一种智能电表无线抄表系统的制作方法

本发明涉及计量表管理技术领域，具体涉及一种智能电表无线抄表系统。

背景技术：

传统的抄表收费方式基于人工进行抄表，存在的弊病越来越突出，入户难，管理费用高，抄表劳动强度大等问题越来越严重，改善现有的抄表收费方式也成了计量部门经营管理上的重要问题。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种智能电表无线抄表系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种智能电表无线抄表系统，包括计量表信息收集模块、通信模块和电表监控平台，所述计量表信息收集模块采集和发送计量表信息，通信模块将计量表信息收集模块发送的计量表信息传送至电表监控平台，所述电表监控平台用于对收到的计量表信息进行汇总、存储处理，并提供查询服务。

优选地，所述电表监控平台包括信息接收模块、信息分析处理模块、信息存储数据库、查询模块，所述信息接收模块、信息存储数据库与所述信息分析处理模块连接，所述查询模块与所述信息存储数据库连接。

优选地，所述的计量表信息收集模块基于无线传感器网络进行计量表信息的采集和发送，包括计量表监测节点、簇头节点和基站，其中计量表监测节点包括传感器单元、处理器单元、无线通信单元和能量供应单元，传感器单元用于采集计量表信息；处理器单元控制整个计量表监测节点的操作，存储处理采集的计量表信息；无线通信单元用于实现与其他计量表监测节点和基站之间的通信。

本发明的有益效果为：采用计量表信息收集模块、通信模块和电表监控平台相配合的形式，实现了计量表信息的自动获取，省时省力，且便于用户查询。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1本发明的结构框图；

图2是本发明电表监控平台的连接框图。

附图标记：

计量表信息收集模块1、通信模块2、电表监控平台3、信息接收模块10、信息分析处理模块20、信息存储数据库30、查询模块40。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1、图2，本实施例提供的一种智能电表无线抄表系统，包括计量表信息收集模块1、通信模块2和电表监控平台3，所述计量表信息收集模块1采集和发送计量表信息，通信模块2将计量表信息收集模块1发送的计量表信息传送至电表监控平台3，所述电表监控平台3用于对收到的计量表信息进行汇总、存储处理，并提供查询服务。

优选地，所述电表监控平台3包括信息接收模块10、信息分析处理模块20、信息存储数据库30、查询模块40，所述信息接收模块10、信息存储数据库30与所述信息分析处理模块20连接，所述查询模块40与所述信息存储数据库30连接。

优选地，所述的计量表信息收集模块基于无线传感器网络进行计量表信息的采集和发送，包括计量表监测节点、簇头节点和基站，其中计量表监测节点包括传感器单元、处理器单元、无线通信单元和能量供应单元，传感器单元用于采集计量表信息；处理器单元控制整个计量表监测节点的操作，存储处理采集的计量表信息；无线通信单元用于实现与其他计量表监测节点和基站之间的通信。

本发明上述实施例采用计量表信息收集模块1、通信模块2和电表监控平台3相配合的形式，实现了计量表信息的自动获取，省时省力，且便于用户查询。

优选地，计量表监测节点通过分簇路由协议确定簇头节点，簇内的计量表监测节点将采集的计量表信息发送至簇头节点，簇头节点汇聚簇内计量表监测节点发送的计量表信息后，转发至基站，进而由基站将计量表信息通过通信模块2发送至电表监控平台3；

优选地，所述的计量表监测节点通过分簇路由协议确定簇头节点，具体包括：

(1)设定各计量表监测节点成为簇头节点的初始化概率，确定簇头节点时，各计量表监测节点计算自身成为簇头节点的当前概率，设w(pi)表示计量表监测节点pi成为簇头节点的当前概率，w(pi)的计算公式为：

式中，w(pi)表示计量表监测节点pi成为簇头节点的当前概率，w(pi)为设定的计量表监测节点pi成为簇头节点的初始化概率，为计量表监测节点pi的剩余能量值，为计量表监测节点pi的第j个邻居节点的剩余能量值，为计量表监测节点pi的邻居节点数目，表示计量表监测节点pi的剩余内存，为计量表监测节点pi的第j个邻居节点的剩余内存，wmin为设定的最小概率阈值，max[·]表示取最大值函数；

(2)各计量表监测节点向其通信距离范围内的计量表监测节点交换成为簇头节点的当前概率值，若自身的当前概率值在其通信距离范围内的计量表监测节点中为最大，则竞选为簇头节点，并向通信距离范围内的计量表监测节点广播“任命簇头节点”消息；

(3)进行分簇，将簇头节点的非邻居节点作为普通节点并加入到合适的簇头节点所在的簇中，完成分簇操作。

本优选实施例在簇头节点选取的过程中，考虑了计量表监测节点的剩余能量和剩余内存，并基于概率选择合适的簇头节点，优化了簇头节点选取的过程，提高了分簇的效率；相对于现有技术中由各计量表监测节点直接发送计量表信息到基站的方式，本优选实施例能够相对节省计量表信息收集模块1的数据传输能耗，有效延长计量表信息收集模块1的无线传感器网络工作寿命。

优选地，簇头节点的邻居节点担任用于转发普通节点的计量表信息至簇头节点的中继节点，并作为备选簇头节点，当簇头节点满足下列簇头更新条件时，在对应的备选簇头节点中选择当前概率值最大的作为该簇的新簇头节点：

或者

式中，为簇头节点pa的剩余能量值，为簇头节点pa的第b个邻居节点的剩余能量值，为簇头节点pa具有的邻居节点数目，为簇头节点pa所在簇具有的计量表监测节点数目，g为设定周期内接收计量表信息的长度，单位为bit，u0是无线收发电路接收单位长度计量表信息的能耗，u1为簇头节点pa融合单位长度计量表信息的能耗，z为设定的比值阈值。

本优选实施例设定了簇头节点的更换策略，实现无线传感网络的定期维护，确保计量表信息稳当收集，提高无线传感器网络在计量表信息收集方面的稳定性，设定的更换策略能够避免簇头节点在所有计量表监测节点中轮换，从而节省簇头节点的更新能耗，进一步提高计量表信息收集模块1的工作效率。

优选地，将簇头节点的非邻居节点作为普通节点并加入到合适的簇头节点所在的簇时，具体执行：根据下列公式确定普通节点通信距离范围内的簇头节点的能力值，将普通节点加入到能力值最大的簇头节点所在的簇中：

式中，pk表示普通节点pl通信距离范围内的第k个簇头节点，pkv表示pk的第v个邻居节点，e(pk)表示pk的能力值，q(pl,pk)表示普通节点pl与pk间的距离，q(pl,pkv)表示普通节点pl与pkv间的距离，表示pk的剩余能量值，表示pkv的剩余能量值，表示pk具有的邻居节点数目，qt为设定的距离阈值，ut为设定的能量阈值。

本优选实施例普通节点对簇头节点的选择根据簇头节点的能力值确定，考虑了簇头节点及其邻居节点(即中继节点)的剩余能量，能够确保选择的簇头节点及其邻居节点的剩余能量能够传输普通节点的计量表信息，相对于现有技术中仅仅通过最短路径来选择簇头节点的方式，能够避免部分计量表信息的丢失，保障计量表信息的合理传输，为智能电表无线抄表系统的有效运作奠定良好的基础。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。