一种基于JRoute微功率无线自组网的电表集抄系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信技术领域,具体涉及一种基于JRoute微功率无线自组网的电表集抄系统及方法。
【背景技术】
[0002]微功率无线是一种低成本低功耗小体积,适用于短距离信息传输的无线通信方式。而自组网是一种通信方法,它可以让一组包含同样发送和接收类型的装置,组成一个网络,每个装置间都可以进行通信,并支持转发,让两个无法直接通信的装置可以借助其他装置的转发进行数据通信。微功率无线自组网是目前在短距离、多节点(装置)的通信环境中使用最多的通信方法。其优势在于:可以在任何时刻、任何地点快速构建起一个通信网络,并让网络中的任意两个节点都可以通过多跳的方式进行通信;各个节点都兼备独立路由和主机功能,设备之间地位是平等的,具有很强的鲁棒性和抗毁性;装置低成本低功耗小体积适合嵌入到其他的设备中,无需任何其他通信设置的配合,容易扩展应用。
[0003]微功率自组网技术因具有上述优势,被广泛的应用在智能电表的集抄系统上。然而国家批准计量用无线通信的频道间隔为200kHz,在智能电表集抄系统中的微功率无线自组网占用带宽为50_60kHz。
[0004]相对于200kHz频道间隔,微功率无线自组网的带宽较大且与其他频段之间的间隔较小,容易被周围其他的微功率无线自组网产品所干扰。且当信道间隔不大,通信带宽不小的情况下,不可能做到真正的隔离,所以信道间也存在干扰。此外,节点在网络中一旦受到信号干扰,就会降低自身的通信效率,而这种变化是不可预测的,具体的体现就是拓扑结构中代表节点的顶点增加或消失,代表无线信道的有向边增加或消失,节点通信的路径就会变得不固定,导致无法正常通信。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是:解决现有的应用在智能电表集抄系统的微功率无线自组网带宽过宽,且容易被干扰导致无法通信的问题。
[0006]为实现上述的发明目的,本发明提供了一种基于JRoute微功率无线自组网的电表集抄系统及方法。
[0007]依据本发明的第一方面,提供了一种基于JRoute微功率无线自组网的电表集抄系统,包括:
[0008]至少一个智能电表通过JRoute微功率无线自组网与控制所述至少一个智能电表的集中器相连;
[0009]至少一个所述集中器与控制所述至少一个集中器的主站相连;
[0010]其中,所述智能电表与集中器之间以及智能电表相互之间的数据传输带宽为预设带宽值。
[0011]优选地,所述预设带宽值为20kHz。
[0012]依据本发明的第二方面,提供了一种基于JRoute微功率无线自组网的电表集抄方法,其特征在于,应用在上述电表集抄系统上;
[0013]其中,所述智能电表与集中器之间以及智能电表相互之间采用JRoute微功率无线自组网中最佳路由方法以及优化的深度优先搜索方法进行目标节点的寻找;
[0014]所述优化的深度优先搜索方法,在深度优先搜索方法基础上,还包括:对无线网络路径的权重进行设置。
[0015]优选地,所述对无线网络路径的权重进行设置包括:
[0016]在所有搜索的路径中,将路径跳数大于预设跳数的路径排除;
[0017]在所述所有搜索的路径中,将路径信号强度的误码率为0的最小信号强度作为基准信号强度,令信号强度低于所述基准信号强度的路径的排序降低;
[0018]计算关键节点,存储不包含所述关键节点的路径作为备用路径。
[0019]优选地,所述对无线网络路径的权重进行设置,还包括:根据节点上电的运行时间以及节点稳定通信的时间设置所述无线网络路径的权重。
[0020]优选地,所述根据网络中节点上电的运行时间以及节点稳定通信的时间设置所述无线网络路径的权重,包括:
[0021]所述节点上电的运行时间将通过自定义协议由主节点读取;
[0022]所述节点稳定通信的时间为所述节点组网时的时间:
[0023]若所述节点发生通信异常,则所述节点稳定通信的时间被置为0 ;
[0024]若所述节点再次被网络发现或者通信正常,则开始计算所述节点稳定通信的时间。
[0025]优选地,所述优化的深度优先搜索方法,还包括,根据所述无线网络路径的权重判定链路质量;
[0026]链路质量的计算如下:
[0027]LQ = [KiX^X —KJ X [min (LR^ LR2,…LRn)/R] Xmin^, T2,…Tn)
[0028]其中,LQ为所述链路质量戽K2,…1为所述关键节点的系数,为通过所述关键节点的路径数与路径总数的比值;1^,LR2, ”.υ?η为所述节点的信号强度值;min(LR 1; LR2,…LRn)为路径中所有节点最低信号强度的值;R为常数,为当所述路径信号强度的误码率为0的临界值…!;为所述节点稳定通信的时间与所述节点上电的运行时间的比值;
-.Τη)为取路径中所述节点稳定通信的时间最小的值。
[0029]优选地,所述优化的深度优先搜索方法,还包括:
[0030]存储所述JRoute微功率无线自组网中两个节点中的若干条路径;
[0031]根据所述链路质量选择更优路径并迭代替换所述存储的两个节点中的若干条路径。
[0032]优选地,所述优化的深度优先搜索方法,还包括网络优化设置,其中,
[0033]当所述路径中节点的数据返回率低于90%时,根据预设的周期在闲时让所述JRoute微功率无线自组网重新组网并重新计算路由;
[0034]根据预设的周期在闲时让所述JRoute微功率无线自组网重新维护。
[0035]优选地,所述最佳路由方法,包括:
[0036]将路由表分散存储在每个节点中;
[0037]所述节点的路由表确定所述节点的若干条路由;
[0038]当任意一个所述节点通信失败时,将当前路径更换为不通过该节点的路径。
[0039]本发明提供了一种基于JRoute微功率无线自组网的电表集抄系统及方法。该系统基于JRoute微功率无线自组网通过窄带进行数据传输。相比于现有技术,本发明在保证通信速率的前提下,只利用20kHz的窄带即实现了各个节点之间的数据传输,减少了信道间的干扰。同时减少通信重试时间,增加网络通信成功率,从而提高通信效率,在个别极端干扰的情况下,仍能保持通信正常。此外,该系统采用JRoute微功率无线自组网中最佳路由方法以及优化深度优先搜索方法进行最佳路径的计算和选择,保证网络通畅,提高了通信效率。特别在集抄系统对通信的要求越来越高的今天,提高通信效率将有助于国网集抄系统的发展,方便实行阶梯电价、实时监控,有助于给输配电网络提供有力的数据支撑,优化调配电力资源。
【附图说明】
[0040]通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
[0041]图1是本发明第一实施例提供的一种基于JRoute微功率无线自组网的电表集抄系统不意图;
[0042]图2是本发明第一实施例提供的在频带中现有技术带宽与本实施例带宽对比示意图;
[0043]图3是本发明第二实施例提供的优化深度优先搜索方法示意图。
【具体实施方式】
[0044]下面结合附图和实施例,对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
[0045]实施例一
[0046]如图1所示,本实施例提供了一种基于JRoute微功率无线自组网的电表集抄系统,包括:智能电表、集中器以及主站。
[0047]其中,多个智能电表通过JRoute微功率无线自组网与控制多个智能电表的集中器相连;多个集中器通过GPRS、专网或光纤等方式与控制多个集中器的主站相连。
[0048]需要说明的是,JRoute微功率无线自组网为本发明自主研发的微功率无线通信方法。该通信方法包含了网络搜索算法、自组网算法、信号传输方式,其中信号传输方式特别的采用了窄带的通信方法。智能电表与集中器之间以及智能电表相互之间在JRoute微功率无线自组网的窄带中进行数据传输,数据传输的带宽为预设带宽值。优选地,预设带宽值为 20kHz。
[0049]通信带宽的大小,会决定信道容量,也就是信道在单位时间内可以传输的最大信号量,表示信道的传输能力。
[0050]按照奈奎斯特准则(Nyquiststability criter1n),如果间隔为 π/ω(ω =2 31 f