一种智能无线自动读表系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种智能无线自动读表系统，包括模块表具、前端采集设备(1)、数据传输设备(2)和数据聚集设备(3)，所述的模块表具分布安装于楼宇中，所述的前端采集设备(1)与模块表具通过有线对应连接，前端采集设备(1)、数据传输设备(2)和数据聚集设备(3)自底向上组成三层网络结构，每个主节点与其从节点之间为星形无线连接。与现有技术相比，本发明专利技术根据小区楼宇用户散状结构特点，用户数多，以及节点的分布设置，采用先进的短距离无线技术，可大大节约投资及实施成本，采用相邻组从节点组成无线网状网方式，既能保证传输链路备份可靠，又能实现数据传输设备之间的负载均衡，适合不同情况下的方案灵活应用。

【技术实现步骤摘要】
一种智能无线自动读表系统及方法
本专利技术涉及一种利用无线网络进行数据采集的装置，尤其是涉及一种智能无线自动读表系统及方法。
技术介绍
随着物联网技术和人工智能技术的快速发展和应用，核心技术和方法也已开始运用于智慧城市和智能生活领域。目前大多数使用状况基本为由不同的抄表员每月一次登门挨家挨户敲门，用人工阅读的方式将当月所消费的数字记录；或者用手持终端将读到的数据输入存储，带回管理所再统一集中到电脑之中。而且三种表，需要三波人在各自的时间段里进入居民家庭。由此造成的困境主要表现在如下几方面：1，人力负荷巨大，以一个抄表员管理五千家庭读表工作量，就待花上一周左右的工作时间，而且无论刮风下雨都必须要完成的工作量。以每月三种表具的数据采集，则又将是三倍的工作负荷。这对于一个几百万至上千万人口的城市，这是一种巨大的人力成本。2，采集数据难以精确，由于各种表具一般均安装在建筑房内的边角暗处，读表既不方便，又难以看清小表数字，难免有错，漏现象。由此造成一定的消费者的社会矛盾。3，抄表难以及时，由于需要挨家挨户入门抄读，总存在居民家庭无人锁门现象，同样造成难以及时全部收齐用户数据。不仅增加漏抄、缺抄现象，而且又一次增加了工作负荷和时间。4，用户家庭隐私及安全难以得到保障，由于目前的社会治安情况并非完善，时常出现违法人员冒充抄表员进行盗窃及生命危险等社会恶性事件。使居民的正常生化受到了较大影响。5，前端表具设备管理较差，通常一月一次的上门抄表方法，使居民家庭的用表设备损坏或异常，需要较长时间才能获知，再开始进行相关维修，这样的系统管理难以跟上现代化城市的节拍。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种智能无线自动读表系统及方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种智能无线自动读表系统，包括模块表具、前端采集设备、数据传输设备和数据聚集设备，所述的模块表具分布安装于楼宇中，所述的前端采集设备与模块表具通过有线对应连接，前端采集设备、数据传输设备和数据聚集设备自底向上组成三层网络结构，每个主节点与其从节点之间为星形无线连接。各前端采集设备还与其主节点的相邻节点无线连接，即相邻组的从节点组成网状网。所述的前端采集设备与数据传输设备通过短距离无线通信模块连接。所述的数据传输设备和数据聚集设备通过GPRS或3G通信模块连接。所述的前端采集设备和数据传输设备内置MCU芯片。所述的前端采集设备的MCU芯片连有数据输入/输出接口，所述的数据输入/输出接口包含A/D转换模块。所述的前端采集设备与模块表具通过标准串口连接。所述的数据聚集设备为带有以太网接口、GPRS接口或3G接口的服务器。一种使用所述的智能无线自动读表系统进行读表的方法，包括：当每月设定日期到达时，各节点激活，由休眠状态切换为工作状态进行数据传输。所述的智能无线自动读表系统进行的智能工作方式，包括：休眠模式、工作模式和紧急模式三种系统模式,以及在工作模式下设计的三种灵活工作方式。当前端采集设备的主节点故障时，前端采集设备与其主节点的相邻节点进行通信。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)根据小区楼宇用户散状结构特点，用户数多，以及节点的分布设置，采用先进的短距离无线技术，可大大节约投资及实施成本。(2)因前端采集设备是整个系统数据来源点，采用相邻网状网方式，既能保证传输链路备份可靠，又能实现数据传输设备之间的负载均衡，适合不同情况下的方案灵活应用。(3)由于前端采集设备和数据传输设备节点设备均内置MCU芯片和协议，具有逻辑判断，自适应和自组织网络功能，使网络具有健壮性和鲁棒性优点。(4)因此读表数据一般为每一月一次，因此系统设置节点设备平时为休眠状态，只有当接到采集指令或软件设定时间点，才进入“工作状态”开始收集，上传数据至数据聚集设备，完毕后进入休眠状态。此过程无需人工干预，系统自动运行。而且“休眠状态“的节点设备工作方式大大节省了能耗，增加了终端设备的续航能力。附图说明图1为本实施例系统的结构示意图；图2为本实施例系统主程序设计流程图；图3为本实施例前端采集设备次程序流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例目前大多数居民表具分布及使用情况，大致有下列特点：(1)居民以小区为集中区，每家分散于小区内各楼宇中，少则十几户，多则几十户，每户均装有电表，水表及煤气表。(2)每个楼栋之间一般相距十米左右距离。(3)每户居民的三表之间相对集中，一般距离均小于五米。(4)三种公用表读数及规格均有差异。(5)运行管理部门至小区，通常距离很长，一般为十至几十公里范围。(6)每表的个体数据量采集极小，一般为三位到六位左右。(7)数据采集次数相对固定，一般每月一次。根据这些情况，本实施例针对性的设计如下方案：如图1所示，一种智能无线自动读表系统，包括模块表具、前端采集设备1、数据传输设备2和数据聚集设备3，模块表具分布安装于楼宇中，前端采集设备1与模块表具通过标准串口对应连接，前端采集设备1、数据传输设备2和数据聚集设备3自底向上组成三层网络结构，每个主节点与其从节点之间为星形无线连接，其中，各前端采集设备1与其主节点数据传输设备2通过短距离无线通信模块连接，前端采集设备1还与其主节点的相邻节点连接，形成相邻网状型结构。本实施例系统原则及思想：采用智能无线网络，融合三表数据采集，开发自动信息传输，实现智慧物联管理。(1)整体网络互联设计方案系统以表具为网络终点，以一户为数据采集前端，以楼宇为数据传输节点，以小区物业管理中心为数据聚合中心，通过网络，再将数据传输至地区公用事务管理中心。1)在结构上，采用三层网络架构，底层R节点表示为前端采集设备1，F节点表示为数据传输设备2，上层Gateway节点为数据聚集设备3，将该区域所有采集到的数据传输至信息管理中心。2)在网络拓扑上设计为上层为星型网络，由F节点与Gateway节点构成；下层R节点与F节点构成相邻网状型网络。3)系统总体由“星型+相邻网状型”组成的智能混合型数据网络。4)F节点与其下属组内RI节点构成同一组，F为其主节点，RI为其从节点。通常情况下下，RI只向本主节点F传递数据并接受其相关操作运行指令。5)所有F节点将本组获得的数据传输至Gateway节点，同样接受它的相关操作管理指令。6)Gateway汇聚点通过互联网与信息管理中心直接相联，将本区内域内的数据集中传输至管理中心，同时接受来自信息管理中心的各项运维，管理任务及指令。7)各R节点和F节点均由内置MCU芯片组成，通过软件编程自动执行数据采集和传输，以及各类运维功能。8)Fm和Fm+1相邻组构成无线网状网，也即其成员R节点可通过无线连接到相邻F主节点，当在某个F节点出现故障时，其成员组节点同样可将数据上传至相邻F节点，保证了网络链路的备份及可靠性。9)根据各用户表分布及楼宇位置特点，R节点至F节点采用短距离无线技术实现连接，F节点至Gateway节点采用公用无线技术GPRS/3G连接，由于R节点是分设于各表具附近，采用485接口的有线方式连接。(2)系统技术实现整个系统框图组成如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能无线自动读表系统，其特征在于，包括模块表具、前端采集设备(1)、数据传输设备(2)和数据聚集设备(3)，所述的模块表具分布安装于楼宇中，所述的前端采集设备(1)与模块表具通过有线对应连接，前端采集设备(1)、数据传输设备(2)和数据聚集设备(3)自底向上组成三层网络结构，每个主节点与其从节点之间为星形无线连接。

【技术特征摘要】
1.一种智能无线自动读表系统，其特征在于，包括模块表具、前端采集设备(1)、数据传输设备(2)和数据聚集设备(3)，所述的模块表具分布安装于楼宇中，所述的前端采集设备(1)与模块表具通过有线对应连接，前端采集设备(1)、数据传输设备(2)和数据聚集设备(3)自底向上组成三层网络结构，每个主节点与其从节点之间为星形无线连接。2.根据权利要求1所述的一种智能无线自动读表系统，其特征在于，各前端采集设备(1)还与其主节点的相邻节点无线连接。3.根据权利要求1所述的一种智能无线自动读表系统，其特征在于，所述的前端采集设备(1)与数据传输设备(2)通过短距离无线通信模块连接。4.根据权利要求1所述的一种智能无线自动读表系统，其特征在于，所述的数据传输设备(2)和数据聚集设备(3)通过GPRS或3G通信模块连接。5.根据权利要求1所述的一种智能无线自动读表系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：堵建华，
申请(专利权)人：上海建桥学院，
类型：发明
国别省市：上海,31