[发明专利]机会通信模式多表数据采集和控制方法

说明书

技术领域

本发明属于无线传感器数据采集与控制技术领域，更为具体地讲，涉及对能耗计 量数据，如水电气暖四表中任何一种类型数据的远程采集以及非实时控制的方法。

背景技术

随着社会经济和技术的快速发展，节能环保成为社会可持续发展内在的必要理 念。对于能耗数据的自动采集、上报以及控制，是实现绿色节能的先决技术保障条件。这要 求针对千变万化的应用场景，如城市、郊区、农村、牧区等不同区域环境，平原、丘陵、山区、 高原等不同地理条件，架空、地面、地下等不同空间位置，能够将具有数量众多、分布广泛、 密度不平衡等特点的水电气暖表终端节点的数据进行有效的采集，并实施可靠的控制。

分析现有的三表或四表远程抄表系统，大致有这样几种形式：

1）预付费模式：用户预交费，终端表按预设计价策略对用量进行扣费，费用归零则停止 服务。这种模式无需网络连接，即完全离线运行，这样无论是供应商还是用户均很难获知当 前余量，用户对水、电、气、暖等资源的消费行为无法跟踪；运营商的定价策略无法动态调 整；同时离线系统在安全性方面也存在一定隐患。

2）短程无线抄表模式：由专业服务人员以一定周期巡检所有管辖的终端，通过手 持抄表终端无线读取用户数据；这些数据上传到供应商服务器，按周期向用户收取相应的 服务费用。这种方法同样可以视为离线模式，只是在数据获取环节采用了短距无线传输技 术，如在计量终端和手持终端间采用开放频段433MHz/488MHz/2.4GHz等的无线收发设备。 这样其具有离线方式的缺点外，如何有效地进行能耗控制成为另一个突出的问题：大量计 量终端需依赖电池供电以实现无线抄表，相应时间、无线覆盖范围等均是与延长电池使用 寿命相悖的要求。

3）运营商覆盖抄表模式：利用电信运营商网络，如短信SMS、GPRS/3G/4G等，在计量 终端中内嵌这类无线通信模块，实现完全在线的无线远程抄报；而对于集中抄表，如目前较 为普遍的楼宇多层用户集中抄表，则可以利用小区宽带以太网，实现有线远程抄表。毫无疑 问，在线模式克服了离线模式的诸多问题，为供应商和用户带来了大量的实施节能环保技 术的机会。但利用电信或宽带运营商网络将涉及到后期的运行费用问题，而数据网络的不 稳定（如调整、维护、升级等）将对能耗管理带来很大的负面影响；而在技术方面，电信运营 商无线网络存在覆盖死角（如偏远地区、地下室等），无线终端的功耗控制与电池寿命等问 题也难以解决。

4）电力线modem传输模式：电力线载波数据传输技术目前已较为成熟，用其进行计 量数据的采集和控制数据的传输至少对于电量类终端是一个合理的选择，但其他类型的终 端（水、气、暖等）并不适用。但我国的电网环境较为复杂，污染较为严重，使得很多情况下通 信的可靠性较低；无法跨越变压器的限制，使得网络架构必须采用多级结构，故障点多，可 靠性进一步下降；最后由于该技术并不普及，进而导致终端成本相比较其他技术而居高不 下。

5）智能家居模式：将所有家庭计量终端接入家庭网络，利用家用宽带网络实现能 耗数据的远程传输，该方案从长期看是很有吸引力的。从终端到家庭网关的连接，可以是 Zigbee、蓝牙、WiFi甚至有线等多种方式，在传输质量和可靠性等方面是有保障的。但其前 提条件是所有家庭均实现了可靠的宽带接入，并且家庭网关可以稳定接入所有类型的计量 终端，此外还有标准的统一等问题，而这些先决条件均不是短期内可达到的，因此暂不对此 深入讨论。