智能仪表的无线通信及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能仪表领域，特别是涉及一种智能仪表的无线通信及控制方法。
【背景技术】
[0002]随着物联网、传感器技术的不断发展，水表、气表、电能表、热能表等没有外部供电的智能仪表的远程抄表、远程智能管理、远程智能控制等功能越来越受到重视，无线通信技术将在这些智能仪表的远程控制管理中起到非常重要的作用。远程无线管理系统由主站管理系统、集中器、中继器和多个智能仪表组成，智能仪表由于没有持续的外部电能供应，这些智能仪表的远程管理、远程控制等只能依靠电池、太阳能电池板等提供供电，因此，在通信过程中，只有消耗极地的功耗，才能使电池等供电原件长期工作。
[0003]现有的无线通信技术，主要采用远程唤醒的方式，表端的无线模块连接在智能仪表的传感器上，用于采集智能仪表的各种信息并存储，大部分时间都处于睡眠状态，当传感器有信号进来时，模块被唤醒，并上传信息。模块虽大部分时间处于睡眠状态，但需要不间断的自动醒来，检测外界是否有唤醒信号，一旦检测到有唤醒信号，它将被唤醒，并执行相关操作。由于现有常用的唤醒法接收时间长，且智能仪表需要不间断自动检测是否有唤醒信号，导致功耗大。
[0004]进一步的，有些智能仪表不采用唤醒机制，而是定时自动向主站管理系统发送信息，这样虽然节省了功耗，但仍存在一些弊端:两个或两个以上仪表在发送信息时，容易出现信息碰撞，导致主站管理系统无法准确接收多个智能仪表的信息。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能仪表的无线通信及控制方法，解决现有技术无线通信时功耗大，多个智能仪表同时通信时易发生信息碰撞等问题。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:智能仪表的无线通信及控制方法，用于η个智能仪表与主站管理系统之间的交互通信及控制，智能仪表在设定条件下按上传时间段向主站管理系统发送信息。
[0007]所述设定条件包括智能仪表自动设定条件，所述上传时间段包括智能仪表自动上传时间段。
[0008]在智能仪表自动设定条件下，在智能仪表自动上传时间段内，智能仪表主动向主站管理系统发送自动上传信息，并将智能仪表自动上传时间段划分为η个时间片Tslrt，每只智能仪表对应一个固定的时间片Tslrt，每只智能仪表在其所对应的固定的时间片Tsl()t，向主站管理系统发送自动上传信息，其中，η为自然数。
[0009]所述设定条件还包括人工干预设定条件，所述上传时间段还包括第一人工干预上传时间段，在人工干预设定条件下，在第一人工干预上传时间段内，智能仪表实时向主站管理系统发送人工干预信息。
[0010]所述时间片τ—包括单次自动上传通信时间段和预留传输时间段，智能仪表在单次自动上传通信时间段主动向主站管理系统发送自动上传信息，单次自动上传通信时间段的长度为Tt，每个时间片Tsltrt的长度至少为时间T ,的m倍，即T slot^ mT t，m彡I。
[0011]所述单次自动上传通信时间段为时间片Tsltrt中的第m个时间T t。
[0012]所述预留传输时间段为时间片Tsltrt中的第I?m -1个时间T t。
[0013]所述设定条件还包括人工干预设定条件，所述预留传输时间段包括人工干预退避时间段，在人工干预退避时间段和单次自动上传通信时间段内，智能仪表不能向主站管理系统发送人工干预信息，此时所产生的人工干预信息延时等待发送。
[0014]所述人工干预退避时间段为时间片Tsltrt中的第m -1个时间T to
[0015]所述预留传输时间段还包括第二人工干预上传时间段，在人工干预设定条件下，在第二人工干预上传时间段内，智能仪表向主站管理系统发送人工干预信息。
[0016]所述第二人工干预上传时间段为时间片Tsltrt中的第I?m - 2个时间T t。
[0017]所述智能仪表自动设定条件包括智能仪表在设定时间内的自动上传、返回信息处理后的应答回传和智能仪表异常情况下的自动上传。
[0018]所述单次自动上传通信时间段包括智能仪表主动上传信息时间Tsl、智能仪表主动上传信息后的休眠时间Txl、智能仪表接收返回信息的接收时间?；、智能仪表处理返回信息的处理时间Tx2和智能仪表发送应答信息的返回时间T s2。
[0019]所述的智能仪表包括智能水表、智能燃气表、智能电能表和智能热能表。
[0020]本发明的有益效果是:
I)本发明将系统工作时间分为第一人工干预上传时间段、智能仪表自动上传时间段，并在智能仪表自动上传过程遇到人工干预时，实施人工干预退避上传。
[0021]2)在第一人工干预上传时间段，智能仪表在人工干预条件下，直接上传信息并进行通信，保证了通信的实时性，并且不会出现智能仪表主动冒泡上传信息的情况，减少甚至避免了碰撞问题，保证了通信的稳定和可靠；
3)在智能仪表自动上传时间段，冒泡排序后的智能仪表在分配的时间片内自动上传信息，一方面降低了功耗，另一方面解决了多个智能仪表无排序上传的碰撞问题，并且在自动上传后还能够接收系统指令，保证了与系统之间通信的实时性；
4)在智能仪表自动上传时间段，冒泡排序后的智能仪表在出现人工干预的情况时，通过人工干预退避上传，一方面保证了人工干预要求通信的及时性，另一方面，也避免了人工不定时干预上传引起的通信碰撞问题。
【附图说明】
[0022]图1为本发明智能仪表无线通信及控制方法的流程示意图；
图2为本发明智能仪表上传信息的上传时间段时序图；
图3为本发明智能仪表自动上传时间段的时序图；
图4为本发明智能仪表单次自动上传通信时间Tt的时序图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
[0024]如图1所示，本发明提出的一种智能仪表无线通信及控制方法，适用于η个智能仪表与主站管理系统之间的交互通信及控制，所述的智能仪表包括智能水表、智能燃气表、智能电能表和智能热能表，其中，η为自然数。
[0025]所述无线通信及控制方法包括以下步骤:
S1:智能仪表在设定条件下按上传时间段向主站管理系统上传信息；
52:智能仪表接收主站管理系统发出的返回信息；
53:智能仪表处理返回信息；
54:智能仪表向主站管理系统返回应答信息。
[0026]步骤SI所述的设定条件包括人工干预设定条件和智能仪表自动设定条件。
[0027]其中，人工干预条件具体的可包括:人工按下智能仪表上的查询按钮或对智能仪表进行断电、上电等操作。
[0028]智能仪表自动设定条件具体的可包括:智能仪表在设定时间内的自动上传、返回信息处理后的应答回传和智能仪表异常情况下的自动上传。所述智能仪表异常情况可包括:低电压状况、高电压状况、掉电状况和磁干扰状况等等。
[0029]如图2所示，图2为本发明智能仪表上传信息的上传时间段时序图，智能仪表向主站管理系统上传信息的上传时间段包括第一人工干预上传时间段和智能仪表自动上传时间段。
[0030]在人工干预设定条件下，在第一人工干预上传时间段内，智能仪表实时向主站管理系统发送人工干预信息。
[0031]在智能仪表自动设定条件下，在智能仪表自动上传时间段内，智能仪表主动向主站管理系统发送自动上传信息。
[0032]步骤SI中，当触发人工干预条件时，即发生人工按智能仪表查询按钮或者对智能仪表进行上电、断电等操作时，智能仪表向主站管理系统上传信息的上传时间段处于第一人工干预上传时间段，智能仪表不延时等待直接向主站管理系统发送人工干预信息。
[0033]步骤SI中，当触发智能仪表自动设定条件时，智能仪表向主站管理系统上传信息的上传时间段处于智能仪表自动上传时间段。
[0034]如图3所示，智能仪表向主站管理系统发送自动上传信息，采用冒泡排序上传方式，将智能仪表自动上传时间段划分为η个时间片Tsl()t，n ^ 1，时间片的数量η与智能仪表的数量η相同，每只智能仪表对应一个固定的时间片Tslrt，即η个智能仪表中，每只智能仪表在其所对应的固定的时间片Tsltrt,向主站管理系统发送自动上传信息。
[0035]所述时间片T—包括单次自动上传通信时间段和预留传输时间段，智能仪表在单次自动上传通信时间段主动向主站管理系统发送自动上传信息，单次自动上传通信时间段的长度为Tt，每个时间片Tsltrt的长度至少为时间T ,的m倍，即T slot^ mT t，m彡1，每个时间片Tslrt包括m个时间长度为T t的时间段。
[0036]设置预留传输时间段，以保证在实际应用中，智能仪表在智能仪表自动上传时间段内的信息传送过程，触发人工干预条件时，为人工干预情况下需要上传的信息预留足够的信息传输空间，进而避免相互之间的干扰，并提高智能仪表在人工干预条件下退避上传的信息交互的实时性。
[0037]设置预留传输时间段，一方面是为人工干预情况下需要上传信息时预留，另一方面为其他如为防止交叉覆盖的情况出现而预留，但并不局限于此两种情况。
[0038]所述预留传输时间段包括人工干预退避时间段，在人工干预退避时间段和单次自动上传通信时间段内，智能仪表不能向主站管理系统发送人工干预信息，此时所产生的人工干预信息延时等待发送。
[0039]所述预留传输时间段还包括第二人工干预上传时间段，在人工干预设定条件下，在第二人工干预上传时间段内，智能仪表向主站管理系统发送人工干预信息。