纵向组网低功耗无线抄表系统的制作方法

本发明涉及一种无线采集表终端装置的系统，属于在楼宇内部构建一套可靠的无线采集表数据的领域。

背景技术：

如何将楼宇内部用户的各种表数据用无线信号传出来，目前多采用网格网、点与点间拉手形式传递数据，即每个点都是一个路由。该方式的问题是涉及横向无线通讯，由于无线对墙的穿透力有限，受房屋结构限制，即点与点间有多少层墙的限制。由于每个点都是路由形式，不能休眠，耗电大，无法使用电池长期工作。

在使用微功率无线模块进行楼宇内部各个住户间无线通讯时，受点与点间横向隔墙数量不确定限制，横向隔多层墙通信时常不可靠，无线信号极容易断点，造成故障。

在使用纵向点与点进行无线数据传输时，某点故障也可导致整个数据链断掉。

技术实现要素：

基于上述现有技术的不足，本发明采用纵向无线数据传输方式，采集家庭水表或其他数据。

本发明的技术方案为：

1、在N层楼的一个单元门内，无线信号数据集中器安装在第一层时的纵向组网低功耗无线抄表系统为：

当无线信号数据集中器安装在第一层走廊内时，无线表终端装置安装在每一楼层房间的同一纵向位置上。当无线信号数据集中器要采集所有层的无线表终端装置的数据时，无线信号数据集中器首先向第一层的无线表终端装置发送唤醒指令，无线表终端装置被换醒后经天线向第二层的无线表终端装置发送唤醒指令，再经其上的天线转发到第三层的无线表终端装置，以此类推，最后发送唤醒指令到顶层的无线表终端装置。此时顶层的无线表终端装置采集表读数，将采集指令和数据包反向传给下一层的无线表终端装置，之后进入休眠。该层的无线表终端装置同样采集表读数后，将采集指令和接收的顶层数据包及本层数据包一并传给再下一层的无线表终端装置，之后进入休眠。以此类推，最后一层的无线表终端装置获得了该单元门纵向所有的无线表终端装置的数据包，并传到无线信号数据集中器之后进入休眠，完成了1次纵向的数据采集。

2、在N层楼的一个单元门内，无线信号数据集中器安装在顶层时的纵向组网低功耗无线抄表系统为：

无线信号数据集中器安装在顶层走廊内，带有天线的无线表终端装置安装在每一楼层房间的同一纵向位置上。当无线信号数据集中器要采集所有层的无线表终端装置的数据时，与无线信号数据集中器安装在第一层的情况一致，无线信号数据集中器首先向顶层的无线表终端装置发送唤醒指令，无线表终端装置被换醒后经天线向下一层的无线表终端装置发送唤醒指令，再经其上的天线转发到再下一层的无线表终端装置。以此类推，最后发送唤醒指令到第一层的无线表终端装置。此时第一层的无线表终端装置采集表读数，将采集指令和数据包反向传给第二层的无线表终端装置，之后进入休眠。第二层的无线表终端装置同样采集表读数后，将采集指令和接收的数据包及本层数据包一并传给第三层的无线表终端装置，之后进入休眠，以此类推，最后顶层的无线表终端装置获得了该单元门纵向所有的无线表终端装置的数据包，并传到无线信号数据集中器之后进入休眠，完成了1次纵向的数据采集。

本发明的效果：

本发明采用纵向数据传输方式，点与点间只有楼层水泥板间隔，与房屋横向结构无关。其优点是不用考虑房屋结构因素，使施工便利，并解决了楼宇纵向无线数据传输断链问题，使无线传输可靠性大增。由于纵向无线节点传输完数据后，全部进入休眠状态，较无线网格网结构较大节约了电池能耗，功耗大大降低，在充分保证无线数据通讯可靠性的前提下，大大延长了电池的使用寿命有利于节点长期工作。工作人员可以不用到现场就能精确对无线表终端装置读数。

附图说明

图1是本发明水表抄表系统的无线信号数据集中器安装在第一层的组成示意图，

图2是本发明水表抄表系统的无线信号数据集中器安装在顶层的组成示意图，

图3是图1所示的水表抄表系统的跳过故障点工作示意图，

图4是图2所示的水表抄表系统的跳过故障点工作示意图，

附图标记：

1-无线表终端装置；2-无线信号数据集中器；3-GPRS通信模块；4-远程数据网络主站。

具体实施方式

本发明纵向组网低功耗无线抄表系统在N层楼的一个单元门的各部件结构与连接方法。参见图1-图4，以家庭水表数据采集为例：

(1)无线表终端装置1安装在1-N层楼的同一纵向位置的水表外壳上，无线表终端装置1内部有STM32F407VET6单片机、RF64无线通信模块和磁感应设备；

(2)无线信号数据集中器2安装在第一层或顶层的走廊内；

(3)GPRS通信模块3安装在与无线信号数据集中器2同第一层的走廊内，与无线信号数据集中器2有线连接；

(4)GPRS通信模块3与远程数据网络主站4无线连接。

无线表终端装置1由电池供电，采集各类表数据，无线表终端装置1之间、无线表终端装置1与无线信号数据集中器2之间使用433MHz频段进行无线通信。

1、以图1为例，无线表终端装置1和无线信号数据集中器2安装在第一层时，本发明的工作过程是：

(1)当无线信号数据集中器2要采集所有层的无线表终端装置1数据时，通过RF64无线方式向第一层的无线表终端装置1发出唤醒指令；

(2)第一层的无线表终端装置1被换醒后经天线向第二层的无线表终端装置1发送唤醒指令，再经其上的天线转发唤醒指令到第三层的无线表终端装置1，以此一层层类推，最后经顶层下面一层的无线表终端装置1的天线发送唤醒指令到顶层的无线表终端装置1。

(3)唤醒指令到达顶层的无线表终端装置1后，顶层的无线表终端装置1中的水表磁针、霍尔传感器、微处理器STM32F407VET6采集水表数据，然后将采集指令和数据包通过RF64无线方式反向传给下一层的无线表终端装置1，之后进入休眠状态；

(4)本层的无线表终端装置1中的水表磁针再通过霍尔传感器和微处理器STM32F407VET6采集本层水表数据后，将采集指令和接收的顶层数据包及本层数据包通过RF64无线方式一并传给再下一层的无线表终端装置1，其后也进入休眠状态。以此一层层类推，最后，第一层的无线表终端装置1获得了该单元门纵向所有的无线表终端装置1的数据包；

(5)第一层的无线表终端装置1再通过RF64用无线方式向无线信号数据集中器2发送所有水表的数据包，然后进入休眠状态，完成了一次纵向的数据采集；

(6)无线信号数据集中器2将所有水表的无线表终端装置1的数据包有线传输到GPRS通信模块3，GPRS通信模块3再将水表数据无线发送到远程数据网络主站4。

2、以图2为例，无线表终端装置1和无线信号数据集中器2安装在顶层时，本发明的工作过程是

(1)当安装在顶层的无线信号数据集中器2要采集所有层的无线表终端装置1数据时，通过RF64无线方式向顶层的无线表终端装置1发出唤醒指令；

(2)顶层的无线表终端装置1被换醒后经天线向下一层的无线表终端装置1发送唤醒指令，再经其上的天线转发到再下一层的无线表终端装置1，以此类推，最后发送唤醒指令到第一层的无线表终端装置1。

(3)到达第一层后，第一层的无线表终端装置1中的水表磁针、霍尔传感器、微处理器STM32F407VET6采集水表数据，然后将采集指令和数据包通过RF64无线方式反向传给第二层的无线表终端装置1，之后进入休眠状态；

(4)此层的无线表终端装置1中的水表磁针再通过霍尔传感器和微处理器STM32F407VET6采集本层水表数据后，将采集指令和接收的顶层数据包及本层数据包通过RF64无线方式一并传给第三层的无线表终端装置1，其后也进入休眠状态。以此一层层类推，最后，顶层的无线表终端装置1获得了该单元门纵向所有的无线表终端装置1的数据包；

(5)顶层无线表终端装置1再通过RF64用无线方式向无线信号数据集中器2发送所有水表的数据包，然后进入休眠状态，完成了1次纵向的数据采集；

(6)无线信号数据集中器2将所有水表的无线表终端装置1的数据包有线传输到GPRS通信模块3，GPRS通信模块3再将水表数据无线发送到远程数据网络主站4。

本发明在某层无线表终端装置1出现故障时，数据链路断掉，系统会自动跳过故障点继续采集数据，解决了无线纵向通讯断链问题，并能记录故障点本发明的断点故障。其处理工作过程是：

3、以图3为例，无线表终端装置1和无线信号数据集中器2安装在第一层，假设第二层的无线表终端装置1出现故障，第一层的无线表终端装置1不能向上传递唤醒指令；其工作过程是：

(1)此时第一层的无线表终端装置1将跳过第二层的无线表终端装置1，继续向上寻找第三层的无线表终端装置1，将唤醒指令传给此层的无线表终端装置1，这样，一层层向上传送唤醒指令，顶层下面一层的无线表终端装置1最后发送唤醒指令到顶层的无线表终端装置1；

(3)此时顶层无线表终端装置1采集表读数，并将采集指令和数据包反向传给下一层的无线表终端装置1，之后进入休眠；这样，第一层的无线表终端装置1采集表读数，并将所有的采集指令和数据包反向传给下一层的无线表终端装置1，之后进入休眠，直至反向传到第三层的无线表终端装置1；

(4)此层的无线表终端装置1接受到采集指令后，同样采集表读数后，无线表终端装置1寻找不到第二层的无线表终端装置1，此时第三层的无线表终端装置1将继续向下寻找到第一层的无线表终端装置1，再将采集指令和接收的所有上层的数据包、本层的数据包和第二层数据值0，一并传给第一层的无线表终端装置1；

(5)第一层的无线表终端装置1获得了纵向所有的无线表终端装置1的数据包，并传到无线信号数据集中器2之后进入休眠。

以上过程解决了无线数据链断点传输问题，直到维修人员查找故障解决。

4、以图4为例，无线表终端装置1和无线信号数据集中器2安装在顶层，假设第二层的无线表终端装置1出现故障，上面几层的无线表终端装置1不能向下传递唤醒指令；此时的系统会自动跳过故障点继续采集数据，解决了无线纵向通讯断链问题，并能记录故障点本发明的断点故障。其处理工作过程与上述过程的反向相同，此处不再赘述。