一种基于蓝牙mesh的低压采集系统及分簇自组网方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于蓝牙mesh的低压采集系统及分簇自组网方法，该系统包括采集终端设备、蓝牙主设备和蓝牙从设备，采集终端设备与蓝牙主设备通过电力线载波组网通信，蓝牙主设备与蓝牙从设备通过分簇自组网通信；采集终端设备用于发起对蓝牙主、从设备的数据采集及接收主动告知数据；蓝牙主设备用于发起组网邀请、管理入网从节点地址、接收并转发数据；蓝牙从设备用于响应数据采集命令并主动上报数据。该方法包括：蓝牙主设备发起配网流程；蓝牙从设备向最优的蓝牙主设备发起接入请求；蓝牙主设备收到接入请求后，发送从节点接入响应报文；蓝牙从设备收到接入响应报文后，确定是否被蓝牙主设备接入。该系统及方法组网方便灵活，通信稳定、可靠。可靠。可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种基于蓝牙mesh的低压采集系统及分簇自组网方法


[0001]本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种基于蓝牙mesh的低压采集系统及分簇自组网方法。

技术介绍

[0002]当前低压用电台区基本采用电力线载波技术采集用户电表数据，由于其无需单独布线、抗干扰能力强、传输距离较远成为低压采集主流通信方案。
[0003]随着低压物联网的发展，蓝牙技术被广泛推广应用，例如低压感知装置、物联网电能表、锁具、表后微型断路器等，如何将这些设备接入采集系统进行数据采集和状态监控是个难题。
[0004]现有技术中，将蓝牙通信和电力线载波通信结合，可实现对蓝牙设备数据采集和状态监控，当前主流的蓝牙通信采集方案基本上是1vs1或者1vsN建立配对连接通信模式。2017年蓝牙技术联盟推广蓝牙mesh技术，支持NvsN洪泛组网，通过中继多跳最多可组建32677个节点规模的网络。连接模式基本特点是组网简单，通信报文较长，通信可靠，但组网规模有限一般不超过16个；mesh组网模式基本特点是网络规模较大、组网灵活，但由于组网层级较多，网络冲突可能性较大，导致传输时延较大，通信不可靠，传输报文包长较短无法满足低压电力采集量要求，现有关于HPLC和蓝牙mesh组合应用方案中，没有结合低压台区应用场景对mesh组网方式进行有效控制和优化。例如，专利CN202111216716.1公开了一种基于HPLC和蓝牙的末梢用能数据采集系统及方法，通过mesh网络管理室内电器设备组网，随着mesh节点数量的增加，网络中的mesh包的数据将呈指数级增加，这种“广播风暴”现象可能使通信环境变得恶劣，进而产生部分节点通信可靠性下降的问题。又如，专利CN202010459039.5公开了一种基于宽带载波与蓝牙通信的用电信息采集系统，其中公开了一种mesh网络解决网络冲突的常规办法，即控制网络PDU报文的生成时间（TTL）转发次数和报文序列号（SEQ）的方式，对于中继节点较多的情况，依旧不能解决传输可靠性和通信及时性问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于蓝牙mesh的低压采集系统及分簇自组网方法，该系统及方法组网方便、灵活，通信稳定、可靠。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于蓝牙mesh的低压采集系统，包括采集终端设备、M个蓝牙主设备和N个蓝牙从设备，所述采集终端设备与蓝牙主设备通过电力线载波组网通信，所述蓝牙主设备与蓝牙从设备通过分簇自组网通信；所述采集终端设备用于发起对蓝牙主、从设备的数据采集以及接收蓝牙主、从设备的主动告知数据，实现数据收集及处理；所述蓝牙主设备作为组建mesh网络的主节点，用于发起组网邀请、管理入网从节点地址、接收并转发采集终端设备发送给蓝牙从设备的数据以及蓝牙从设备发送给采集终端设备的数据；所述蓝牙从设备用于响应采集终端设备下发的数据采集命令，并
主动上报数据信息。
[0007]本专利技术还提供了一种基于所述系统的基于蓝牙mesh的分簇自组网方法，包括以下步骤：步骤1：蓝牙主设备上电初始化后，蓝牙主设备作为配网器发起配网流程；步骤2：蓝牙从设备上电初始化后，向最优的蓝牙主设备发起接入请求；步骤3：蓝牙主设备接收到蓝牙从设备的接入请求后，发送从节点接入响应报文，并记录入网从节点地址；步骤4：蓝牙从设备收到接入响应报文后，确定是否被蓝牙主设备接入。
[0008]进一步地，所述步骤1中，所述蓝牙主设备上电并获取到自己的设备地址后，下发配网报文，报文信息携带设备地址信息。
[0009]进一步地，所述步骤2中，所述蓝牙从设备上电并获取自己的设备地址后，如果从自己的flash中没有读到网络的netkey id, 那么表明蓝牙从设备不属于mesh网络，则开始搜寻周围的蓝牙主设备；如果扫描到配网报文，通过获取配网报文的服务信息计算生成一个netkey。
[0010]进一步地，所述步骤2中，所述蓝牙从设备评估周围多个发起配网的蓝牙主设备的rssi信号质量和接收配网报文的次数；评估时间到后，根据信号质量和接收配网报文次数选择最优的蓝牙主设备发起接入请求，蓝牙从设备根据所述netkey加密接入请求报文发起广播，然后等待蓝牙主设备的接入响应。
[0011]进一步地，所述步骤3中，所述蓝牙主设备在收到所有用netkey加密的数据报文中，如果解密蓝牙从设备的接入请求的报文，则回送一个入网的确认，包含分配mesh地址。
[0012]进一步地，所述步骤3中，所述蓝牙主设备控制组建网络为一主多从的星型网络，所述蓝牙主设备在管理规模达到上限后拒绝从节点入网。
[0013]进一步地，所述步骤4中，蓝牙从设备接收到蓝牙主设备回复相同的netkey加密并且回复结果为入网成功，则表明蓝牙从设备已经加入到相应的网络中。
[0014]进一步地，进行mesh组网优化和保活，包括以下步骤：步骤A：蓝牙主、从设备配网成功后，根据设备地址广播liveness保活信息；步骤B：蓝牙主设备持续侦听蓝牙从设备的保活信息，当超时侦听不到蓝牙从设备后，则将该蓝牙从设备在蓝牙主设备的入网白名单列表中剔除；步骤C：蓝牙从设备持续侦听蓝牙主设备的保活信息，当超时侦听不到蓝牙主设备后，则该蓝牙从设备删除蓝牙主设备信息，搜寻其他蓝牙主设备进行入网。
[0015]进一步地，其特征在于，所述步骤A中，广播liveness保活信息中携带设备地址信息；所述步骤B中，蓝牙主设备收到蓝牙从设备的保活信息后，如果解析蓝牙从设备地址在入网白名单列表中则证明蓝牙从设备为活性状态；所述步骤C中，蓝牙从设备收到蓝牙主设备的保活信息后，如果解析蓝牙主设备地址为入网地址则证明蓝牙主设备为活性状态；所述步骤C中，蓝牙从设备评估到更好的蓝牙主设备后，变更申请新网络。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：提供了一种基于蓝牙mesh的低压采集系统及分簇自组网方法，结合配对连接模式和mesh组网模式的优点，基于mesh通信协议架构基础上进行优化分簇自组建1vsN的星型网络，N为星型网从节点规模，可配置，并通过中心主节点进行报文转发，从节点不进行报文转发，能有效解决网络冲突和通信延时问题；
同时主从节点周期双向评估通信信道质量，发现更优节点后主动变更加入新网络，保障了通信可靠性，后期维护中新增节点和更换节点能够立即申请加入网络保障了“即插即用性”；通信应用报文扩展协议报文长度减少传输分包数量保证数据报文传输可靠性。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例的低压采集系统架构图；图2是本专利技术实施例的分簇自组网方法流程图；图3是本专利技术实施例中采集蓝牙从设备数据流程图；图4是本专利技术实施例中蓝牙从设备主动上报数据流程图；图5是本专利技术实施例中基于蓝牙mesh的分簇自组网星型图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。
[0019]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于蓝牙mesh的低压采集系统，其特征在于，包括采集终端设备、M个蓝牙主设备和N个蓝牙从设备，所述采集终端设备与蓝牙主设备通过电力线载波组网通信，所述蓝牙主设备与蓝牙从设备通过分簇自组网通信；所述采集终端设备用于发起对蓝牙主、从设备的数据采集以及接收蓝牙主、从设备的主动告知数据，实现数据收集及处理；所述蓝牙主设备作为组建mesh网络的主节点，用于发起组网邀请、管理入网从节点地址、接收并转发采集终端设备发送给蓝牙从设备的数据以及蓝牙从设备发送给采集终端设备的数据；所述蓝牙从设备用于响应采集终端设备下发的数据采集命令，并主动上报数据信息。2.一种基于权利要求1所述系统的基于蓝牙mesh的分簇自组网方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：蓝牙主设备上电初始化后，蓝牙主设备作为配网器发起配网流程；步骤2：蓝牙从设备上电初始化后，向最优的蓝牙主设备发起接入请求；步骤3：蓝牙主设备接收到蓝牙从设备的接入请求后，发送从节点接入响应报文，并记录入网从节点地址；步骤4：蓝牙从设备收到接入响应报文后，确定是否被蓝牙主设备接入。3.根据权利要求2所述的一种基于蓝牙mesh的分簇自组网方法，其特征在于，所述步骤1中，所述蓝牙主设备上电并获取到自己的设备地址后，下发配网报文，报文信息携带设备地址信息。4.根据权利要求2所述的一种基于蓝牙mesh的分簇自组网方法，其特征在于，所述步骤2中，所述蓝牙从设备上电并获取自己的设备地址后，如果从自己的flash中没有读到网络的netkey id, 那么表明蓝牙从设备不属于mesh网络，则开始搜寻周围的蓝牙主设备；如果扫描到配网报文，通过获取配网报文的服务信息计算生成一个netkey。5.根据权利要求4所述的一种基于蓝牙mesh的分簇自组网方法，其特征在于，所述步骤2中，所述蓝牙从设备评估周围多个发起配网的蓝牙主设备的rssi信号质量和接收配网报文的次数；评估时间到后，根据信号质量和接收配网报文次数选择...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏桃芳，詹世安，高琛，张颖，曹舒，詹文，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：