一种基于无线传感器网络的远程智能抄表系统的制作方法

本发明涉及计量表管理技术领域，具体涉及一种基于无线传感器网络的远程智能抄表系统。

背景技术：

随着人们生活水平的不断提高，广大住户对住宅环境、物业管理水平的要求也日益提高。对供水、供电、供气等部门来说，传统的抄表收费方式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，本发明提供一种基于无线传感器网络的远程智能抄表系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种基于无线传感器网络的远程智能抄表系统，包括无线传感器网络收发模块、公共通信模块和计量表数据管理中心，所述无线传感器网络收发模块采集和发送计量表数据，公共通信模块将无线传感器网络收发模块发送的计量表数据传送至计量表数据管理中心，所述计量表数据管理中心用于对收到的计量表数据进行汇总、存储处理，并提供查询服务。

本发明的有益效果为：采用无线传感器网络收发模块、公共通信模块和计量表数据管理中心相配合的形式，实现了计量表数据的自动获取，数据传输效率高，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是本发明计量表数据管理中心的连接框图。

附图标记：

无线传感器网络收发模块1、公共通信模块2、计量表数据管理中心3、数据接收模块10、数据处理模块20、数据存储模块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基于无线传感器网络的远程智能抄表系统，包括无线传感器网络收发模块1、公共通信模块2和计量表数据管理中心3，所述无线传感器网络收发模块1采集和发送计量表数据，公共通信模块2将无线传感器网络收发模块1发送的计量表数据传送至计量表数据管理中心3，所述计量表数据管理中心3用于对收到的计量表数据进行汇总、存储处理，并提供查询服务。

优选地，所述计量表数据管理中心3包括数据接收模块10、数据处理模块20、数据存储模块30、查询模块40，所述数据接收模块10、数据存储模块30与所述数据处理模块20连接，所述查询模块40与所述数据存储模块30连接。

优选地，所述的无线传感器网络收发模块1包括多个计量表监测节点和一个基站，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数据；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数据；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无线传感器网络收发模块1、公共通信模块2和计量表数据管理中心3相配合的形式，实现了计量表数据的自动获取，数据传输效率高，且便于用户查询。

优选地，所述的计量表监测节点分为普通监测节点和支配监测节点，普通监测节点周期性地向支配监测节点发送采集的计量表数据，支配监测节点接收普通监测节点发送的计量表数据并初步融合计量表数据后向基站传送，其中将计量表监测节点分为普通监测节点和支配监测节点时，具体执行：

(1)按照下列公式确定各计量表监测节点的支配能力值：

式中，h(qi)表示第i个计量表监测节点qi的支配能力值，为qi在设定时间段正常工作的概率，表示qi的初始能量值，kq表示设置于煤矿瓦斯监测区域内的计量表监测节点数目，为qi的邻居节点数目，为qi的第j个邻居节点具有的邻居节点数目，为qi的通信半径，rt为设定的通信半径阈值，a1、a2、a3、a4为设定的权值系数；

(2)若计量表监测节点的支配能力值满足下列条件，则将该计量表监测节点作为候选支配监测节点，将支配能力值不满足下列条件的计量表监测节点作为普通监测节点：

式中，h(qij)为qi的第j个邻居节点的支配能力值；

(3)对于所有的候选支配监测节点，计算两两候选支配监测节点之间的距离，若该距离小于设定的距离阈值，则从对应的两个候选支配监测节点中选择支配能力值最小的作为普通监测节点，剩余的候选支配监测节点作为支配监测节点。

本优选实施例进行普通监测节点和支配监测节点的划分时，首先确定支配能力值符合条件的候选支配监测节点，再从中剔除距离较近的候选支配监测节点，最终确定支配监测节点，使得选出的支配监测节点之间具有一定的距离且支配监测节点本身具有较为优异的性能，整体上优化了支配监测节点的规模，从而能够在保证计量表数据收集需求的前提下降低无线传感器网络收发模块1的通信开销，减少远程智能抄表系统的工作能耗。

优选地，当支配监测节点失效时，无线传感器网络收发模块1从失效的支配监测节点的通信范围内的计量表监测节点中选择合适的计量表监测节点替代该失效的支配监测节点，具体包括：

(1)进行普通监测节点和支配监测节点的划分后，支配监测节点按照下列公式获取其通信范围内的计量表监测节点的替代优选值：

式中，qxy表示支配监测节点qx的通信范围内的第y个计量表监测节点，h(qxy)表示qxy的替代优选值，表示qxy的剩余能量值，mqx为在支配监测节点qx通信范围内计量表监测节点数目，为支配监测节点qx的邻居节点数目，m(qx∩qxy)表示qxy与qx的邻居节点集合中具有共同的邻居节点的数目，为qxy的通信半径，为qx的通信半径，为qxy在设定时间段正常工作的概率，b1、b2、b3、b4为设定的权值系数；

(2)支配监测节点根据替代优选值由大到小的顺序对其通信范围内的计量表监测节点进行排序，形成备选支配监测节点列表；

(3)当支配监测节点失效时，从对应的备选支配监测节点列表中选择第一个计量表监测节点作为新的支配监测节点。

本优选实施例能够在支配监测节点失效时，从备选支配监测节点列表中，选择与失效的支配监测节点性能更接近的计量表监测节点动态更替失效的支配监测节点，从而动态地维护和更新无线传感器网络收发模块1的网络通信链路，提高了远程智能抄表系统在计量表数据传输方面的可靠度。

优选地，普通监测节点采集计量表数据后，周期性地向支配监测节点发送采集的计量表数据，具体包括：

(1)普通监测节点采集计量表数据后，按照下列公式确定普通监测节点通信范围内的支配监测节点接收该计量表数据的概率：

式中，表示普通监测节点qr通信范围内的第λ个支配监测节点qλ接收计量表数据的概率，表示qλ的剩余能量值，表示qλ的第ρ个邻居支配监测节点的剩余能量值，表示qλ的邻居支配监测节点的数目，表示qr的邻居支配监测节点的数目，d(qλ,qr)表示普通监测节点qr到qλ之间的距离；

(2)在通信范围内的支配监测节点中，普通监测节点选择概率最大的支配监测节点发送计量表数据。

本优选实施例中，普通监测节点将采集的计量表数据根据支配监测节点接收该计量表数据的概率发送到概率最大的支配监测节点上，能够避免因为每次将计量表数据发送至同一个支配监测节点而集中消耗同一个支配监测节点的能量，从而均衡了各个支配监测节点的能量消耗，延长了无线传感器网络收发模块1的生命周期。

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。