专利名称：一种计量表、无线抄表系统及方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种计量表、无线抄表系统及方法。
背景技术：
随着物联网、传感网的发展，水表、气表、热量表等没有外部供电的计量表的抄表越来越受到重视。微功率(短距离)无线通信技术将在这些计量表的抄表应用中起到非常重要的作用。由于计量表没有持续的外部电能供应，这些计量表的抄表只能依靠电池或其它手段(太阳能，水/气流发电等)得到电能，所以，其通信本身必须消耗极低的功耗，才能使电池等供电元件长期工作。另外，由于水表等计量表本身成本比较低，则相应地要求与其配套的抄表设备的成本也必须比较低。目前，无线抄表有两种方式一种是手持终端通过双向通信的方式读取计量表的读数，另一种是计量表定时将读数发送至集中器，再由集中器集中保存每个计量表的读数并通过其它方式，传送到数据中心。第一种方式要求计量表除带有发射机外，还必须带有接收机，这样就使计量表的成本较高，且功耗也很高；第二种方式适用于计量表分布密度较高的地区，但对于计量表分布密度较低、或信号不好、或安装位置不佳的地点，这种抄表方式的抄读成功率不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述计量表的成本高、功耗高，且不适用于计量表分布密度不均匀、或信号不好、或安装位置不佳的地点，提供一种计量表，成本低、功耗低，且适用于计量表分布密度不均匀、信号不好、安装位置不佳的地点。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种计量表，包括
用于计量数据的表头；
连接于所述表头，用于实时采集计量数据的传感器；
连接于所述传感器，用于对所采集的计量数据进行处理并将处理后的数据打包成数据包的MCU ；
内置或外接于所述MCU，用于分别对第一时间及小于第一时间的第二时间进行计时的计时单元；
连接于所述MCU，用于每隔第一时间以300bps至19200bps之间的速率发射一次所述数据包，且在第一时间内，每隔第二时间以大于19200bps的速率发射一次所述数据包的无线射频发射单元。本发明还构造一种无线抄表系统，包括手持终端、集中器和多个以上所述的计量表，其中，
所述手持终端包括以大于19200bps的速率接收所述数据包的高速接收单元；
所述集中器包括以300bps至19200bps之间的速率接收所述数据包的低速接收单元。在本发明所述的无线抄表系统中，所述无线抄表系统还包括为拓展通信距离而连接在至少一个计量表与所述集中器之间的中继器。本发明还构造一种无线抄表方法，其特征在于，包括
每个计量表中的表头计量数据；
每个计量表中的传感器实时采集计量数据；
每个计量表中的MCU对所采集的计量数据进行处理并将处理后的数据打包成数据包； 每个计量表中的计时单元分别对第一时间及小于第一时间的第二时间进行计时；
每个计量表中的无线射频发射单元每隔第一时间以300bps至19200bps之间的速率发射一次所述数据包，且在第一时间内，每隔第二时间以大于19200bps的速率发射一次所述数据包；
手持终端以大于19200bps的速率接收每个计量表所发射的数据包；
集中器以300bps至19200bps之间的速率接收每个计量表所发射数据包。在本发明所述的无线抄表方法中，在包含多个第一时间的第三时间中，多个第一时间的平均值为T，且在所述第三时间内，每个第一时间为(Τ-ΛΤ) (Τ+ΛΤ)范围内的一随机值，其中，AT为小于T的第一预设时间`。在本发明所述的无线抄表方法中，在包含多个第二时间的第一时间中，多个第二时间的平均值为t，且在所述第一时间内，每个第二时间为(t-At) (t+At)范围内的一随机值，其中，At为小于t的第二预设时间。实施本发明的技术方案，无线射频发射单元以300bps至19200bps之间的速率所发射的数据包可被集中器接收，无线射频发射单元以大于19200bps的速率所发射的数据包可被手持终端接收，因此，该计量表有两种发射模式随机定时发送，在计量表分布密度高的地区，可以使用集中器接收计量表的信息，完成自动抄表功能；在计量表分布密度低、或信号不好、或安装位置不佳的位置，可以使用手持终端接收计量表的信息，作为抄表的一种辅组手段。而且，该计量表只包含有无线射频发射单元，而不包含接收单元，因此，成本及功耗也较低。另外，作为辅组手段，中继器可以拓展通信距离或者解决通信不畅的两点之间的通信可靠性。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中
图1是本发明计量表实施例一的逻辑结构 图2是本发明计量表的工作时序 图3是本发明无线抄表系统优选实施例的逻辑结构 图4是本发明无线抄表方法实施例一的流程图。
具体实施方式
如图1所示，在本发明计量表实施例一的逻辑结构图中，该计量表包括表头10、传感器20、MCU30、计时单元40和无线射频发射单元50。计时单元40外接于MCU30，当然，在其它实施例中，计时单元40也可内置在MCU30中。在该计量表中，表头10用于计量数据；传感器20用于实时采集计量数据；MCU30用于对所采集的计量数据进行处理并将处理后的数据打包成数据包，在所打包的数据包中，除包含所采集的计量数据外，还包括计量表ID、计量表状态及流水号等；计时单元40用于分别对第一时间及小于第一时间的第二时间进行计时；无线射频发射单元50用于每隔第一时间以300bps至19200bps之间的速率发射一次所述数据包，且在第一时间内，每隔第二时间以大于19200bps的速率发射一次所述数据包。使用该实施例的计量表，无线射频发射单元50以300bps至19200bps之间的速率所发射的数据包可被集中器接收，无线射频发射单元以大于19200bps的速率所发射的数据包可被手持终端接收，因此，该计量表有两种发射模式随机定时发送，在计量表分布密度高的地区，可以使用集中器接收计量表的信息，完成自动抄表功能；在计量表分布密度低、或信号不好、或安装位置不佳的位置，可以使用手持终端接收计量表的信息，作为抄表的一种辅组手段。而且，该计量表只包含有无线射频发射单元，而不包含接收单元，因此，成本及功耗也较低。在一个优选实施例中，为防止相邻的多个计量表由于多次同时发射数据包而导致相互之间的干扰多次发生，可通过调整第一时间和/或第二时间，使每次间隔的第一时间和/或第二时间均不一样，这样就可防止多次碰撞的发生。结合图2，无线射频发射单元共有三种模块休眠模式、低速发射模式、高速发射模式。假设T为一段时间内多个间隔的第一时间的平均值，ΛΤ为小于T的一个随机值，这样，第一时间的范围为(Τ-ΛΤ) (Τ+ΛΤ)。同样地，t为第一时间内多个间隔的第二时间的平均值，At为小于t的一个随机值，这样，第二时间的范围为(t-At) (t+At)。由于每次间隔的第一时间和/或第二时间均不同，这样可大大减少相邻的多个计量表同时发射数据的几率，也就减少了碰撞的产生。图3是本发明无线抄表系统优选实施例的逻辑结构图，该无线抄表系统包括多个计量表101、102、…、107 、集中器200、中继器300和手持终端400，其中，每个计量表的逻辑结构可参照上述实施例中的计量表的逻辑结构，在此不再赘述。集中器200包括以300bps至19200bps之间的速率接收所述数据包的低速接收单元，这样可使得集中器200能接收到计量表在低速发射模式下所发射的数据包。手持终端400包括以大于19200bps的速率接收所述数据包的高速接收单元，这样可使手持终端能接收到计量表在高速发射模式下所发射的数据包。应当说明的是，中继器300可通信地连接在至少一个计量表与集中器200之间，例如，中继器通信地连接在计量表103、104、105与集中器200之间。中继器300用于拓展计量表到集中器之间的通信覆盖范围，当然，在另一个实施例中，也可省略中继器。图4是本发明无线抄表方法实施例一的流程图，该无线抄表方法包括
51.每个计量表中的表头计量数据；
52.每个计量表中的传感器实时采集计量数据；
53.每个计量表中的MCU对所采集的计量数据进行处理并将处理后的数据打包成数据
包；
54.每个计量表中的计时单元分别对第一时间及小于第一时间的第二时间进行计时；55.每个计量表中的无线射频发射单元每隔第一时间以300bps至19200bps之间的速率发射一次所述数据包，且在第一时间内，每隔第二时间以大于19200bps的速率发射一次所述数据包；
56.手持终端以大于19200bps的速率接收每个计量表所发射的数据包；
57.集中器以300bps至19200bps之间的速率接收每个计量表所发射数据包。在一个优选实施例中，在包含多个第一时间的第三时间中，多个第一时间的平均值为T，且在所述第三时间内，每个第一时间为(Τ-ΛΤ) (Τ+ΛΤ)范围内的一随机值，其中，AT为小于T的第一预设时间。例如，在具体应用中，第三时间为24小时，第一时间的平均值为I小时，ΛΤ为10分钟，则计量表每次以300bps至19200bps之间的速率发射数据包的时间间隔为50分钟至70分钟范围内的一个随机值。由于计量表每次间隔的时间不同，这样可大大减少相邻的多个计量表同时发射数据的几率，也就减少了碰撞的产生。在另一个优选实施例中，在包含多个第二时间的第一时间中，多个第二时间的平均值为t，且在所述第一时间内，每个第二时间为(t-At) (t+At)范围内的一随机值，其中，At为小于t的第二预设时间。例如，在一个具体应用中，第一时间为I小时，第二时间的平均值为5分钟，At为10秒钟，则计量表每次以大于19200bps的速率发射数据包的时间间隔为290秒钟至310秒钟范围内的一个随机值，由于每次间隔的时间不同，这样可大大减少相邻的多个计量表同时发射数据的几率，也就减少了碰撞的产生。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
权利要求
1.一种计量表，其特征在于，包括 用于计量数据的表头； 连接于所述表头，用于实时采集计量数据的传感器； 连接于所述传感器，用于对所采集的计量数据进行处理并将处理后的数据打包成数据包的MCU ； 内置或外接于所述MCU，用于分别对第一时间及小于第一时间的第二时间进行计时的计时单元； 连接于所述MCU，用于每隔第一时间以300bps至19200bps之间的速率发射一次所述数据包，且在第一时间内，每隔第二时间以大于19200bps的速率发射一次所述数据包的无线射频发射单元。
2.一种无线抄表系统，其特征在于，包括手持终端、集中器和多个权利要求1所述的计量表，其中， 所述手持终端包括以大于19200bps的速率接收所述数据包的高速接收单元； 所述集中器包括以300bps至19200bps之间的速率接收所述数据包的低速接收单元。
3.根据权利要求2所述的无线抄表系统，其特征在于，所述无线抄表系统还包括为拓展通信距离而连接在至少一个计量表与所述集中器之间的中继器。
4.一种无线抄表方法，其特征在于，包括 每个计量表中的表头计量数据； 每个计量表中的传感器实时采集计量数据； 每个计量表中的MCU对所采集的计量数据进行处理并将处理后的数据打包成数据包； 每个计量表中的计时单元分别对第一时间及小于第一时间的第二时间进行计时； 每个计量表中的无线射频发射单元每隔第一时间以300bps至19200bps之间的速率发射一次所述数据包，且在第一时间内，每隔第二时间以大于19200bps的速率发射一次所述数据包； 手持终端以大于19200bps的速率接收每个计量表所发射的数据包； 集中器以300bps至19200bps之间的速率接收每个计量表所发射数据包。
5.根据权利要求4所述的无线抄表方法,其特征在于，在包含多个第一时间的第三时间中，多个第一时间的平均值为T，且在所述第三时间内，每个第一时间为(Τ-ΛΤ) (Τ+ΔΤ)范围内的一随机值，其中，Λ T为小于T的第一预设时间。
6.根据权利要求4所述的无线抄表方法，其特征在于，在包含多个第二时间的第一时间中，多个第二时间的平均值为t，且在所述第一时间内，每个第二时间为(t-At) (t+At)范围内的一随机值，其中，At为小于t的第二预设时间。
全文摘要
本发明公开了一种计量表、无线抄表系统及方法，该计量表包括用于计量数据的表头；用于实时采集计量数据的传感器；用于对所采集的计量数据进行处理并将处理后的数据打包成数据包的MCU；用于分别对第一时间及小于第一时间的第二时间进行计时的计时单元；用于每隔第一时间以300bps至19200bps之间的速率发射一次所述数据包，且在第一时间内，每隔第二时间以大于19200bps的速率发射一次所述数据包的无线射频发射单元。实施本发明的技术方案，该计量表有两种发射模式，既适用于在计量表分布密度高的地区，也适用于在计量表分布密度低、或信号不好、或安装位置不佳的位置。而且，该计量表只包含有无线射频发射单元，而不包含接收机，因此，成本及功耗也较低。
文档编号G08C17/02GK103049987SQ20111045647
公开日2013年4月17日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年10月11日
发明者雷兆军, 曹辉, 皮军 申请人:深圳市华奥通通信技术有限公司