双模通信的远程抄表方法及系统与流程

本发明涉及智能表计通信技术领域，尤其涉及一种双模通信的远程抄表方法及系统。

背景技术：

随着智能表计在全球范围内应用越来越广，大量的智能表计依托移动基站服务，通过gprs、3g以及4g等通信方式组建远程通信网络，从而实现远程抄表和远程控制。常规智能电能表在结构设计和功能实现上只能配备一个通信模块，由于电网运行环境和电能表安装环境的复杂多变性，在实际的现场使用中，单通信方式的技术瓶颈凸显，难以保证用电信息采集的高抄表成功率要求。

而且在不少市场和地区，移动运营商将逐步发展3g/4g，gprs网络资源分配日益减少。对于智能表计远程抄表类业务，3g/4g通信并不是最好的选择。而且3g/4g通信产品硬件成本、数据流量成本均很高，并且3g/4g通信速率远远超出了智能表计每秒不到10k的数据传输需求，造成资源浪费。

技术实现要素：

本发明提供的双模通信的远程抄表方法及系统，其主要目的在于克服现有单通信方式导致的抄表成功率低，且在采用3g/4g通信时造成的资源浪费的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种双模通信的远程抄表方法，包括以下步骤；

获取智能表计的sim信息和表计数据包；

基于基站根据所述sim信息和预设优先级选择所述智能表计的nb-iot通信模块或gprs通信模块进行切换网络注册；

在网络注册成功后，根据对应的通信协议建立智能表计与数据采集系统之间的通信链路，并通过通信链路将所述表计数据包推送至所述数据采集系统；

实时对推送所述表计数据包的通信链路进行检测，根据检测结果对当前接收的所述表计数据包的来源进行标识，得到对应的标识信息；并对当前接收的所述表计数据包进行解析，根据解析结果完成远程抄表，并根据标识信息将解析结果反馈至智能表计。

作为一种可实施方式，所述基于基站根据所述sim信息和预设的注册优先级选择所述智能表计的nb-iot通信模块或gprs通信模块进行切换网络注册，包括以下步骤；

根据预设优先级选择所述智能表计的nb-iot通信模块进行启动，并基于基站根据所述sim信息通过nb-iot通信模块在nb-iot平台中进行nb-iot网络注册，根据nb-iot平台的反馈数据判断是否nb-iot网络注册成功；

若所述智能表计通过nb-iot通信模块收到反馈数据，则nb-iot网络注册成功；

若所述智能表计通过nb-iot通信模块未收到反馈数据，则nb-iot网络注册失败，根据预设优先级选择所述智能表计的gprs通信模块进行启动，并基于基站根据所述sim信息通过gprs通信模块在gprs平台中进行gprs网络注册，根据gprs平台的反馈数据判断是否gprs网络注册成功；

若所述智能表计通过gprs通信模块收到反馈数据，则gprs网络注册成功；

若所述智能表计通过gprs通信模块未收到反馈数据，则gprs网络注册失败。

作为一种可实施方式，本发明提供的双模通信的远程抄表方法，还包括以下步骤；

在gprs网络注册成功后，基于基站根据所述sim信息每隔预设第一时间阈值选择所述智能表计的nb-iot通信模块进行网络注册；在nb-iot网络注册成功后，则将gprs通信模块的gprs网络进行注销。

作为一种可实施方式，本发明提供的双模通信的远程抄表方法，还包括以下步骤；

在gprs网络注册失败后，在达到预设第二时间阈值时，重新基于基站根据所述sim信息和预设的注册优先级选择所述智能表计的nb-iot通信模块或gprs通信模块进行切换网络注册。

作为一种可实施方式，本发明提供的双模通信的远程抄表方法，还包括以下步骤；

在获取智能表计的sim信息和表计数据包后，判断智能表计是否已注册gprs网络成功；若gprs网络已注册成功，则基于基站根据所述sim信息每隔预设第一时间阈值选择所述智能表计的nb-iot通信模块进行网络注册。

相应的，本发明还一种双模通信的远程抄表系统，包括获取模块、选择模块、推送模块以及抄表反馈模块；

所述获取模块，用于获取智能表计的sim信息和表计数据包；

所述选择模块，用于基于基站根据所述sim信息和预设优先级选择所述智能表计的nb-iot通信模块或gprs通信模块进行切换网络注册；

所述推送模块，用于在网络注册成功后，根据对应的通信协议建立智能表计与数据采集系统之间的通信链路，并通过通信链路将所述表计数据包推送至所述数据采集系统；

所述抄表反馈模块，用于实时对推送所述表计数据包的通信链路进行检测，根据检测结果对当前接收的所述表计数据包的来源进行标识，得到对应的标识信息；并对当前接收的所述表计数据包进行解析，根据解析结果完成远程抄表，并根据标识信息将解析结果反馈至智能表计。

作为一种可实施方式，所述选择模块包括选择判断单元；

所述选择判断单元用于根据预设优先级选择所述智能表计的nb-iot通信模块进行启动，并基于基站根据所述sim信息通过nb-iot通信模块在nb-iot平台中进行nb-iot网络注册，根据nb-iot平台的反馈数据判断是否nb-iot网络注册成功；

若所述智能表计通过nb-iot通信模块收到反馈数据，则nb-iot网络注册成功；

若所述智能表计通过nb-iot通信模块未收到反馈数据，则nb-iot网络注册失败，根据预设优先级选择所述智能表计的gprs通信模块进行启动，并基于基站根据所述sim信息通过gprs通信模块在gprs平台中进行gprs网络注册，根据gprs平台的反馈数据判断是否gprs网络注册成功；

若所述智能表计通过gprs通信模块收到反馈数据，则gprs网络注册成功；

若所述智能表计通过gprs通信模块未收到反馈数据，则gprs网络注册失败。

作为一种可实施方式，所述选择模块还包括选择注销单元；

所述选择注销单元，用于在gprs网络注册成功后，基于基站根据所述sim信息每隔预设第一时间阈值选择所述智能表计的nb-iot通信模块进行网络注册；在nb-iot网络注册成功后，则将gprs通信模块的gprs网络进行注销。

作为一种可实施方式，所述选择模块还包括重新注册单元；

所述重新注册单元，用于在gprs网络注册失败后，在达到预设第二时间阈值时，重新基于基站根据所述sim信息和预设的注册优先级选择所述智能表计的nb-iot通信模块或gprs通信模块进行切换网络注册。

作为一种可实施方式，本发明提供的双模通信的远程抄表系统，还包括判断模块；

所述判断模块，用于在获取智能表计的sim信息和表计数据包后，判断智能表计是否已注册gprs网络成功；若gprs网络已注册成功，则基于基站根据所述sim信息每隔预设第一时间阈值选择所述智能表计的nb-iot通信模块进行网络注册。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

本发明提供的双模通信的远程抄表方法及系统，获取智能表计的sim信息和表计数据包，基于基站利用智能表计的nb-iot通信模块或gprs通信模块与数据采集系统建立远程通信；通过双模通信与数据采集系统之间的通信切换，再利用不同通信链路的标识信息来反馈表计数据包的解析结果，保证通信稳定从而提高抄表成功率，而且利用nb-iot通信网络和gprs通信网络的通信速率适合智能表计每秒不到10k的数据传输需求，减少资源浪费。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的双模通信的远程抄表方法的流程示意图；

图2为本发明实施例一提供的双模通信的远程抄表方法的通信结构示意图；

图3为nb-iot通信的恢复流程示意图；

图4为本发明实施例三提供的双模通信的远程抄表系统的结构示意图。

图中：1、智能表计；2、双模通信模块；3、nb-iot通信链路；4、gprs通信链路；5、基站；6、iot平台；7、网关；8、数据采集系统；100、获取模块；200、选择模块；210、判断单元；300、推送模块；400、抄表反馈模块；500、判断模块。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。

nb-iot(窄带物联网)通信技术具备授权频谱、低成本、低功耗、广覆盖、大连接、网络部署成本低的特点，运营商也有意大力推广nb-iot网络，因为nb-iot网络具有低频次、低速率的技术特点，刚好可以满足如智能表计1、工业监控测量、智能家居以及公共事业等物联网领域的需求。但是目前仅有少量的移动基站5服务升级至支持nb-iot网络，全网全地域覆盖还需不短的时间。而且目前已做到nb-iot网络覆盖的地区，仍然存在地下室、高层住宅、密集商场室内等场景下nb-iot信号覆盖较差，gprs信号较好的情况。因此，利用nb-iot和gprs双模通信的远程抄表成为一种远程抄表的解决方式。

请参阅图1和图2，本发明实施例一提供的双模通信的远程抄表方法，包括以下步骤；

s100、获取智能表计1的sim信息和表计数据包；

s200、根据sim信息和预设优先级选择智能表计1的nb-iot通信模块或gprs通信模块进行切换网络注册；

s300、在网络注册成功后，根据对应的通信协议建立智能表计1与数据采集系统8之间的通信链路，并通过通信链路将表计数据包推送至数据采集系统8；

s400、实时对推送表计数据包的通信链路进行检测，根据检测结果对当前接收的表计数据包的来源进行标识，得到对应的标识信息；并对当前接收的表计数据包进行解析，根据解析结果完成远程抄表，并根据标识信息将解析结果反馈至智能表计1。

需要说明的是，nb-iot通信模块和gprs通信模块可以集成在智能表计1中成为一个终端设备，也可以单独设置作为一个单独的双模通信模块2。sim信息是从安装于智能表计1中的sim卡获取的，在智能表计1工作时，能自动检测sim卡从而获取sim信息。对于sim卡的种类并不进行限制，可以基站5的运营商来配适合有效的sim卡。相同到道理，每个安装后的智能表计1都能采集生成表计数据包。表计数据包涉及的表计数据包括不限于表计序列号、当前csq信号强度、信号覆盖等级以及信噪比等信息等。其中，表计序列号用于数据采集系统8收到后快速确定通道终端的智能表计1的身份信息；csq信号强度、信号覆盖等级以及信噪比等网络状态信息，便于实时诊断网络状态以及监测通信模块长期运行情况。

于本实施例中，nb-iot通信模块的优先级比gprs通信模块高，即优先采用nb-iot通信模块注册，且能够通过双模通信实现与数据采集系统8之间的通信切换。即在nb-iot通信模块工作时gprs通信模块停止工作，而在gprs通信模块工作时nb-iot通信模块停止工作。但是gprs通信模块作为备用，只有在nb-iot通信模块注册失败时才会启用，直到下次nb-iot通信模块注册成功。于其他实施例中，也可以对两者的优先级进行调整。

智能表计1的数据以定时推送形式为主，在网络注册成功后，根据预设的推送周期将表计数据打包推送至基站5组网形成的平台，可以在平台中对表计数据包进行解析，提取csq信号强度、信号覆盖等级、信噪比等网络状态信息，由平台对各智能表计1进行管理。对于nb-iot网络来说，上述平台即为iot平台6，而对于gprs网络来说平台即网关7。同时将csq信号强度、信号覆盖等级、信噪比等网络状态信息推送该数据给数据采集系统8，减少数据采集系统8的计算量。当然，也可以直接推送表计数据包给数据采集系统8，在数据采集系统8中进行解析完成抄表。在数据采集系统8需要反馈数据时，可以将指令数据下发至基站5的平台，再由平台下发给对应的智能表计1。智能表计1收到指令数据后，执行相应的操作，并将回复信息数据通过平台将数据解析后，提取网络状态信息，并同时推送该数据给数据采集系统8。无论通信模块当前是nb-iot通信方式，还是gprs通信方式，数据采集系统8与智能表计1之间传输的应用层数据协议是完全相同的。因此从数据采集系统8至智能表计1的整个通信链路中，智能表计1和通信模块之间通过串口双向通信，可以看成一个整体的终端设备。不同的通信模块只是传输协议和基站5不同，对于数据的传输方式都是由上述的步骤进行，在某些场合可以直接舍弃平台，直接由智能表计1的通信模块通过基站5与数据采集系统8进行数据交互，这也正是一种通信链路。

为了保障数据反馈的及时性和有效性，在数据采集系统8中实时对推送表计数据包的通信链路进行检测以分辨表计数据包是由哪个通信模块推送过来的。比如，通过nb-iot通信模块这条通信链路的标识为nb-iot链路，通过gprs通信模块这条通信链路的标识为gprs链路。从而可以直接根据标识得到的标识信息将解析结果由原来的通信链路反馈至智能表计1，提高抄表的稳定性。对于数据采集系统8反馈数据的路线做个说明，其有主动发送和被动回复发送两种形式。主动发送为数据采集系统8至基站5至智能表计1的路线。被动发送是收到智能表计1的表计数据包或网络状态信息后，反馈数据至基站5至智能表计1的路线。主动发送和被动回复发送的流程是一致的，首先判断当前通信方式。如果当前通信方式为gprs通信，则直接将数据发送至tcp通道；如果当前通信方式为nb-iot通信，则将数据发送至nb-iot通道；如果以上两种方式均不是，则表明当前的智能表计1还未主动通过gprs或nb-iot方式上报过表计数据包，在这种情况下，数据发送流程直接结束。

本发明提供的双模通信的远程抄表方法及系统，获取智能表计1的sim信息和表计数据包，基于基站5利用智能表计1的nb-iot通信模块或gprs通信模块与数据采集系统8建立远程通信；通过双模通信与数据采集系统8之间的通信切换，再利用不同通信链路的标识信息来反馈表计数据包的解析结果，保证通信稳定从而提高抄表成功率，而且nb-iot通信网络和gprs通信网络的通信速率适合智能表计1每秒不到10k的数据传输需求，减少资源浪费。

为了实现双模之间通讯配合提高通信稳定性，步骤s200包括以下步骤；

根据预设优先级选择智能表计1的nb-iot通信模块进行启动，并根据sim信息通过nb-iot通信模块在nb-iot平台中进行nb-iot网络注册，根据nb-iot平台的反馈数据判断是否nb-iot网络注册成功；

若智能表计1通过nb-iot通信模块收到反馈数据，则nb-iot网络注册成功；

若智能表计1通过nb-iot通信模块未收到反馈数据，则nb-iot网络注册失败，根据预设优先级选择智能表计1的gprs通信模块进行启动，并根据sim信息通过gprs通信模块在gprs平台中进行gprs网络注册，根据gprs平台的反馈数据判断是否gprs网络注册成功；

若智能表计1通过gprs通信模块收到反馈数据，则gprs网络注册成功；

若智能表计1通过gprs通信模块未收到反馈数据，则gprs网络注册失败。

nb-iot通信模块为主通信模块，gprs为通信模块备用通信模块；工作时只有一个通信模块功能，能够降低资源浪费。注册的成功与否主要是看通信模块是否能收到反馈数据来确认。如果通信链路是通信模块通过基站5与数据采集系统8，那么反馈数据是由数据采集系统8反馈。当然，也可以是由基站5建立的平台来反馈。如果直接由数据采集系统8反馈，在智能表计1上电后，自动启动通信模块，优先尝试注册nb-iot网络。注册nb-iot网络成功后，将自动通过基站5往数据采集系统8推送表计数据包，通知数据采集系统8智能表计1已正常在网，数据采集系统8在收到表计数据后，必须立即进行回复确认。如果智能表计1在推送数据1分钟后，仍然没有收到数据采集系统8的回复数据，则重新推送一次数据。如果连续10次推送数据无法收到数据采集系统8的回复，则可判定为注册失败1次，在如果连续3次注册nb-iot网络失败，则可尝试注册gprs网络。在nb-iot通信模块注册失败后，利用gprs通信模块来实现远程抄表，相对于单通信模块来说，提高了通信稳定性。nb-iot通信模块是通过coap/lwm2m协议传输的，传输的通讯链路可以直接称为nb-iot通信链路3。而gprs通信模块是通过tcp协议传输的，传输的通讯链路可以直接称为gprs通信链路4。现在基站5铺设的gprs在全国范围内均具有极强的稳定性，利用gprs通信模块来实现远程抄表，能够满足稳定性的需求。

于本实施例中，双模通信的网络注册可以是闭环实现，也就是在gprs网络注册失败后，在达到预设第二时间阈值时，重新根据sim信息和预设的注册优先级选择智能表计1的nb-iot通信模块或gprs通信模块进行切换网络注册。即在注册失败开始至预设第二时间阈值后，重新通过步骤s200进行注册，避免由于干扰等原因引起的注册失败。于本实施例中，第二时间阈值可以为10min。

而且于本实施例中，在gprs网络注册成功后，根据sim信息每隔预设第一时间阈值选择智能表计1的nb-iot通信模块进行网络注册；在nb-iot网络注册成功后，则将gprs通信模块的gprs网络进行注销。即智能表计1只要不是使用nb-iot通信模块这条链路，那么就会每隔预设第一时间阈值选择智能表计1的nb-iot通信模块进行网络注册。这里的第一时间阈值可以为0.5小时-20小时。优选的第一时间阈值为1小时。这样的好处在于，针对基站5暂时未升级支持nb-iot通信服务的地区，通信模块会注册gprs网络，随着运营商逐步完成基站5服务器的升级，通信模块会重新优先注册nb-iot网络进行通信，保证数据采集系统8与智能表计1之间的数据通信正常，且比gprs网络的通信链路具有低频次、低速率降低资源浪费。

当然，对于基站5已升级支持nb-iot通信，但是nb-iot信号覆盖较弱而gprs信号较强的地区，通信模块在无法正常注册nb-iot网络，或从nb-iot网络上掉网无法再次注册的情况，通过上述步骤，也会尝试选择备用gprs通信方式，以保证数据采集系统8与智能表计1之间的数据通信正常。

对于通信模块注册nb-iot网络正常，但是反馈可能存在不稳定导致数据无法正常推送至智能表计1或数据采集系统8的情况。智能表计1的通信模块在推送表计数据包以后，无法收到来自数据采集系统8的反馈数据，此情况连续发生10次，则可判定nb-iot网络通信存在问题，也可以尝试选择备用gprs通信方式，以保证数据采集系统8与智能表计1之间的数据通信正常。即如果数据采集系统8反馈数据没有收到智能表计1的回复数据，连续发生预设次数，则尝试选择备用gprs通信方式。

如图3所示，本发明实施例二提供的双模通信的远程抄表方法，与实施例一相比，其区别在于，还包括以下步骤；

在获取智能表计的sim信息和表计数据包后，判断智能表计是否已注册gprs网络成功；若gprs网络已注册成功，则根据sim信息每隔预设第一时间阈值选择智能表计的nb-iot通信模块进行网络注册。能够使nb-iot网络恢复，也就是每次在智能表计开始工作时，对当前通信模块的注册情况进行判断，如果已注册gprs网络且gprs网络在网成功1小时，那么尝试注册nb-iot网络，在注册nb-iot网络成功后注销gprs网络，并通过nb-iot通信模块利用nb-iot网络推送表计数据包。本发明能够实现灵活切换2个通信链路，从而保证数据采集的成功率，且优先使用nb-iot网络进行通信，利用其低频次、低速率的技术特点满足远程抄表的要求。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种双模通信的远程抄表系统，该系统的实施可参照上述方法的过程实现，重复之处不再冗述。

如图4所示，是本发明实施例三提供的双模通信的远程抄表系统的结构示意图，包括获取模块100、选择模块200、推送模块300以及抄表反馈模块400；获取模块100用于获取智能表计的sim信息和表计数据包；选择模块200用于根据sim信息和预设优先级选择智能表计的nb-iot通信模块或gprs通信模块进行切换网络注册；推送模块300用于在网络注册成功后，根据对应的通信协议建立智能表计与数据采集系统8之间的通信链路，并通过通信链路将表计数据包推送至数据采集系统8；抄表反馈模块400用于实时对推送表计数据包的通信链路进行检测，根据检测结果对当前接收的表计数据包的来源进行标识，得到对应的标识信息；并对当前接收的表计数据包进行解析，根据解析结果完成远程抄表，并根据标识信息将解析结果反馈至智能表计。

本发明能够保证通信稳定从而提高抄表成功率，而且利用nb-iot通信网络和gprs通信网络的通信速率适合智能表计每秒不到10k的数据传输需求，减少资源浪费。

为了实现双模之间通讯配合提高通信稳定性，选择模块200包括选择判断单元210；选择判断单元210用于根据预设优先级选择智能表计的nb-iot通信模块进行启动，并根据sim信息通过nb-iot通信模块在nb-iot平台中进行nb-iot网络注册，根据nb-iot平台的反馈数据判断是否nb-iot网络注册成功；若智能表计通过nb-iot通信模块收到反馈数据，则nb-iot网络注册成功；若智能表计通过nb-iot通信模块未收到反馈数据，则nb-iot网络注册失败，根据预设优先级选择智能表计的gprs通信模块进行启动，并根据sim信息通过gprs通信模块在gprs平台中进行gprs网络注册，根据gprs平台的反馈数据判断是否gprs网络注册成功；若智能表计通过gprs通信模块收到反馈数据，则gprs网络注册成功；若智能表计通过gprs通信模块未收到反馈数据，则gprs网络注册失败。

进一步的，选择模块200还包括选择注销单元；选择注销单元用于在gprs网络注册成功后，根据sim信息每隔预设第一时间阈值选择智能表计的nb-iot通信模块进行网络注册；在nb-iot网络注册成功后，则将gprs通信模块的gprs网络进行注销。

进一步的，选择模块200还包括重新注册单元；

重新注册单元，用于在gprs网络注册失败后，在达到预设第二时间阈值时，重新根据sim信息和预设的注册优先级选择智能表计的nb-iot通信模块或gprs通信模块进行切换网络注册。

本发明实施例二提供的双模通信的远程抄表方法，与实施例三相比，其区别在于，还包括判断模块500；判断模块500用于在获取智能表计的sim信息和表计数据包后，判断智能表计是否已注册gprs网络成功；若gprs网络已注册成功，则根据sim信息每隔预设第一时间阈值选择智能表计的nb-iot通信模块进行网络注册。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。