计量仪表通信系统的制作方法

1.本技术涉及计量仪表领域，具体涉及一种计量仪表通信系统。


背景技术：

2.在多数应用场景下，计量仪表(例如：电表、水表、气表等)通常需要与远距离的主站进行通信，以使得主站能够抄读计量仪表的数据。但由于当前计量仪表的现场安装环境复杂，存在较多无线免费频段的干扰，因此计量仪表与主站之间的通信信道常常会发生异常，从而导致主站无法正常抄表。


技术实现要素：

3.本技术的一个目的在于提出一种计量仪表通信系统，能够以高通信成功率实现高抄表成功率。
4.根据本技术实施例的一方面，公开了一种计量仪表通信系统，所述系统包括主站、计量仪表、可移动的终端设备，所述计量仪表配置为：
5.采用第一频段的第一通信协议与所述主站维持通信，并向所述主站上报数据；
6.响应于终端设备通信的触发，启用第二频段的第二通信协议并列地与所述终端设备建立通信，并基于从所述终端设备接收到的指令向所述终端设备上报数据；
7.所述终端设备配置为：将从所述计量仪表接收到的数据上传至所述主站。
8.在本技术的一示例性实施例中，所述第一通信协议为lorawan协议，所述第二通信协议为wmbus协议，所述计量仪表通过复用rf芯片同时支持lorawan协议以及wmbus协议。
9.在本技术的一示例性实施例中，所述主站配置为：周期性地向所述计量仪表发送心跳包；
10.所述计量仪表配置为：若超过预设时间阈值未接收到所述心跳包，则触发所述终端设备通信。
11.在本技术的一示例性实施例中，所述计量仪表配置为：若接收到所述主站下发的紧急通信指令，则触发所述终端设备通信。
12.在本技术的一示例性实施例中，所述主站配置为：若接收到所述终端设备发送的紧急通信请求，则生成所述紧急通信指令并下发至所述计量仪表。
13.在本技术的一示例性实施例中，所述主站配置为：
14.基于所述计量仪表上报的数据监测所述计量仪表所处状态；
15.若所述计量仪表所处状态满足预设条件，则生成所述紧急通信指令并下发至所述计量仪表。
16.在本技术的一示例性实施例中，所述紧急通信指令包括：充值指令、拉闸指令。
17.在本技术的一示例性实施例中，所述计量仪表配置为：若所述计量仪表的余额低于预设阈值，则触发所述终端设备通信。
18.在本技术的一示例性实施例中，所述计量仪表配置为：
19.若设于所述计量仪表的手动开关从第一控制位跳转至第二控制位，则触发所述终端设备通信；
20.若所述手动开关从所述第二控制位跳转至所述第一控制位，则停用所述第二通信协议。
21.在本技术的一示例性实施例中，所述计量仪表配置为：在负荷曲线时间内向所述主站上报数据。
22.在本技术的一示例性实施例中，所述终端设备配置为：与所述主站保持实时通信，以将从所述计量仪表接收到的数据实时上传至所述主站。
23.在本技术的一示例性实施例中，所述终端设备配置为：将从所述计量仪表接收到的数据存储在本地，以在与所述主站建立通信后，异步地将存储在本地的数据上传至所述主站。
24.本技术实施例中，由于第一协议与第二协议频段不同，避免了这两个协议的通信过程相互干扰，因此计量仪表可以同时采用这两个协议并列地与主站以及终端设备进行通信，进而并列地向主站以及终端设备上报数据，并列地实现主站抄表与终端设备抄表。通过这种方式，即使计量仪表与主站之间的通信信道发生中断或者其他异常导致计量仪表无法将数据直接上报至主站，也能够通过终端设备将数据间接上报至主站，从而以高通信成功率实现高抄表成功率。
25.本技术的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本技术的实践而习得。
26.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。
附图说明
27.通过参考附图详细描述其示例实施例，本技术的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。
28.图1示出了根据本技术一个实施例的计量仪表通信系统的架构示意图。
29.图2示出了根据本技术一个实施例的计量仪表通信系统的架构示意图。
具体实施方式
30.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本技术的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本技术的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
31.此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多示例实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本技术的示例实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本技术的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本技术的各方面变得模糊。
32.附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
33.本技术提供了一种计量仪表通信系统，如图1所示，该系统包括主站、计量仪表、可移动的终端设备。
34.主站作为该计量仪表通信系统的数据处理中心，一般通过通信基站采集计量仪表的数据，并且该通信基站的物理位置以及计量仪表的物理位置通常是固定的。
35.该系统中的计量仪表通常有多个，并分布安装在多个位置，以采集并监控所在位置的电力数据。本技术实施例中，计量仪表包括但不限于：电表、水表、气表。
36.终端设备的物理位置可移动，主要用于供用户随身携带进而根据用户的操作指令采集计量仪表的数据。本技术中的终端设备一般为单兵手持终端tsp，或者手持用户单元ciu，也可以为智能手表、手机、平板电脑、笔记本电脑等可移动的终端。
37.本技术实施例中的计量仪表配置为：采用第一频段的第一通信协议与主站维持通信，并向主站上报数据；响应于终端设备通信的触发，启用第二频段的第二通信协议并列地与终端设备建立通信，并基于从该终端设备接收到的指令向该终端设备上报数据。
38.本技术实施例中的终端设备配置为：将从计量仪表接收到的数据上传至主站。
39.本技术实施例中，计量仪表持续地与主站维持通信并向主站上报数据，并在终端设备通信触发后，与主站维持通信的同时，并列地与终端设备建立通信并基于从终端设备接收到的指令向终端设备上报数据。具体的，计量仪表采用第一频段的第一通信协议与主站进行通信，采用第二频段的第二通信协议与终端设备进行通信。
40.本技术实施例中，由于第一协议与第二协议频段不同，避免了这两个协议的通信过程相互干扰，因此计量仪表可以同时采用这两个协议并列地与主站以及终端设备进行通信，进而并列地向主站以及终端设备上报数据，并列地实现主站抄表与终端设备抄表。通过这种方式，即使计量仪表与主站之间的通信信道发生中断或者其他异常导致计量仪表无法将数据直接上报至主站，也能够通过终端设备将数据间接上报至主站，从而以高通信成功率实现高抄表成功率。
41.在一实施例中，第一通信协议为lorawan协议，第二通信协议为wmbus协议，计量仪表通过复用rf芯片同时支持lorawan协议以及wmbus协议。
42.该实施例中，计量仪表通过内部设置的rf芯片，同时使用lora和fsk两种调制方式分别支持lorawan协议以及wmbus协议。计量仪表采用lorawan协议与远距离的主站进行通信并上传数据，采用wmbus协议与中距离的终端设备进行通信并上传数据。
43.该实施例的优点在于，通过复用rf芯片同时支持lorawan协议以及wmbus协议，使得仅需在计量仪表内部设置一块芯片即可实现双协议的同时支持，有效控制了成本。
44.在一实施例中，计量仪表内部设置的rf芯片为semtech公司的sx127x芯片或者sx126x芯片。
45.需要说明的是，除了通过复用rf芯片同时支持lorawan协议以及wmbus协议的方式实现双协议的同时支持，还可以设置两块不同的芯片分别支持一个适用于远距离的第一通信协议以及一个适应于中距离的第二通信协议。
46.在一实施例中，主站配置为：周期性地向计量仪表发送心跳包。计量仪表配置为：若超过预设时间阈值未接收到心跳包，则触发终端设备通信。
47.该实施例中，主站定期地向计量仪表发送心跳包，从而计量仪表根据主站发送的心跳包确认计量仪表与主站之间的通信信道是否正常。若超过预设时间阈值未接收到心跳包，说明二者之间的通信信道出现异常(例如：通信信道发生中断)，则计量仪表触发终端设备通信，采用第二通信协议与终端设备建立通信，并基于终端设备的指令将数据上传至终端设备。
48.一实施例中，计量仪表配置为：若接收到主站下发的紧急通信指令，则触发终端设备通信。
49.该实施例中，在紧急通信的情况下，主站生成紧急通信指令并下发至计量仪表。从而计量仪表触发终端设备通信，启用第二通信协议与终端设备建立通信，并基于终端设备的指令将数据上传至终端设备。
50.在一实施例中，主站配置为：若接收到终端设备发送的紧急通信请求，则生成紧急通信指令并下发至计量仪表。
51.该实施例中，主站根据终端设备的请求生成紧急通信指令。
52.具体的，终端设备向主站发送紧急通信请求，主站该紧急通信请求生成紧急通信指令并下发至计量仪表。其中，终端设备主要是响应于用户对该终端设备的操作生成紧急通信请求并发送至主站。
53.在一实施例中，主站配置为：基于计量仪表上报的数据监测计量仪表所处状态；若计量仪表所处状态满足预设条件，则生成紧急通信指令并下发至计量仪表。
54.该实施例中，主站自动生成紧急通信指令。
55.具体的，主站基于计量仪表上报的数据监测计量仪表所处状态，以根据计量仪表所处状态与预设条件的对比，确认是否需要进行紧急通信。若计量仪表所处状态满足该预设条件，则生成紧急通信指令并下发至计量仪表。
56.在一实施例中，紧急通信指令包括：充值指令、拉闸指令。
57.该实施例中，对于对计量仪表进行充值、拉闸等高重要级别的操作，为保证这些操作的高成功率，主站生成紧急通信指令并下发至计量仪表，触发计量仪表的终端设备通信。
58.在一实施例中，计量仪表配置为：若计量仪表的余额低于预设阈值，则触发终端设备通信。
59.该实施例中，计量仪表自动触发终端设备通信。
60.具体的，若计量仪表的余额低于预设阈值，处于需要进行充值的状态，则计量仪表自动触发终端设备通信，启用第二通信协议与终端设备建立通信，并基于终端设备的指令将数据上传至终端设备。
61.在一实施例中，计量仪表配置为：若设于计量仪表的手动开关从第一控制位跳转至第二控制位，则触发终端设备通信；若该手动开关从第二控制位跳转至第一控制位，则停用第二通信协议。
62.该实施例中，在计量仪表中设有针对第二通信协议设置的手动开关。用户可以手动切换该手动开关的控制位。第一控制位为“关”，第二控制位为“开”。若该手动开关从“关”跳转至“开”，则计量仪表触发终端设备通信，开启第二通信协议并与终端设备进行通信；若
该手动开关从“开”跳转至“关”，则计量仪表停用第二通信协议，断开与终端设备之间的通信。
63.该实施例的优点在于，通过手动开关开启或者停用第二通信协议，提高了第二通信协议的开启或者停用的可靠性。
64.需要说明的是，该实施例中，通过该手动开关，只有控制位的跳转动作会触发第二通信协议的开启或停用。即，当手动开关处于第一控制位时，计量仪表也是可以开启第二通信协议的；同理，当手动开关处于第二控制位时，计量仪表也是可以停用第二通信协议的。
65.在一实施例中，计量仪表配置为：采用第二通信协议与终端设备进行通信的过程中，若接收到终端设备发送的通信终止信号，则停用第二通信协议。
66.该实施例中，计量仪表与终端设备进行通信的过程中，若终端设备已经完成对计量仪表的数据采集，或者终端设备已经完成对计量仪表的充值操作，或者终端设备已经完成对计量仪表的拉闸操作，则终端设备生成通信终止信号并下发至计量仪表。从而计量仪表在接收到通信终止信号后，停用第二通信协议，停止与终端设备之间的通信。
67.在一实施例中，计量仪表配置为：在负荷曲线时间内向主站上报数据。
68.该实施例中，负荷曲线时间指的是计量仪表所监控电力发生变化的时间。在负荷曲线时间内，计量仪表可以定期向主站上报数据，也可以随机向主站上报数据。
69.在一实施例中，终端设备配置为：与主站保持实时通信，以将从计量仪表接收到的数据实时上传至主站。
70.该实施例中，终端设备可以通过3g网络、4g网络、5g网络、wifi网络或者有线网络与主站保持实时通信，从而在线地将从计量仪表接收到的数据实时上传至主站。
71.该实施例的优点在于，通过在线地实时抄表，保证了计量仪表的数据的实时性。
72.在一实施例中，终端设备配置为：将从计量仪表接收到的数据存储在本地，以在与主站建立通信后，异步地将存储在本地的数据上传至主站。
73.该实施例中，终端设备在抄读计量仪表的数据时，可以与主站断开通信，离线地进行抄表。在从计量仪表接收到数据后，将接收到的数据存储在终端设备的本地。进而再与主站建立通信，再将存储在本地的数据上传至主站，异步地实现抄表。
74.该实施例的优点在于，通过异步地实现抄表，使得终端设备无需始终与主站保持通信，并可以先抄读多个计量仪表的数据，再将多个计量仪表的数据一次性上传至主站，节省了终端设备的通信成本的同时，提高了终端设备抄表的操作灵活性。
75.图2示出了本技术一实施例的计量仪表通信系统的架构组成图。
76.该实施例中，计量仪表通信系统包括主站、网关、计量仪表以及手持设备(ciu、tsp)。
77.主站与网关之间使用ip网络进行通信，网关与计量仪表之间构成星型网络并使用lorawan协议进行通信。以该网关为中心，该星型网络的覆盖通信半径约2.5公里。网关与计量仪表之间的通信信道为该计量仪表通信系统的主信道，抄读数据量大且频繁。
78.同时，每个计量仪表还需要与一个手持设备使用wmbus协议进行通信，通信距离200米以内。计量仪表与手持设备之间的信道为该计量仪表通信系统的辅助信道，抄读数据量小且频次低。
79.计量仪表内的无线模块包括mcu模块以及radio模块。radio模块使用semtech的rf
芯片，复用其硬件资源lora和fsk两种调制方式，分别对应lorawan通信协议以及wmbus通信协议。这两种通信协议频段不同，可相互补充，干扰性低。
80.主信道通信时，主站定期向计量仪表发送心跳包。计量仪表若在一定时间内未接收到心跳包，则自动启动辅助信道。如果该计量仪表通信系统属于预付费系统，则当计量仪表余额耗尽需要进行充值时，计量仪表也会自动启动辅助信道。
81.辅助信道的开启，不仅能够辅助采集计量仪表的数据，还能够在有需要进行充值命令下发或者拉闸命令下发等紧急通信的情况下，保证通信的成功率。开启辅助信道后，计量仪表转入slave模式，间隔5分钟开窗。
82.同时，计量仪表支持用户手动开启或者停用wmbus通信协议。
83.需要说明的是，该实施例只是示例性的说明，不应对本技术的实施和使用范围造成限制。
84.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由所附的权利要求指出。