低功耗集中式无线抄表系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种低功耗集中式无线抄表系统及其方法，设置有集中器、N个水表、用水管理平台；集中器和水表建立起配对关系，水表与集中器短距离低功耗通讯，明确集中器抄表任务中的水表清单；水表从休眠到自动唤醒后以多个频段交替向外发送第一数据帧，收到对应的集中器答复后，停止切换频段，继续以当前频段发送第二数据帧，收到答复后，进入休眠；集中器按照预设的抄表时间自动唤醒，接收水表数据状态，完成抄表任务或者到达预设抄表限时后结束抄表任务，然后在预设上报时间点将采集的水表数据上传至用水管理平台。有益效果：功耗低，水表和集中器的使用寿命长，运营成本低。运营成本低。运营成本低。

【技术实现步骤摘要】
低功耗集中式无线抄表系统及其方法


[0001]本专利技术属于水表抄表
，具体涉及一种低功耗集中式无线抄表系统及其方法。

技术介绍

[0002]NB
‑
IoT无线远传水表发展迅速，目前广泛应用于市场，在每一只水表上均安装NB通讯组件,实现水表数据进行上报或者数据分发等功能，基于上述技术，随着使用发现存在以下问题：
[0003]第一，针对某些地区将水表安装于表井中，或者安装于偏僻复杂的地区，可能会造成表NB信号被屏蔽，带来信号差甚至无信号的问题，造成部分水表失联的情况。
[0004]第二，若所有的水表均采用NB
‑
IoT无线远传进行数据上报，水表功率消耗高，电池使用寿命短或需要高容量的电池；
[0005]第三，每只水表均搭载NB
‑
IoT无线远传模组，且需要缴纳对应的营运费用，增加了水表运营成本。
[0006]基于上述缺陷，有必要提出一种改进方案来克服上述缺陷。

技术实现思路

[0007]针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：如何提供一种低功耗集中式无线抄表系统及其方法，既保证水表通讯保持畅通，又可降低功耗降低运营成本。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0009]一种低功耗集中式无线抄表系统，其关键技术在于：包括集中器、N个水表、用水管理平台；所述集中器设置有NB模组、集中RF无线收发器、集中红外接口模块、存储器和集中器电池，其中，所述NB模组至少包括集中控制器、NB通讯模块；所述集中控制器的远距离传输端连接所述NB通讯模块，所述集中控制器的短距离传输端连接有所述集中RF无线收发器，所述集中控制器的水表配对端连接有集中红外接口模块，所述集中控制器的存储端连接所述存储器，所述集中器电池对所述集中器进行供电；每个所述水表上均设置微处理器、水表RF无线收发器、水表红外接口模块、无磁传感器和水表电池；所述微处理器的短距离传输端连接有所述水表RF无线收发器，所述微处理器的集中器地址配对端连接有所述水表红外接口模块，所述水表电池向所述水表供电；所述集中器的集中RF无线收发器与N个所述水表的水表RF无线收发器一一对应连接；
[0010]所述水表和所述集中器进行短距离地址配对时，所述水表红外接口模块、所述集中器的集中红外接口模块分别用于与外界手持终端进行连接；
[0011]所述集中器经所述NB通讯模块与所述用水管理平台连接。
[0012]通过上述设计，在一个区域内，只需要将集中器内设置远距离NB通讯模块和短距离RF无线收发器，其他水表仅设置短距离RF无线收发器，在进行抄表过程中，集中器与水表通过短距离通讯方式，实现数据交互，当获取到N个水表数据后，再由集中器结合远传方式
实现远传。短距离通讯方式，集中器信号强，信号不易被屏蔽，安装过程中即可对需要中转的水表进行限定，实现小范围获取数据。同时由于水表均是短距离数据传输，功率大大降低，即使小容量的电池也能使用很多年。同时只需要一个集中器搭载NB通讯模组，则大大降低了运营费用。N为正整数。
[0013]一种低功耗集中式无线抄表方法，其特征在于：包括如权利要求1所述的低功耗集中式无线抄表系统；
[0014]抄表步骤包括水表X进行水表数据发送的步骤和集中器进行水表数据接收与上报的步骤；
[0015]预设值：n个抄表频段、抄表时间段、上报时间段；
[0016]其中，所述水表进行水表数据发送的步骤具体为：
[0017]S11：水表X安装后，与集中器建立配对关系；X＝1
…
N；
[0018]S12：到达抄表时间段水表自动唤醒时间点；
[0019]水表自动唤醒，并在低功耗模式下进入发送水表数据状态，以n个抄表频段交替向外发送第一数据帧后,等待获取集中器反馈的第一答复信号；
[0020]S13：若水表收到集中器的反馈的第一答复信号，水表X停止切换抄表频段，继续以当前抄表频段发送第二数据帧，并等待获取集中器反馈的第二答复信号；
[0021]若未收到集中器的答复，返回步骤S12；
[0022]S14：判断是否收到第二数据帧；
[0023]若获取到集中器反馈的第二答复信号，则按照集中器反馈的第二答复信号的休眠时长进入长时间休眠状态；等待下一抄表时间段；
[0024]若未获取到集中器反馈的第二答复信号，继续保持以当前频段发送第二数据帧，等待集中器答复；若反复C次均未获取到反馈信号，则返回步骤S12，重新发送第一数据帧；
[0025]其中，所述集中器进行水表数据接收与上报的步骤具体为；
[0026]S21：集中器安装后，和N个水表逐一建立配对关系，并明确集中器抄表任务中的水表清单，等待抄表；
[0027]S22：到达抄表时间段集中器自动唤醒时间点；
[0028]集中器自动唤醒，并先后以n个抄表频段进入接收水表数据状态；获取N个水表发出的第一数据帧后，反馈第一答复信号；
[0029]S23：集中器获取N个水表发送的第二数据帧后，反馈第二答复信号；
[0030]S24：集中器将N个水表对应的第一数据帧和第二数据帧打包成水表数据保存至存储器；
[0031]S25：集中器抄表结束进入休眠状态，等待下一抄表抄表时间段；
[0032]或者到达抄表时间段集中器结束抄表时间点，集中器抄表结束；
[0033]或者集中器完成水表清单中N个水表数据接收，集中器抄表结束；
[0034]S26：到达上报时间段时间起点，集中器将获取到所有水表数据发送至用水管理平台。
[0035]通过上述步骤，基于低功耗集中式无线抄表系统条件下，将小范围内的水表采用短距离通讯方式实现数据交互，再采用集中器实现远距离数据上报。短距离通讯方式，集中器信号强，信号不易被屏蔽，安装过程中即可对需要中转的水表进行限定，实现小范围获取
数据。同时由于水表均是短距离数据传输，功率大大降低，再结合限定交互时间段，从而大大的缩短了水表、集中器通讯工作时间，延长了电池使用寿命。同时只需要一个集中器搭载NB通讯模组，则大大降低了运营费用。低功耗模式为水表只有计量功能，不启动通讯功能。
[0036]再进一步的技术方案为，所述第一数据帧至少包括水表表号或地址；所述第二数据帧至少包括水表表号或者地址、实时水量、水表状态、水表电压和周期流量数据。
[0037]再进一步的技术方案为，所述第一数据帧和所述第二数据帧发送过程中，数据帧之间发送的间隔时间Ts为预设发送间隔范围Tsmin
‑
Tsmax中随机产生的一个值。用于将批量的水表发送数据的时刻尽量分散开，减小水表互相之间的干扰。
[0038]再进一步的技术方案为，步骤S11和步骤S21中，
[0039]步骤S11和步骤S21中，水表与集中器配对时：
[0040]手持终端经所述集中红外接口模块向集中器写入水表的表号或地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低功耗集中式无线抄表系统，其特征在于：包括集中器、N个水表、用水管理平台；所述集中器设置有NB模组、集中RF无线收发器、集中红外接口模块、存储器和集中器电池，其中，所述NB模组至少包括集中控制器、NB通讯模块；所述集中控制器的远距离传输端连接所述NB通讯模块，所述集中控制器的短距离传输端连接有所述集中RF无线收发器，所述集中控制器的水表配对端连接有集中红外接口模块，所述集中控制器的存储端连接所述存储器，所述集中器电池对所述集中器进行供电；每个所述水表上均设置微处理器、水表RF无线收发器、水表红外接口模块、无磁传感器和水表电池；所述微处理器的短距离传输端连接有所述水表RF无线收发器，所述微处理器的集中器地址配对端连接有所述水表红外接口模块，所述水表电池向所述水表供电；所述集中器的集中RF无线收发器与N个所述水表的水表RF无线收发器一一对应连接；所述水表和所述集中器进行短距离地址配对时，所述水表红外接口模块、所述集中器的集中红外接口模块分别用于与外界手持终端进行连接；所述集中器经所述NB通讯模块与所述用水管理平台连接。2.一种低功耗集中式无线抄表方法，其特征在于：包括如权利要求1所述的低功耗集中式无线抄表系统；抄表步骤包括水表X进行水表数据发送的步骤和集中器进行水表数据接收与上报的步骤；预设值：n个抄表频段、抄表时间段、上报时间段；其中，所述水表进行水表数据发送的步骤具体为：S11：水表X安装后，与集中器建立配对关系；X＝1
…
N；S12：到达抄表时间段水表自动唤醒时间点；水表自动唤醒，并在低功耗模式下进入发送水表数据状态，以n个抄表频段交替向外发送第一数据帧后,等待获取集中器反馈的第一答复信号；S13：若水表收到集中器的反馈的第一答复信号，水表X停止切换抄表频段，继续以当前抄表频段发送第二数据帧，并等待获取集中器反馈的第二答复信号；若未收到集中器的答复，返回步骤S12；S14：判断是否收到第二数据帧；若获取到集中器反馈的第二答复信号，则按照集中器反馈的第二答复信号的休眠时长进入长时间休眠状态；等待下一抄表时间段；若未获取到集中器反馈的第二答复信号，继续保持以当前频段发送第二数据帧，等待集中器答复；若反复C次均未获取到反馈信号，则返回步骤S12，重新发送第一数据帧；；其中，所述集中器进行水表数据接收与上报的步骤具体为；S21：集中器安装后，和N个水表逐一建立配对关系，并明确集中器抄表任务中的水表清单，等待抄表；S22：到达抄表时间段集中器自动唤醒时间点；集中器自动唤醒，并先后以n个抄表频段进入接收水表数据状态；获取N个水表发出的第一数据帧后，反馈第一答复信号；S23：集中器获取N个水表发送的第二数据帧后，反馈第二答复信号；
S24：集中器将N个水表对应的第一数据帧和第二数据帧打...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宇，李勇，吴天劲，
申请(专利权)人：重庆智慧水务有限公司，
类型：发明
国别省市：