[发明专利]基于无线传感网络的微功率抄表系统及设备

权利要求书

1.一种基于无线传感网络的微功率抄表系统，其特征是：微功率无线收发模块通过RS485线与智能电表连接，并对智能电表中的用电信息进行采集并进行打包编码处理，然后通过近程通讯网络在不同时段传输到抄表集中器，抄表集中器对接收到的至少两个微功率无线收发模块在不同时段发送的多个打包数据再次进行打包编码处理后，并在规定的时间内通过远程通讯网络上传到数据中心进行处理，其具体过程如下所示：

步骤一、抄表集中器根据距离的关系与至少两个微功率无线收发模块建立虚拟簇，且抄表集中器上的汇聚节点与微功率无线收发模块上的感应节点根据时钟同步机制在规定的时间段开启收发模式，打开串口中断，广播同步控制帧建立星状网络，实现微功率无线收发模块与抄表集中器的通信；

步骤二、抄表集中器向同虚拟组中的微功率无线收发模块发送抄表信息，微功率无线收发模块接收到抄表集中器发送的抄表信息，并对智能电表的信息进行采集并进行一次打包编码处理；

步骤三、微功率无线收发模块上的检测节点对接收到的抄表信息进行判断检测，通过预测之后数据传输的网络负载量，并依据多信道跳频进行不同数据传输模式之间的转换，实现微功率无线收发模块向抄表集中器发送一次打包编码数据；

步骤四、抄表集中器对接收到的一次编码数据进行二次打包编码处理，根据步骤一中的时钟同步机制，在规定的时间段内实现抄表集中器与数据中心的连通；

步骤五、抄表集中器把二次打包编码处理的数据通过GPRS传输到数据中心，数据中心对接收到的数据进行解压，根据其编码得出对应智能电表的信息。

所述不同数据传输模式包括：低负载条件，数据帧的数量不大，使用CSMA/CA信道接入方式进行数据的传输；高负载条件，数据帧的数量大，使用TDMA方式进行数据的传输；在高负载条件中出现的低负载条件采用优先时槽的方法进行传输。

在TDMA方式进行数据传输中，通过先听后说机制的竞争机制，保证在节点进行数据传输前信道的状态以避免信号数据帧由于信道干扰造成的数据丢失并减少由于数据碰撞而造成的能量损耗。

2.根据权利要求1所述的基于无线传感网络的微功率抄表系统及设备，其特征是：所述数据传输网络负载的判断根据抄表集中器发布的点抄模式信息和集抄模式信息进行确定，点抄模式为低负载条件，集抄模式为高负载条件；集抄模式为需要周期性的获取所有智能电表的用电量信息；点抄模式为需要临时性的获取一个智能电表的用电信息。

3.根据权利要求1所述的基于无线传感网络的微功率抄表系统及设备，其特征是：所述时钟同步机制中时钟的同步通过邻域平均法对时钟偏差和时钟频偏通过双向消息交换来补偿进行实现。

4.根据权利要求3所述的基于无线传感网络的微功率抄表系统及设备，其特征是：所述时钟偏差补偿的具体操作为：a)、周期性侦听/休眠信道，如果信道是空闲的，在时钟信息传输的范围内，某节点将发送一个请求包到邻近的节点；

b)、邻近的节点应答并返回时钟信息；

c)、补偿传输延迟；

d)、节点计算出所有节点时钟偏差的平均值；

e)、更新自身的时钟偏差；

f)、广播时钟补偿表，这个表中包含节点地址和时钟偏差补偿；

g)、邻近的节点接收到时钟偏差补偿表并更新自身时钟偏差；

h)、重复以上操作。

5.根据权利要求3所述的基于无线传感网络的微功率抄表系统及设备，其特征是：所述时钟频偏补偿的具体操作为：a)、周期性侦听/休眠信道。如果信道是空闲的，在时钟信息传输的范围内，某节点将发b)、送一个时钟频偏的请求包到邻近的节点；

c)、邻近的节点应答并返回时钟频偏；

d)、补偿传输延迟；

e)、节点计算出所有节点时钟频偏的平均值；

f)、更新自身的时钟频偏；

g)、广播时钟补偿表，这个表中包含节点地址和时钟频偏；

h)、邻近的节点接收到时钟补偿表并更新自身时钟频偏；

i)、重复以上操作。