专利名称：远程智能抄表系统及方法
技术领域：
本发明属于流体、气体、电流计量表管理技术领域，特别是涉及一种能够利用无线传感器网络采集、处理、传输计量表信息的远程智能抄表系统及方法。
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。
现有的远程智能抄表系统从通讯方式上分主要有专线通讯、载波通讯和固定电话通讯等，专线通讯安装复杂，后期维护和维修费用大，载波通讯的信号质量和抗干扰能力比较差，数据传输质量不高，而且他们都要配备复杂的编码和译码电路以实现用户的区分，增加了系统的故障因素，降低了系统的可靠性。
基于IEEE 802.15.4的无线传感器网络由于廉价、简单、低功耗、低数据传输速率(250Kbit/s)以及工作在免申请的ISM(工业、科学和医疗)频段的特点，在自动控制、环境监测等领域得到了广泛应用，因此，研究一种基于无线传感器网络的、科学的抄表系统和方法，将是有效解决水、气、电等资源管理的措施之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能利用无线传感器网络和公共通讯网络对计量表的信息进行远程采集、处理、传输的远程智能抄表系统及方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现它主要由传感器节点网络、公共通讯网络和管理控制中心三部分组成，其特征在于所述传感器节点网络能够采集和发送计量表数据，公共通讯网络能够将传感器节点网络发送的数据传递给管理控制中心，管理控制中心对收到的数据信息进行汇总处理，存入数据库，并提供各种方式的查询服务，所述的传感器节点网络由用户计量表目标节点和基站节点组成，每个用户计量表上的目标节点构成了一个由基站节点控制的子网。
由于本发明采用传感器节点网络与公共通讯网络和管理控制中心相配合的形式，实现了计量表数据的自动获取，而且具有投资省、数据传输效率高、可靠性好，方便用户查询等优点，是一种有利于对各类计量表实行科学管理的远程智能抄表系统。
图1为远程智能抄表系统的工作原理示意2为远程智能抄表系统的结构示意图。
图3为远程智能抄表系统目标节点结构示意图。
图4为远程智能抄表系统基站节点结构示意图。
图5为远程智能抄表系统的传感器节点网络工作流程图。
附图标号说明1-传感器节点网络、2-公共通讯网络、3-管理控制中心、4-目标节点、5-基站节点、6-能量供应单元、7-传感器单元、8-处理器单元、9-无线通信单元、10-接口设备、11-后台服务器、12-计量表
具体实施例方式
参照图1和图2本发明所述的远程智能抄表系统主要由传感器节点网络1、公共通讯网络2和管理控制中心3三部分组成，所述传感器节点网络1能够采集和发送计量表12数据，公共通讯网络2能够将传感器节点网络1发送的数据传递给管理控制中心3，管理控制中心3对收到的数据信息进行汇总处理，存入数据库，并提供各种方式的查询服务，所述的传感器节点网络1由用户计量表12上的目标节点4和基站节点5组成，每个用户计量表12上的目标节点4构成了一个由基站节点5控制的子网。目标节点4经由公共通讯网络2和无线传感器网络接收管理控制中心3发送的命令，开始采集本地计量表12的信息，并对采集到的信息进行处理，然后通过IEEE 802.15.4直接扩频调制技术将采集到的数据信息转发给基站节点5，基站节点5能将数据信息传送到管理控制中心3。
如图1所示，所述的目标节点4包括传感器单元7、处理器单元8、无线通信单元9和能量供应单元6，传感器单元7能够采集计量表12的信息，并将采集的信息转换成数字信息；处理器单元8控制整个传感器节点4的操作，存储处理采集的数据信息；无线通信单元9与其他目标节点4和基站节点5之间进行通信，交换控制消息和收发采集数据信息；所述的基站节点5都有一定容量的内存，可在基站节点5与管理控制中心3失去连接的情况下，接收并暂存来自目标节点4的数据信息，确保数据信息的安全传输。
参照图3，所述目标节点4结构上包括传感器、AC/DC变换电路、微处理器、存储器、无线收发器、电源几个部分，所述微处理器与传感器、存储器、无线收发器相连接，所述传感器安装在计量表12上，感应采集表的数据，并通过AC/DC变换电路转换为数字信息，然后传送给微处理器，微处理器对该信息进行处理后存入与之相连的存储器，同时通过无线收发器发送接收信息；所述电源与传感器、微处理器、存储器、无线收发器相连接，提供节点正常运行所需的能量。
参照图4，所述基站节点5结构上包括微处理器、存储器、无线收发器、电源和无线通讯模块几个部分，所述微处理器与无线收发器、存储器相连接，无线收发器接收本网络中目标节点4传来的信息，经由微处理器处理后存入存储器，同时通过无线通讯模块(如GPRS模块)与远端的管理控制中心3进行交互式通信；所述电源与微处理器、无线收发器、存储器、无线通讯模块相连接，提供节点正常运行所需的能量。
参照图5本发明所述的远程智能抄表方法包括配置和执行任务代码、目标节点4数据采集处理、本地数据传输存储、数据的远程传输和数据的接收与处理步骤，各步骤的具体内容如下(1)配置和执行任务代码步骤S3-1和S3-2，基站节点5接收管理控制中心3通过公共通讯网络2传送来的命令，并对命令进行校验，如检验失败，则丢弃该命令信息；校验成功，则进入下一步骤；步骤S3-3和S3-4，基站节点5对校验成功的命令进行解析，并向目标节点4传输管理控制中心3的命令；(2)目标节点4数据采集处理步骤S3-5和S3-6，目标节点4接收命令，开始采集数据——通过其上的传感器单元7采集计量表12的数据并经由AC/DC变换后转换为数字信息，再将数字信息导入处理器单元8进行存储与处理；
步骤S3-7，各目标节点4在进行数据采集的同时，计时器开始计时，如目标节点4采集数据的时间超过设定时间，则返回步骤S3-6，重新采集数据，如返回的次数超过三次，则放弃本次数据采集操作；如按时完成数据采集，则进入下一步骤；(3)本地数据传输存储步骤S3-8，各目标节点4连接基站节点5，并将采集到的数据信息经由无线传感器网络发送回基站节点5；如不能连接上，则通过其他节点多跳通信，将数据信息传送给基站节点5；步骤S3-9，基站节点5接收目标节点4发送来的数据信息，进行存储处理；(4)数据的远程传输步骤S3-10，基站节点5将接收到的数据信息通过公共通讯网络2传送到管理控制中心3，一轮的信息采集工作即结束；(5)数据的接收与处理管理控制中心3通过专用的接口设备10将接收到的数据信息读取到后台服务器11中，进行汇总处理，采集到的数据信息存放到管理控制中心3的数据库中，以提供查询服务。
权利要求
1.一种远程智能抄表系统，主要由传感器节点网络、公共通讯网络和管理控制中心三部分组成，其特征在于所述传感器节点网络能够采集和发送计量表数据，公共通讯网络能够将传感器节点网络发送的数据传递给管理控制中心，管理控制中心对收到的数据信息进行汇总处理，存入数据库，并提供各种方式的查询服务。
2.根据权利要求1所述的远程智能抄表系统，其特征在于所述传感器节点网络由用户计量表目标节点和基站节点组成，每个用户计量表上的目标节点构成了一个由基站节点控制的子网。
3.根据权利要求1所述的远程智能抄表系统，其特征在于所述目标节点经由公共通讯网络和无线传感器网络接收管理控制中心发送的命令，开始采集本地计量表的信息，并对采集到的信息进行处理，通过IEEE 802.15.4直接扩频调制技术将采集到的数据信息转发给基站节点，基站节点能将数据信息传送到管理控制中心。
4.根据权利要求1所述的远程智能抄表系统，其特征在于所述目标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，传感器单元能够采集计量表的信息，并将采集的信息转换成数字信息；处理器单元控制整个传感器节点的操作，存储处理采集的数据信息；无线通信单元与其他目标节点和基站节点之间进行通信，交换控制消息和收发采集数据信息；所述的基站节点都有一定容量的内存，可在基站节点与管理控制中心失去连接的情况下，接收并暂存来自目标节点的数据信息，确保数据信息的安全传输。
5.根据权利要求1或2所述的远程智能抄表系统，其特征在于所述目标节点结构上包括传感器、AC/DC变换电路、微处理器、存储器、无线收发器、电源几个部分，所述微处理器与传感器、存储器、无线收发器相连接，所述电源与传感器、微处理器、存储器、无线收发器相连接。
6.根据权利要求1或2所述的远程智能抄表系统，其特征在于所述基站节点结构上包括微处理器、存储器、无线收发器、电源和无线通讯模块几个部分，所述微处理器与无线收发器、存储器相连接，所述电源与微处理器、无线收发器、存储器、无线通讯模块相连接。
7.根据权利要求1所述的远程智能抄表系统，其特征在于所述抄表系统方法包括配置和执行任务代码、传感器节点数据采集处理、本地数据传输存储、数据的远程传输和据的接收与处理步骤。
8.根据权利要求7所述的远程智能抄表系统方法，其特征在于所述配置和执行任务代码步骤的具体内容为步骤S3-1和S3-2，基站节点接收管理控制中心通过公共通讯网络传送来的命令，并对命令进行校验，如检验失败，则丢弃该命令信息；校验成功，则进入下一步骤；步骤S3-3和S3-4，基站节点对校验成功的命令进行解析，并向目标节点传输管理控制中心的命令。
9.根据权利要求7所述的远程智能抄表系统方法，其特征在于所述目标节点数据采集处理步骤是步骤S3-5和S3-6，目标节点接收命令，开始采集数据——通过其上的传感器单元采集计量表的数据并经由AC/DC变换后转换为数字信息，再将数字信息导入处理器单元8进行存储与处理；步骤S3-7，各目标节点在进行数据采集的同时，计时器开始计时，如目标节点采集数据的时间超过设定时间，则返回步骤S3-6，重新采集数据，如返回的次数超过三次，则放弃本次数据采集操作；如按时完成数据采集，则进入下一步骤。
10.根据权利要求7所述的远程智能抄表系统方法，其特征在于所述本地数据传输存储步骤是步骤S3-8，各目标节点连接基站节点，并将采集到的数据信息经由无线传感器网络发送回基站节点；如不能连接上，则通过其他节点多跳通信，将数据信息传送给基站节点；步骤S3-9，基站节点接收目标节点发送来的数据信息，进行存储处理。
全文摘要
本发明涉及一种能够利用无线传感器网络采集、处理、传输计量表信息的远程智能抄表系统及方法，它包括传感器节点网络、公共通讯网络和管理控制中心，其特征在于所述传感器节点网络能够采集和发送计量表数据，公共通讯网络能够将传感器节点网络发送的数据传递给管理控制中心，管理控制中心对收到的数据信息进行处理，并提供各种方式的查询服务，所述的传感器节点网络由用户计量表目标节点和基站节点组成，每个用户计量表上的目标节点构成了一个由基站节点控制的子网。本发明具有投资省、数据传输效率高、可靠性好、方便用户查询等优点，是一种有利于对各类计量表实行科学管理的远程智能抄表系统。
文档编号G08C17/02GK101051412SQ20071006785
公开日2007年10月10日 申请日期2007年3月30日 优先权日2007年3月30日
发明者徐海南, 朱永甫, 徐万鑫 申请人:浙江澳德网络科技有限公司