通信，下行反之)、心跳包和回复心跳包。辅频是节点申请入网和监听入网申请所使用的频率，主要用于组网。不同台区的无线路由模块设置在不同信道工作，集中器出厂前有默认值，在集中器的操作界面提供当前台区信道查询和设置当前台区信道功能。路由根据无线节点的信号强度逐级建立路径，并记录完整的路径信息，节点记录下一级节点信息和上一级节点信息。组网时，未入网节点在8个信道的辅频轮流发送申请组网命令，命令发送后立即切换到主频等待路由回复命令；路由在预设的频段使用辅频监听，当路由接收到节点的申请入网命令后，记录节点路径信息并在相应频段回复允许入网命令，子节点接收命令后记录通信频段及上、下级节点信息。节点入网后，只工作在预设频段，主频通信，辅频监听，不再发送申请组网命令。新增节点时，节点在8个信道的辅频轮流发送申请组网命令，命令发送后立即切换到主频等待路由回复命令；周围节点接收到申请入网命令后，使用辅频向上级节点发送新节点申请入网命令，逐级上报路由；路由接收到新节点申请入网命令后，记录节点路径信息并在相应频段回复允许入网命令。删除节点时，路由发送删除节点命令，并删除路由中该节点相关的路径记录；节点更新上、下级节点相关信息，被删除节点恢复为未入网节点。入网的节点每隔一段时间向上一级中继发送心跳包，并回复下一级节点的心跳包。如果上一级节点没有收到某个下一级节点的心跳包，并在呼叫无应答后确诊为该节点出现故障，报告给路由，路由按照新增该故障节点的所有子节点进行网络修复。I.应用新型的组网方式组建有效的无线网络。(I)建立一级中继设置工作信道后，路由启动组网。路由首先进入辅频监听状态，此时所有未入网节点均处于申请入网状态，轮流在8个信道的辅频发送申请入网命令，路由在辅频监听η分钟(路由默认为5，可在集中器操作界面中设置)，接收到节点申请入网命令后，直接将该节点存入Flash，作为一级中继，并回到主频发送允许入网命令，接收到节点的确认命令后，切换回辅频继续监听；节点在主频上收到允许入网命令后，记录上行路径，并停止发送申请入网命令。路由在30秒内无新增节点，或监听时间超时，路由回到主频，寻找2级中继。(2)建立二级中继一级中继建立后，路由使用主频向一级中继发送搜寻子节点命令，此命令为广播命令，所有一级中继切换到辅频开始搜寻下一级子节点(二级中继)，搜寻时间暂定5分钟，搜寻结束后，一级节点回到主频。搜寻时间结束后，路由使用主频通过点对点方式，向一级中继发送上报子节点命令，一级中继使用主频将自己的子节点上报，同时向子节点发送允许入网命令。，子节点回复确认。路由、一级中继节点和一级中继的下一级子节点(即二级节点)分别记录路径信息。路由依次记录上报路径，建立二级中继。 一级中继记录路由为该节点分配的下一级子节点。子节点记录自己的上一级中继。(3)其它低级别中继与二级中继建立过程相似。节点路径的选取遵循路径最短、信号最强、网络覆盖的子节点最多原则。2.新增节点、删除节点的增补组网。路由根据集中器发送的下载档案命令获取新增/删除节点的信息。(I)新增节点组网过程与建立中继相似。新增节点刚上电处于非组网状态，使用辅频发送申请组网命令。此时路由使用主频发送广播所有节点使用辅频寻找子节点，找到子节点后，等待发送上报子节点信息。在组网过程中，优先使用中继级别高的路径，即路径最短原则。路径最短原则可通过以下方式实现节点遇到低级中继向上级传输该节点能够访问到的子节点，则自动过滤，不向上继续传输，中继接收到的路径信息直接选择最优路径，主动上传给无线路由模块。(2)删除节点时，如果该节点是叶结点，无线路由模块删除该节点对应的路径即可；如果该节点是中继节点，中继级别是n，路由需要以该节点为中继的子节点进行增补组网。增补组网的过程是重新建立η级及以上级别中继，如果搜索不到这些子节点，上溯到建立n-Ι级及以上中继，依次类推，或者重新组网。3.节点故障的诊断和网络修复。节点入网后，每隔固定时间间隔发送心跳包与上一级节点联系，上一级节点收到心跳包后，给该节点发送心跳包回应。如果上一级节点在指定的时间间隔内没有收到该节点的心跳包，则开始呼叫该节点，没有收到回应后，确认为该节点出现故障，报告给路由进行网络修复。同时，该节点的下一级节点没有收到该节点的心跳包回应，重新回到申请入网状态。增补组网的过程和新增节点(处于申请入网状态的节点均视为新增节点)类似。以上所述仅为本实用新型的示例性实施例，凡在本实用新型的范围下进行的等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种具有多信道通信双频组网方式的无线智能集中器，其特征在于，控制集中器运行的CPU主控模块包括CPU、数据存储器、程序存储器元件；还包括集中器计量的电源管理模块与交流采样模块；SPI总线将采集的数据连接到CPU主控模块；RS485模块与下行电能表通过RS485总线连接，通过UART通信总线与CPU主控模块连接；红外通信频率为38KHz，通过UART总线与CPU主控模块连接；集中器的抄表与组网与无线路由模块相连，CPU主控模块与无线路由模块通过UART总线连接；Flash、FRAM存储器模块包括Flash、铁电数据存储方式，通过SPI总线与CPU主控模块连接。
2.根据权利要求I所述的一种具有多信道通信双频组网方式的无线智能集中器，其特征在于，所述集中器电源包括主电源和备用电源。
专利摘要一种具有多信道通信双频组网方式的无线智能集中器，涉及无线智能集中器，CPU主控模块包括CPU、数据存储器、程序存储器元件；还包括集中器计量的电源管理模块与交流采样模块；SPI总线将采集的数据连接到CPU主控模块；RS485模块与下行电能表通过RS485总线连接，UART通信总线与CPU主控模块连接；红外通信频率为38KHz，UART总线与CPU主控模块连接；集中器的抄表与组网与无线路由模块相连，CPU主控模块与无线路由模块通过UART总线连接；Flash、FRAM存储器模块包括Flash、铁电数据存储方式，通过SPI总线与CPU主控模块连接。这种新型的组网方式能够提高组网性能，保证抄读成功率。
文档编号G08C17/02GK202677601SQ201220299970
公开日2013年1月16日 申请日期2012年6月26日 优先权日2012年6月26日
发明者高新, 王占元, 张俊哲, 宋延林, 刘洋, 李永艳, 雷玉霞 申请人:沈阳时尚实业有限公司