基于无线表计的集群型网络抄表方法及装置与流程

本发明涉及智能抄表领域，具体而言，涉及一种基于无线表计的集群型网络抄表方法及装置。

背景技术：

目前，无线抄表系统被广泛地应用于无线水表、无线燃气表、无线热表等的抄表应用中。现有的无线水表抄表系统中，集中器通过路由节点对系统中的水表节点进行广播抄表时，会存在水表节点在接收到多个路由节点发送的广播抄表命令的情况，而水表节点接收到广播抄表命令后都会返回数据，从而造成水表节点能量的浪费。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种基于无线表计的集群型网络抄表方法及装置，以有效地改善上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种基于无线表计的集群型网络抄表方法，应用于无线抄表系统。所述无线抄表系统包括集中器、路由节点以及表计节点，所述路由节点以及表计节点均与所述集中器连接。所述方法包括：所述集中器分别向每个路由群组中的路由节点发送第一抄表指令，所述路由群组包括一个所述路由节点和至少一个第一表计节点，所述第一表计节点为与该路由节点直接连接的表计节点中的至少一个，且一个所述第一表计节点对应于一个所述路由群组；所述集中器接收每个路由群组中的路由节点上报的抄表数据，其中，所述抄表数据为该路由群组中的第一表计节点返回的抄表数据。

第二方面，本发明实施例还提供了一种基于无线表计的集群型网络抄表方法，应用于无线抄表系统。所述无线抄表系统包括集中器、路由节点以及表计节点，所述路由节点以及表计节点均与所述集中器连接。所述方法包括：所述路由节点接收到由所述集中器发送的第一抄表指令后，向该路由节点所在的路由群组中包括的第一表计节点发起广播抄表命令，其中，所述路由群组包括一个所述路由节点和至少一个所述第一表计节点，所述第一表计节点为与该路由节点连接的表计节点中的至少一个，且一个所述第一表计节点对应于一个所述路由群组；所述路由节点接收该路由节点对应的第一表计节点返回的抄表数据；所述路由节点将接收到的所述抄表数据上报至所述集中器。

第三方面，本发明实施例还提供了一种基于无线表计的集群型网络抄表装置，应用于无线抄表系统。所述无线抄表系统包括集中器、路由节点以及表计节点，所述路由节点以及表计节点均与所述集中器连接。所述装置运行于所述集中器，所述装置包括：第一发送模块以及第一数据接收模块。其中，第一发送模块，用于分别向每个路由群组中的路由节点发送第一抄表指令，所述路由群组包括一个所述路由节点和至少一个第一表计节点，所述第一表计节点为与该路由节点连接的表计节点中的至少一个，且一个所述第一表计节点对应于一个所述路由群组。第一数据接收模块，用于接收每个路由群组中的路由节点上报的抄表数据，其中，所述抄表数据为该路由群组中的第一表计节点返回的抄表数据。

第四方面，本发明实施例还提供了一种基于无线表计的集群型网络抄表装置，应用于无线抄表系统。所述无线抄表系统包括集中器、路由节点以及表计节点，所述路由节点以及表计节点均与所述集中器连接。所述装置运行于所述路由节点，所述装置包括：指令接收模块、第三数据接收模块以及上报模块。其中，指令接收模块，用于接收到由所述集中器发送的第一抄表指令后，向该路由节点所在的路由群组中包括的第一表计节点发起广播抄表命令，其中，所述路由群组包括一个所述路由节点和至少一个所述第一表计节点，所述第一表计节点为与该路由节点连接的表计节点中的至少一个，且一个所述第一表计节点对应于一个所述路由群组。第三数据接收模块，用于接收该路由节点对应的第一表计节点返回的抄表数据。上报模块，用于将接收到的所述抄表数据上报至所述集中器。

相比于现有技术，本发明实施例提供的基于无线表计的集群型网络抄表方法及装置，通过集中器分别向每个路由群组中的路由节点发送第一抄表指令，并接收每个路由群组中的路由节点上报的抄表数据。由于一个第一表计节点对应于一个路由群组，因此，每个第一表计节点均响应于其所在路由群组内的路由节点发送的广播抄表命令返回抄表数据，这样能够有效地避免表计节点的多次抄表响应，减少能耗，延长表计节点的电池使用寿命。

进一步的，上述的路由节点接收该路由节点对应的第一表计节点返回的抄表数据的步骤，包括：所述路由节点接收与该路由节点对应的第一表计节点根据所述广播抄表命令返回的抄表数据；判断所述路由节点对应的表计节点管理表中是否存在未抄读成功的第一表计节点；若存在未抄读成功的第一表计节点，则向所述未抄读成功的第一表计节点发送抄表命令，并接收所述未抄读成功的第一表计节点返回的抄表数据。这样使得路由节点不仅具有数据采集功能，还具有表计档案管理功能，可以判断出该路由节点所在路由群组内哪些表计节点已经抄回数据，哪些表计节点没有抄回数据，有利于提高抄表成功率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的无线抄表系统的结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的一种具体的无线抄表系统的结构示意图；

图3示出了本发明第一实施例提供的一种基于无线表计的集群型网络抄表方法的方法流程图；

图4示出了本发明第一实施例提供的另一种基于无线表计的集群型网络抄表方法的方法流程图；

图5示出了本发明第一实施例提供的自动组网步骤的步骤流程图；

图6示出了本发明第一实施例提供的一种路由节点链路图；

图7示出了图6中路由节点与集中器之间的目标通信路径示意图；

图8示出了图5中步骤s102的步骤流程图；

图9示出了图5中步骤s103的步骤流程图；

图10示出了图1提供的无线抄表系统的组网结果示意图；

图11示出了本发明第二实施例提供的一种基于无线表计的集群型网络抄表方法的流程图；

图12示出了本发明第三实施例提供的一种基于无线表计的集群型网络抄表装置的功能模块框图；

图13示出了本发明第四实施例提供的一种基于无线表计的集群型网络抄表装置的功能模块框图；

图14示出了图13中的第三数据接收模块的子模块框图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供了一种无线抄表系统10，该无线抄表系统10包括集中器100、至少一个路由节点200(图1中仅示出了一个)和多个表计节点300。路由节点200与集中器100通过网络410连接，表计节点300可以通过网络420与路由节点200连接，从而间接与集中器100连接。当然，表计节点300也可以直接通过网络410与集中器100连接。此外，路由节点200可以有多个，多个路由节点200之间也可以中继传输。本实施例中，路由节点200可以用于接收到集中器100发出的第一抄表指令后发起广播抄表命令，并向集中器100上报相应的表计节点300返回的抄表数据。例如，可以采用路由器作为路由节点200。表计节点300可以包括但不仅限于无线水表、无线燃气表、无线热表等中的一种或多种。

例如，如图2所示，上述无线抄表系统可以包括一个集中器j1，3个路由节点(l1、l2、l3)及8个表计节点(b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8)。上述的一个集中器、3个路由节点及8个表计节点之间的通信链路构成图2所示的网状关系。图2中的虚线表示通信链路。其中，集中器由市电供电，3个路由节点具备路由及数据采集功能。路由节点与集中器可相互通信，并且路由节点之间可中继传输。路由节点具有低功耗特性，可用大容量电池供电。表计节点具有计量功能，能与路由节点或是集中器节点进行点对点的无线通信。

本实施例提供的无线抄表系统10中，集中器100用于分别向每个路由群组中的路由节点200发送第一抄表指令。其中，所述路由群组包括一个路由节点200和至少一个第一表计节点300，所述第一表计节点300为与该路由节点200连接的表计节点300中的至少一个，且一个所述第一表计节点300对应于一个所述路由群组。

路由节点200用于接收到由所述集中器100发送的第一抄表指令后，向该路由节点200所在的路由群组中包括的第一表计节点300发起广播抄表命令；接收到该路由节点200对应的第一表计节点300返回的抄表数据后，将接收到的抄表数据上报至所述集中器100。

所述集中器100还用于接收每个路由群组中的路由节点200上报的抄表数据，其中，所述抄表数据为该路由群组中的第一表计节点300返回的抄表数据。

此外，本发明实施例还提供了一种基于无线表计的集群型网络抄表方法及装置，可应用于上述的无线抄表系统10，以有效地解决现有抄表系统中表计节点的多次抄表响应导致能量浪费、电池使用寿命短的问题。

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例提供的基于无线表计的集群型网络抄表方法及装置的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施例

图3示出了本发明第一实施例提供了一种基于无线表计的集群型网络抄表方法的流程图，请参阅图3，本实施例描述的是集中器100中的数据处理流程，所述方法包括：

步骤s110，所述集中器分别向每个路由群组中的路由节点发送第一抄表指令；

其中，路由群组包括一个路由节点和至少一个第一表计节点，第一表计节点为与该路由节点连接的表计节点中的至少一个，且一个第一表计节点对应于一个路由群组。

本实施例中，集中器可以采用轮询的方式向每个路由群组中的路由节点发送第一抄表指令。

路由节点接收到第一抄表指令后，向该路由节点所在的路由群组中包括的第一表计节点发起广播抄表命令。广播抄表命令中包括该路由节点所在的路由群组的群号和网络号。第一表计节点中预先配置所属路由群组的群组信息。本实施例中，群组信息可以包括但不限于网络号、群号、信道号、时隙号等。其中，路由群组的群号可以根据需要预先设置，例如，群号可以设置为该路由群组中路由节点的短地址。

此时，对于接收到广播抄表命令的表计节点来讲，会先获取该广播抄表命令中包括的网络号和群号。判断获取到的网络号及群号是否与该表计节点所在的路由群组的网络号和群号一致，当获取到的网络号与该表计节点所在的路由群组的网络号一致，且获取到的群号与该表计节点所在的路由群组的群号一致时，表示该表计节点接收到其所在路由群组的路由节点发送的广播抄表命令，即该表计节点为该路由群组包括的第一表计节点。只有接收到符合所在路由群组的网络号及群号的广播抄表命令时，即接收到广播抄表命令的表计节点为该路由群组包括的第一表计节点时，表计节点才会按时隙号向该路由节点上报抄表数据。

路由节点在接收到其所在路由群组包括的第一表计节点上报的抄表数据后，将该抄表数据上报给集中器。

步骤s120，所述集中器接收每个所述路由群组中的路由节点上报的抄表数据，其中，所述抄表数据为该路由群组中的第一表计节点返回的抄表数据。

集中器接收到所有路由群组中的路由节点上报的抄表数据后，则完成了对该集中器所在的无线抄表系统中所有表计节点的一次抄表。由于一个第一表计节点对应于一个路由群组，因此，每个第一表计节点均响应于其所在路由群组内的路由节点发送的广播抄表命令返回抄表数据。通过这种集群型网络抄表方式，这样能够有效地避免表计节点的多次抄表响应，减少能耗，延长表计节点的电池使用寿命。

进一步，考虑到一些表计节点也可以直接连接到集中器，因此，当存在表计节点直接连接到集中器时，本实施例提供的无线抄表系统中预先设置的群组，除了包括路由群组外，还可以包括集中器群组。集中器群组包括一个集中器和至少一个第二表计节点，且第二表计节点为与该集中器直接连接的表计节点中的至少一个。需要说明的是，对于无线抄表系统中包括的任意一个表计节点，均属于一个路由群组或一个集中器群组，即该表计节点要么为第一表计节点，要么为第二表计节点。此时，如图4所示，所述方法还包括步骤s130和步骤s140。

步骤s130，所述集中器向该集中器所在的集中器群组中包括的第二表计节点发送第二抄表指令。

其中，第二抄表指令即为表计节点能够侦听到的广播抄表命令。同理，广播抄表命令中包括有该集中器所在的集中器群组的网络号和群号。该集中器所在的集中器群组中包括的第二表计节点中预先配置有该集中器群组的群组信息。本实施例中，群组信息可以包括但不限于网络号、群号、信道号、时隙号等。其中，集中器群组的群号可以根据需要预先设置，例如，群号可以设置为该集中器群组中集中器的短地址。

此时，对于接收到广播抄表命令的表计节点来讲，其所在群组可能是路由群组，也可能是集中器群组，相应地，该表计节点可能是第一表计节点，也可能是第二表计节点。因此，该表计节点会先获取该广播抄表命令中包括的网络号和群号。判断获取到的网络号及群号是否与该表计节点所在的群组的网络号和群号一致。若该表计节点所在群组为路由群组，当获取到的网络号与该表计节点所在的路由群组的网络号一致，且获取到的群号与该表计节点所在的路由群组的群号一致时，表示该表计节点接收到其所在路由群组中的路由节点发送的广播抄表命令，即该表计节点为该路由群组包括的第一表计节点。同理，若该表计节点所在群组为集中器群组，当获取到的网络号与该表计节点所在的集中器群组的网络号一致，且获取到的群号与该表计节点所在的集中器群组的群号一致时，表示该表计节点接收到其所在集中器群组中的集中器发送的广播抄表命令，即该表计节点为该集中器群组包括的第二表计节点。

只有接收到符合表计节点所在群组的网络号及群号的广播抄表命令时，表计节点才会按时隙号上报抄表数据。也就是说，当接收到的广播抄表命令为路由节点发起的广播抄表命令时，只有接收到该广播抄表命令的表计节点为该路由节点所在路由群组包括的第一表计节点时，该表计节点才会按时隙号向该路由节点上报抄表数据。当接收到的广播抄表命令为集中器发起的广播抄表命令时，只有接收到该广播抄表命令的表计节点为该集中器所在集中器组包括的第二表计节点时，该表计节点才会按时隙号向该集中器上报抄表数据。

步骤s140，所述集中器接收所述第二表计节点返回的抄表数据。

此时，当集中器除了接收到上述步骤s120中所述的每个路由群组中的路由节点上报的抄表数据外，还需要接收到该集中器所在集中器群组中包括的第二表计节点返回的抄表数据，才能完成对该集中器所在的无线抄表系统中所有表计节点的一次抄表。

需要说明的是，上述的步骤s110至步骤s140可以不以图4示出的顺序执行。但是，可以理解的是，步骤s110在步骤s120之前执行，步骤s130在步骤s140之前执行。

在本发明的优选实施例中，为了减少现场安置节点的工作量，优选通过自动组网的方式形成上述路由群组和集中器群组。此时，在执行步骤s110和步骤s130之前，需要先对无线抄表系统中包括的集中器、路由节点以及表计节点进行自动组网，形成上述的路由群组和集中器群组。

本实施例中，如图5所示，上述自动组网步骤可以包括以下步骤s101、步骤s102、步骤s103以及步骤s104。

步骤s101，所述集中器对所有所述路由节点进行路由组网，得到各个所述路由节点与所述集中器之间的目标通信路径。

本实施例中，路由组网的具体过程可以为：

集中器首先发送信标帧，位于该信标帧信号覆盖范围内的路由节点收到该信标帧后，会向集中器返回信标回应帧。需要说明的是，本实施例中，路由节点返回信标回应帧可以采用csma-ca(带冲突避让的载波侦听多址)机制。此时，若集中器中已存在有对应的邻居表时，对该邻居表进行更新，当集中器中不存在对应的邻居表时，构建该集中器的邻居表，并将此时回应信标帧的路由节点以及该路由节点与集中器之间的场强信息对应添加到邻居表中。其中，集中器对应的邻居表用于记录该集中器所在无线抄表系统中，与该集中器连接的路由节点的节点层次以及相应的场强信息。其中，与该集中器连接的路由节点的节点层次表现为每个路由节点与集中器之间的路径。

此后，集中器通过查询邻居表，遍历邻居表中的第一层路由节点，分别向第一层的各个路由节点发送信标广播命令帧，以使第一层的各个路由节点接收到信标广播命令帧后，发送信标帧。此时，接收到第一层的各个路由节点发送的信标帧的节点，除了集中器外，就是该路由节点的下一层路由节点。这些节点返回信标回应帧时同样可以采用csma-ca机制，并将该路由节点收到的该路由节点与其下一层路由节点之间的场强信息上报到集中器。集中器将第一层路由节点的下一层路由节点以及相应的场强信息添加到上述邻居表中，以更新该邻居表。

同理，集中器通过查询邻居表，遍历邻居表中的第二层路由节点，直至当前层路由节点发送信标帧后，回应该信标帧的节点均为该路由节点的上一层路由节点，则表示完成所有的路由节点遍历，并完成了该集中器对应的邻居表的更新。

例如，如图6所示的路由节点链路图中，虚线表示通信链路。集中器首先发送信标帧，路由节点l1、l3收到信标帧，同时回应信标帧，集中器记录收到的场强信息。此时，集中器收到的场强信息包括集中器与路由节点l1之间的场强信息以及集中器与路由节点l3之间的场强信息。集中器根据回应信标帧的路由节点以及相应的场强信息更新邻居表。需要说明的是，节点a与节点b之间的场强信息，包括节点b收到节点a发送的信号的场强值，以及节点a接收到节点b返回的信号的场强值。其中，场强值可以为信号强度值。

此后，集中器通过查询邻居表，遍历第一层路由节点(l1、l3)，集中器向路由节点l1发送信标广播命令帧，路由节点l1发送信标帧后，将收到路由节点l2、路由节点l3的信标回应帧，路由节点l1将收到的场强信息返回到集中器。路由节点l1收到的场强信息包括路由节点l1与l2之间的场强信息以及路由节点l1与l3之间的场强信息。

同理，集中器向路由节点l3发送信标广播命令帧，路由节点l3发送信标帧后，将收到路由节点l1的信标回应帧，路由节点l3将收到的场强信息按信标广播命令帧的路径返回到集中器。路由节点l3收到的场强信息包括路由节点l3与路由节点l1之间场强信息。进一步更新该集中器对应的邻居表，集中器完成第一层的路由遍历。

进一步，集中器通过查询邻居表，遍历第二层路由节点，此时，第二层路由节点仅包括路由节点l2。集中器向路由节点l2发送信标广播命令帧，路由节点l2发送信标帧后，将收到路由节点l1的信标回应帧，路由节点l2将收到的场强信息按信标广播命令帧的路径返回到集中器节点。由于回应路由节点l2发送的信标回应帧的路由节点仅有其上一层节点l1。因此，集中器完成所有的路由遍历。

集中器完成所有的路由遍历后，可以通过邻居表中记录的场强信息，计算出点对点的链路成本。并进一步计算出每个路由节点与集中器节点之间的路径的链路成本，并对该路由节点与集中器节点之间的路径的链路成本的大小进行排序，获取链路成本最小的路径作为集中器与该路由节点之间的目标通信路由。如图7所示，集中器j1与路由节点l1之间的目标通信路径为：集中器j1与路由节点l2之间的目标通信路径为：集中器j1与路由节点l3之间的目标通信路径为：图7中的实直线表示目标通信路径。

本实施例中，计算每个路由节点与集中器节点之间的路径前，需先计算该路径对应的节点与节点之间的链路成本的方式可以为：根据邻居表中记录的相应节点与节点之间的场强信息，查询预设的成本表，得到相邻节点之间的链路成本。预设的成本表中，预先设置有多个场强范围，每个场强范围对应于一个预设的成本值。其中，节点a与节点b的场强范围包括节点b收到节点a发送的信号的第一场强值范围，以及节点a接收到节点b返回的信号的第二场强值范围。因此，根据节点b收到节点a发送的信号的场强值所在的第一场强值范围，以及节点a接收到节点b返回的信号的场强值所在的第二场强值范围，即可以在成本表中查找到相应的成本值作为节点a与节点b之间的链路成本。当然，节点与节点之间的链路成本的计算方式可以根据需要预先设置，除了上述方式外，也可以采用其他计算方式。

进一步，计算每个路由节点与集中器节点之间的路径的链路成本的方式可以为：将路由节点与集中器节点之间的路径中对应的各节点之间的链路成本相加后，乘以预设的成本系数，即可以得到该路径的链路成本。例如，对于图7中所示的路径将的链路成本以及的链路成本相加后，乘以预设的成本系数，即可以得到路径的链路成本。当然，除了上述方式外，也可以采用其他计算方式，例如，也可以直接将将路由节点与集中器节点之间的路径中对应的各节点之间的链路成本的累加和，作为该路径的链路成本。

此时，集中器可以按照邻居表中各路由节点所在层次，分别对各个路由节点进行节点配置，配置的内容可以包含短地址、目标通信路径、信道号等。

步骤s102，所述集中器通过所述目标通信路径获取每个所述路由节点和与该路由节点连接的各个表计节点之间的链路成本，作为第一链路成本数据。

所有路由节点及表端节点在出厂时，默认的监听信道为公共信道。因此，表计节点入网之前，可以通过公共信道采集其抄表数据。为了获取与每个路由节点直接连接的表计节点，以便于进一步对这些表计节点进行入网配置。根据上述步骤s101获取到集中器与各路由节点之间的目标通信路径后，集中器可以采用公共信道广播抄表的方式获取与各路由节点直接连接的表计节点，并获取到每个所述路由节点和与该路由节点连接的各个表计节点之间的链路成本数据。此外，还可以获取到相应表计节点的抄表数据。

具体的，如图8所示，步骤s102可以包括以下步骤s201、步骤s202以及步骤s203。

步骤s201，所述集中器通过所述目标通信路径向每个所述路由节点发送第一探索抄表指令，以使该路由节点向与该路由节点连接的表计节点发起广播抄表命令。

其中，第一探索抄表指令为利用公共信道发送给各个路由节点的抄表指令，路由节点接收到第一探索抄表指令后，向与该路由节点直接连接的表计节点发起广播抄表命令，接收到该广播抄表命令的表计节点将返回抄表数据以及相应的场强信息。每个路由节点将接收到的表计节点返回抄表数据以及场强信息按照相应的目标通信路径返回至集中器。

需要说明的是，为了保证链路成本计算结果的准确性，路由节点可以在经过预设次数的公共信道广播抄表后，再将存储的与各表计节点之间的场强信息上报至集中器。其中，预设次数可以根据需要设置。具体的，路由节点首次根据接收到的第一探索抄表指令发起广播抄表命令后，接收并存储表计节点返回的场强信息，当下一次接收到表计节点返回的场强信息时，先将该场强信息与上一次存储的场强信息求平均值后，再将上一次存储的场强信息更新为该平均值，依次类推。经过多次公共信道广播抄表后，路由节点中存储的与各表计节点的场强信息已基本维持在相对稳定值，此时，再将路由节点中存储的与各表计节点之间的场强信息上报至集中器。

步骤s202，所述集中器接收每个所述路由节点上报的与该路由节点连接的表计节点的第一节点信息。

其中，第一节点信息包括抄表数据以及场强信息。需要说明的是，第一节点信息中包括的抄表数据为与该路由节点直接连接的表计节点通过公共信道返回的抄表数据，以便在组网过程中完成对无线抄表系统中各表计节点的抄表。第一节点信息中包括的场强信息为路由节点和与该路由节点连接的各个表计节点之间的场强信息。

步骤s203，所述集中器根据每个所述路由节点和与该路由节点连接的各个表计节点之间的场强信息，得到每个所述路由节点和与该路由节点连接的各个表计节点之间的链路成本，作为第一链路成本数据。

步骤s203的具体实施方式可以参照上述步骤s101中关于计算节点与节点之间的链路成本的计算方式，此处不再赘述。

步骤s103，所述集中器获取该集中器和与该集中器直接连接的各个表计节点之间的链路成本，作为第二链路成本数据。

同理，为了获取与集中器直接连接的表计节点，以便于进一步对这些表计节点进行入网配置。集中器可以采用公共信道广播抄表的方式获取与集中器直接连接的表计节点，并获取集中器和与该集中器直接连接的各个表计节点之间的链路成本数据。此外，还可以获取到这些与集中器直接连接的表计节点的抄表数据。

具体的，如图9所示，步骤s103可以包括以下步骤s301和步骤s302。

步骤s301，所述集中器向与该集中器直接连接的表计节点发送第二探索抄表指令，以接收该表计节点返回的第二节点信息。

其中，第二节点信息包括抄表数据以及所述集中器和与该集中器直接连接的各个表计节点之间的场强信息。

集中器发送的第二探索抄表指令即为集中器在公共信道发送广播抄表命令。需要说明的是，只有与该集中器直接连接的表计节点，即处于集中器的信号覆盖范围内的表计节点能够接收到该广播抄表命令。

集中器在公共信道发送广播抄表命令，能侦听到该广播抄表命令的表计节点可以按照csma-ca机制回应数据帧。所回应的数据帧中包括抄表数据以及对应表计节点接收到的广播抄表命令的场强值。集中器读取该数据帧即可以得到返回该数据帧的表计节点的抄表数据以及该表计节点与集中器之间的场强信息，也就是上述的第二节点信息。

步骤s302，所述集中器根据所述集中器和与该集中器直接连接的各个表计节点之间的场强信息，得到所述集中器和与该集中器直接连接的各个表计节点之间的链路成本，作为第二链路成本数据。

同理，步骤s302的具体实施方式可以参照上述步骤s101中关于计算节点与节点之间的链路成本的计算方式，此处不再赘述。

步骤s104，所述集中器根据预设的划分规则，对比所述第一链路成本数据和所述第二链路成本数据，将所有所述表计节点划分为第一表计节点和第二表计节点，并将每个所述第一表计节点与一个所述路由节点关联，形成所述路由群组，将所述第二表计节点与所述集中器关联，形成所述集中器群组。

根据上述分析，第一链路成本数据包括每个所述路由节点和与该路由节点连接的各个表计节点之间的链路成本。第二链路成本数据包括集中器和与该集中器直接连接的各个表计节点之间的链路成本。链路成本的值越大，说明链路成本越高，通信成功率也就越低。

本实施例中，预设的划分规则为：集中器对应于一个集中器群组，各个路由器分别对应于一个路由群组，一个表计节点被划分到一个路由群组或一个集中器群组。

具体的，对于既属于路由节点的下级子节点，又属于集中器的下级子节点的表计节点，比较该表计节点与所连接的路由节点之间的链路成本以及该表计节点与所连接的集中器之间的链路成本；由于与该表计节点连接的路由节点可以有一个或多个，当与所连接的路由节点之间的链路成本均大于或等于该表计节点与所连接的集中器之间的链路成本时，将该表计节点作为第二表计节点，划分到该集中器所在的集中器群组中，且与该集中器关联；当该表计节点与所连接的路由节点之间的链路成本中存在有链路成本小于该表计节点与所连接的集中器之间的链路成本时，将该表计节点作为第一表计节点，划分到链路成本最小的路由节点所在的路由群组中，且与该路由节点关联。

另外，对于属于多个路由节点的下级子节点的表计节点，将该表计节点作为第一表计节点，划分到链路成本最小的路由节点所在的路由群组中，且与该路由节点关联。对于仅属于一个路由节点的下级子节点的表计节点，将该表计节点作为第一表计节点，划分到该路由节点所在的路由群组中，且与该路由节点关联。对于仅属于集中器的下级子节点的表计节点，将该表计节点作为第二表计节点，划分到该集中器所在的集中器群组中，且与该集中器关联。

例如，在图2所示的无线抄表系统中，表计节点b2既属于集中器j1的子节点又属于路由节点l3的子节点，通过链路成本比对，集中器将表计节点b2划分到集中器j1的下级，即将表计节点b2作为第二表计节点，划分到集中器j1所在的集中器群组中。类似的，表计节点b5既属于路由节点l2的子节点又属于路由节点l3的子节点，假设表计节点b5与路由节点l2的链路成本小于与路由节点l3的链路成本，因此集中器j1将表计节点b5划分到路由节点l2的下级，即将作为第一表计节点，划分到路由节点l2所在的路由群组中。

另外，由于表计节点b1和表计节点b3仅与路由节点l1直接连接，表计节点b4仅与路由节点l2直接连接，表计节点b6、表计节点b7和表计节点b8仅与路由节点l3直接连接，因此，将表计节点b1和表计节点b3均作为第一表计节点划分到路由节点l1所在的路由群组中，将表计节点b4作为第一表计节点划分到路由节点l2所在的路由群组中，将表计节点b6、表计节点b7和表计节点b8作为第一表计节点划分到路由节点l3所在的路由群组中。

因此，如图10所示，图2所示的无线抄表系统可以被分为一个集中器群组jg1和三个路由群组(lg1、lg2和lg3)。图10中，虚直线表示通信链路，实直线表示路由节点l1、l2和l3与集中器j1之间的目标通信路径。集中器群组jg1包括集中器j1和表计节点b2；路由群组lg1包括路由节点l1、表计节点b1及表计节点b3；路由群组lg2包含路由节点l2、表计节点b4以及表计节点b5；路由群组lg3包括路由节点l3、表计节点b6、表计节点b7以及表计节点b8。

需要说明的是，集中器中形成集中器群组和路由群组后，还需要根据各个路由群组对所有路由节点进行配置，并根据集中器群组对集中器群组中包括的第二表计节点进行配置。

集中器发送第一配置信息至各个路由群组包括的路由节点，以配置该路由节点所管理的表计节点。第一配置信息包括该路由群组中包括的第一表计节点的地址信息，该路由群组对应的路由节点将负责抄表该路由群组内的所有第一表计节点。进一步的，路由节点接收到第一配置信息后，还需要对其所在路由群组内包括的所有第一表计节点进行配置，主要配置信息可以包括该路由群组的主网络号，群号，信道号，时隙号等。其中，群号可以根据需要设置，例如，可以为该路由群组中的路由节点的短地址。所配置的信道号为后续进行集群型网络抄表时的抄表信道的信道号。

另外，集中器还需要发送第二配置信息至该集中器所在的集中器群组中包括的所有第二表计节点。第二配置信息可以包括该集中器群组的主网络号，群号，信道号，时隙号等。其中，群号可以根据需要设置，例如，可以为该集中器群组中的集中器的短地址。

节点配置完成后，则完成组网，此时，路由节点和表计节点均已入网，形成一个集群型mesh网络。这种mesh网络有利于扩大集中器抄表指令的覆盖范围，可支持多级路由中继抄表，同时也满足一定实时性的远程开关阀功能。通过上述的节点配置，已入网的表计节点可以配置到相应的集群型抄表信道，上述步骤s110至步骤s140的集群型网络抄表过程中，所有入网的路由节点及表计节点将工作在该集群型抄表信道并完成抄表。

在本发明的其他实施例中，集中器群组和路由群组除了采用上述的自动组网方式设置外，也可以是手动配置的方式设置，即通过手动参数配置的方式为无线抄表系统中的集中器、各路由节点、各表计节点进行参数配置，从而形成上述的集中器群组和路由群组。例如，可以通过手持机配置路由节点及表计节点的网络号、抄表信道号以及所在群组的群号等。可以理解的是，相比于手动配置方式，采用上述的自动组网方式有利于减少现场安置节点的工作量，出厂的表计及路由节点直接安装后，路由节点及表计节点将由集中器自动分配网络号、信道号、群号等参数。

进一步的，为了节省路由节点及表计节点的能耗，本实施例中，集中器在路由节点中配置有表计节点管理表，用于管理该路由节点所在路由群组中包括的所有第一表计节点。具体的，路由节点根据集中器发出的第一抄表指令向该路由节点对应的第一表计节点发送广播抄表命令后，接收与该路由节点对应的第一表计节点返回的抄表数据；然后根据接收到的抄表数据判断该路由节点对应的表计节点管理表中是否存在未抄读成功的第一表计节点；若存在未抄读成功的第一表计节点，则向未抄读成功的第一表计节点发送抄表命令，并接收未抄读成功的第一表计节点返回的抄表数据。最后再将所有抄读成功的第一表计节点返回的抄表数据上报到集中器。这样使得路由节点不仅具有数据采集功能，还具有表计档案管理功能，可以判断出该路由节点所在路由群组内哪些表计节点已经抄回数据，哪些表计节点没有抄回数据，有利于提高抄表成功率。

此外，由于网络环境的变化，会存在一些表计节点无法成功抄读回数据的现象，从而造成表计节点离网。处于离网状态的表计节点的通信信道将回到公共信道。因此，为了提高抄表系统中网络的健壮性及抄表成功率，所述方法还包括网络维护步骤。具体的，该网络维护步骤可以包括：

路由节点向处于离网状态的表计节点发送网络维护命令，以使接收到该网络维护命令的表计节点返回抄表数据至该路由节点。需要说明的是，路由节点发送的网络维护命令是通过公共信道广播抄表命令，该无线抄表系统中已入网的表计节点当前监听的信道为上述集群型抄表信道，仅处于离网状态的表计节点有可能侦听到上述网络维护命令。

还需要说明的是，接收到该网络维护命令的表计节点，只判断该网络维护命令的网络号与该表计节点所在的网络号是否为同一个网络号，如果为同一网络号，表计节点则会按csma进制上报数据。

路由节点将处于离网状态的表计节点返回的抄表数据上报到集中器。当所述集中器接收到处于离网状态的表计节点返回的抄表数据时，根据该抄表数据以及预设的重配规则重新分配该表计节点所属的群组。例如，预设的重配规则可以为：对于处于离网状态的表计节点，比较上报该表计节点的抄表数据的路由节点的连续上报次数，重新将该表计节点配置到连续上报次数最多的路由节点所在的路由群组。

综上所述，本发明实施例提供的基于无线表计的集群型网络抄表方法，通过在集中器中预先配置集中器群组和路由群组，每个第一表计节点对应于一个路由群组，一个第二表计节点对应于一个集中器群组，使得每个第一表计节点均只响应于其所在路由群组内的路由节点发送的广播抄表命令返回抄表数据，每个第二表计节点均只响应于其所在集中器群组内的集中器发送的广播抄表命令返回抄表数据，这样能够有效地避免表计节点的多次抄表响应，减少能耗，延长表计节点的电池使用寿命。此外，本实施例还通过自动组网的方式形成集群型mesh网络，这种mesh网络有利于扩大集中器抄表指令的覆盖范围，可支持多级路由中继抄表，同时也满足一定实时性的远程开关阀功能。

第二实施例

图11示出了本发明第二实施例提供了一种基于无线表计的集群型网络抄表方法的流程图，请参阅图11，本实施例描述的是路由节点200中的数据处理流程，所述方法包括：

步骤s410，所述路由节点接收到由所述集中器发送的第一抄表指令后，向该路由节点所在的路由群组中包括的第一表计节点发起广播抄表命令；

其中，路由群组包括一个路由节点和至少一个第一表计节点，第一表计节点为与该路由节点连接的表计节点中的至少一个，且一个第一表计节点对应于一个路由群组。

步骤s420，所述路由节点接收该路由节点对应的第一表计节点返回的抄表数据；

步骤s430，所述路由节点将接收到的所述抄表数据上报至所述集中器。

进一步的，为了节省路由节点及表计节点的能耗，本实施例中，集中器在路由节点中配置有表计节点管理表，用于管理该路由节点所在路由群组中包括的所有第一表计节点。具体的，步骤s420包括：

所述路由节点接收与该路由节点对应的第一表计节点根据所述广播抄表命令返回的抄表数据；判断所述路由节点对应的表计节点管理表中是否存在未抄读成功的第一表计节点；若存在未抄读成功的第一表计节点，则向所述未抄读成功的第一表计节点发送抄表命令，并接收所述未抄读成功的第一表计节点返回的抄表数据。其中，路由节点对应的第一表计节点为该路由节点所在路由群组中包括的所有第一表计节点。

配置有表计节点管理表的路由节点，可以判断出该路由节点所在路由群组内哪些表计节点已经抄回数据，哪些表计节点没有抄回数据；如果通过一次广播抄表命令将路由群组内所有第一表计节点均抄回，路由节点将不进行第二次广播抄表，从而达到节省能耗的目的。而对于该路由节点发送广播抄表命令后没有成功抄读回来的第一表计节点，该路由节点将使用广播点名的方式对未抄读成功的第一表计节点进行抄表。需要说明的是，广播点名命令帧内包含有未抄读成功的第一表计节点的短地址。广播点名命令帧能针对性的抄读第一表计节点，提高抄表成功率。

此外，由于网络环境的变化，会存在一些表计节点无法成功抄读回数据的现象，从而造成表计节点离网。处于离网状态的表计节点的通信信道将回到公共信道。因此，为了提高抄表系统中网络的健壮性及抄表成功率，所述方法还包括网络维护步骤。具体的，该网络维护步骤可以包括：

路由节点向处于离网状态的表计节点发送网络维护命令，以使接收到该网络维护命令的表计节点返回抄表数据至该路由节点；路由节点将处于离网状态的表计节点返回的抄表数据上报到集中器，以便集中器根据处于离网状态的表计节点返回的抄表数据以及预设的重配规则重新分配该表计节点所属的群组。网络维护步骤的具体过程可以参照上述第一实施例中的相应描述，此处不再赘述。

第三实施例

图12示出了本发明第三实施例提供的基于无线表计的集群型网络抄表装置的功能模块框图。本发明第三实施例提供的基于无线表计的集群型网络抄表装置应用于上述无线抄表系统10，所述无线抄表系统包括集中器100、路由节点200以及表计节点300，所述路由节点200以及表计节点300均与所述集中器100连接。本实施例提供的基于无线表计的集群型网络抄表装置20运行于集中器100，用于实现第一实施例提出的基于无线表计的集群型网络抄表方法。请参阅图12，本实施例提供的基于无线表计的集群型网络抄表装置20包括：第一发送模块22以及第一数据接收模块23。

其中，第一发送模块22，用于分别向每个路由群组中的路由节点发送第一抄表指令，所述路由群组包括一个路由节点和至少一个第一表计节点，所述第一表计节点为与该路由节点连接的表计节点中的至少一个，且一个所述第一表计节点对应于一个所述路由群组。

第一数据接收模块23，用于接收每个路由群组中的路由节点上报的抄表数据，其中，所述抄表数据为该路由群组中的第一表计节点返回的抄表数据。

进一步的，上述装置还包括：第二发送模块24和第二数据接收模块25。

第二发送模块24，用于向该集中器所在的集中器群组中包括的第二表计节点发送第二抄表指令，其中，所述集中器群组包括一个所述集中器和至少一个第二表计节点，且所述第二表计节点为与该集中器连接的表计节点中的至少一个；

第二数据接收模块25，用于接收所述第二表计节点返回的抄表数据。

进一步的，如图12所示，上述装置还包括：组网模块21。所述组网模块21用于：对所有所述路由节点进行路由组网，得到各个所述路由节点与所述集中器之间的目标通信路径；通过所述目标通信路径获取每个所述路由节点和与该路由节点连接的各个表计节点之间的链路成本，作为第一链路成本数据；获取该集中器和与该集中器直接连接的各个表计节点之间的链路成本，作为第二链路成本数据；根据预设的划分规则，对比所述第一链路成本数据和所述第二链路成本数据，将所有所述表计节点划分为第一表计节点和第二表计节点，并将每个所述第一表计节点与一个所述路由节点关联，形成所述路由群组，将所述第二表计节点与所述集中器关联，形成所述集中器群组。

第四实施例

图13示出了本发明第四实施例提供的基于无线表计的集群型网络抄表装置的功能模块框图。本发明第四实施例提供的基于无线表计的集群型网络抄表装置应用于上述无线抄表系统10。所述无线抄表系统10包括集中器100、路由节点200以及表计节点300，所述路由节点200以及表计节点300均与所述集中器100连接。本实施例提供的基于无线表计的集群型网络抄表装置运行于路由节点200，用于实现第二实施例提出的基于无线表计的集群型网络抄表方法。请参阅图13，本实施例提供的基于无线表计的集群型网络抄表装置30包括：指令接收模块31、第三数据接收模块32以及上报模块33。

其中，指令接收模块31，用于接收到由所述集中器发送的第一抄表指令后，向该路由节点所在的路由群组中包括的第一表计节点发起广播抄表命令，其中，所述路由群组包括一个路由节点和至少一个第一表计节点，所述第一表计节点为与该路由节点连接的表计节点中的至少一个，且一个所述第一表计节点对应于一个所述路由群组。

第三数据接收模块32，用于接收该路由节点对应的第一表计节点返回的抄表数据。

上报模块33，用于将接收到的所述抄表数据上报至所述集中器。

进一步的，如图13所示，上述装置还包括：网络维护模块34。所述网络维护模块34用于：向处于离网状态的表计节点发送网络维护命令，以使接收到该网络维护命令的表计节点返回抄表数据至该路由节点；将处于离网状态的表计节点返回的抄表数据上报到集中器，以便集中器根据处于离网状态的表计节点返回的抄表数据以及预设的重配规则重新分配该表计节点所属的群组。

具体的，如图14所示，上述第三数据接收模块32可以包括：第一抄表子模块321、判断子模块322和第二抄表子模块323。

其中，第一抄表子模块321，用于接收与该路由节点对应的第一表计节点根据所述广播抄表命令返回的抄表数据；

判断子模322，用于判断所述路由节点对应的表计节点管理表中是否存在未抄读成功的第一表计节点；

第二抄表子模块323，用于若存在未抄读成功的第一表计节点，则向所述未抄读成功的第一表计节点发送抄表命令，并接收所述未抄读成功的第一表计节点返回的抄表数据。

第三实施例中各模块可以是由软件代码实现，可存储于集中器100的存储器内。而第四实施例中各模块也可以是由软件代码实现，可存储于路由节点200的存储器内。当然，以上各模块同样可以由硬件例如集成电路芯片实现。

本发明实施例所提供的基于无线表计的集群型网络抄表装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

另外，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本发明实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的连接或通信连接可以是直接连接，或是通过一些通信接口，装置或单元的间接连接或通信连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器100，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。