[發(fā)明專(zhuān)利]一種智能家居智能電表無(wú)線(xiàn)抄表系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710581356.2
• 申請(qǐng)日: 2017-07-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107170224B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳劍桃
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京尚層生泰技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G08C17/02
• 分類(lèi)號(hào): G08C17/02;H04L12/28
• 代理公司: 11357 北京同輝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 魏忠暉

1.一種智能家居智能電表無(wú)線(xiàn)抄表系統(tǒng)，其特征是，包括電表數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、通信模塊和電表數(shù)據(jù)平臺(tái)，所述電表數(shù)據(jù)收發(fā)模塊采集和發(fā)送電表數(shù)據(jù)，通信模塊將電表數(shù)據(jù)收發(fā)模塊發(fā)送的電表數(shù)據(jù)傳送至電表數(shù)據(jù)平臺(tái)，所述電表數(shù)據(jù)平臺(tái)用于對(duì)收到的電表數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、存儲(chǔ)處理，并提供查詢(xún)服務(wù)；所述的電表數(shù)據(jù)收發(fā)模塊基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電表數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送，包括電表監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、主基站、輔基站，電表監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)采集電表數(shù)據(jù)后路由至主基站，輔基站用于在電表監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)移動(dòng)并截獲電表監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)路由中的電表數(shù)據(jù)，并將截獲的電表數(shù)據(jù)發(fā)送至主基站，進(jìn)而由主基站將電表數(shù)據(jù)發(fā)送至電表數(shù)據(jù)平臺(tái)；所述的電表監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署于電表監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，主基站固定設(shè)置，電表監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)包括傳感器單元、處理器單元、無(wú)線(xiàn)通信單元和能量供應(yīng)單元，傳感器單元用于采集電表數(shù)據(jù)；處理器單元控制整個(gè)電表監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的操作，存儲(chǔ)和處理采集的電表數(shù)據(jù)；無(wú)線(xiàn)通信單元用于實(shí)現(xiàn)與其他電表監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和主基站、輔基站之間的通信；所述的電表監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)分布式成簇，期間在電表監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)中選取簇頭節(jié)點(diǎn)時(shí)，具體執(zhí)行：

(1)將電表監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)到主基站的跳數(shù)距離作為電表監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)符，各電表監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)向自身的鄰居節(jié)點(diǎn)交互標(biāo)識(shí)符信息，若電表監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)符最小，則成為候選簇頭節(jié)點(diǎn)，否則成為簇成員節(jié)點(diǎn)；

(2)電表監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)成為候選簇頭節(jié)點(diǎn)后，延遲一定的時(shí)間，向通信范圍內(nèi)的電表監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送“簇頭節(jié)點(diǎn)競(jìng)選”消息，其中延遲的時(shí)間按照下列公式確定：

式中，delay(i)表示第i個(gè)候選簇頭節(jié)點(diǎn)向通信范圍內(nèi)的電表監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送“簇頭節(jié)點(diǎn)競(jìng)選”消息的延遲時(shí)間，為第i個(gè)候選簇頭節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)為候選簇頭節(jié)點(diǎn)的持續(xù)時(shí)間，T_η為人為設(shè)定的“簇頭節(jié)點(diǎn)競(jìng)選”消息傳遍通信范圍內(nèi)的電表監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)所需的時(shí)間，且E_i為第i個(gè)候選簇頭節(jié)點(diǎn)的剩余能量值，E_ij為第i個(gè)候選簇頭節(jié)點(diǎn)的第j個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)的剩余能量值，m_i為第i個(gè)候選簇頭節(jié)點(diǎn)具有的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)，分別為第i個(gè)候選簇頭節(jié)點(diǎn)的可用內(nèi)存、初始內(nèi)存，λ₁、λ₂為設(shè)定的權(quán)值系數(shù)；

(3)若候選簇頭節(jié)點(diǎn)成功發(fā)送“簇頭節(jié)點(diǎn)競(jìng)選”消息，則該候選簇頭節(jié)點(diǎn)競(jìng)選為簇頭節(jié)點(diǎn)，若候選簇頭節(jié)點(diǎn)成功在發(fā)送“簇頭節(jié)點(diǎn)競(jìng)選”消息之前收到其他候選簇頭節(jié)點(diǎn)的“簇頭節(jié)點(diǎn)競(jìng)選”消息，則取消“簇頭節(jié)點(diǎn)競(jìng)選”消息的發(fā)送，成為簇成員節(jié)點(diǎn)；

簇成員節(jié)點(diǎn)將采集的電表數(shù)據(jù)發(fā)送至簇頭節(jié)點(diǎn)時(shí)，選擇優(yōu)選值最大的鄰居節(jié)點(diǎn)作為下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，定義優(yōu)選值的計(jì)算公式為：

式中，S_αβ表示第α個(gè)簇成員節(jié)點(diǎn)的第β個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)，Q(S_αβ)表示S_αβ的優(yōu)選值，E_αβ、分別表示S_αβ的剩余能量值、初始能量值，K_αβ→O表示S_αβ到主基站的跳數(shù)距離，表示S_αβ的位置，表示主基站的位置，表示距離S_αβ最近的簇頭節(jié)點(diǎn)的位置，表示位置到位置之間的歐式距離，f(·)為取值函數(shù)，若則若則

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能家居智能電表無(wú)線(xiàn)抄表系統(tǒng)，其特征是，所述電表數(shù)據(jù)平臺(tái)包括數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、查詢(xún)模塊，所述數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊與所述數(shù)據(jù)分析處理模塊連接，所述查詢(xún)模塊與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能家居智能電表無(wú)線(xiàn)抄表系統(tǒng)，其特征是，輔基站在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)移動(dòng)并截獲路由中的電表數(shù)據(jù)時(shí)，具體執(zhí)行：

(1)按照下列公式確定輔基站的初始停留位置，將初始停留位置與主基站直線(xiàn)連接形成的路徑設(shè)定為輔基站的訪(fǎng)問(wèn)路徑：

式中，表示主基站的位置，表示第v個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)的位置，N_C為簇頭節(jié)點(diǎn)的數(shù)目；

(2)設(shè)發(fā)送電表數(shù)據(jù)的電表監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)為活躍節(jié)點(diǎn)，輔基站移動(dòng)到初始停留位置后，確定其鄰居節(jié)點(diǎn)中是否存在活躍節(jié)點(diǎn)，若存在活躍節(jié)點(diǎn)，輔基站移動(dòng)到活躍節(jié)點(diǎn)的幾何中心位置后暫時(shí)停留，向活躍節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息，通知活躍節(jié)點(diǎn)修改下一跳為輔基站，進(jìn)而截獲活躍節(jié)點(diǎn)的電表數(shù)據(jù)；

(3)若不存在活躍節(jié)點(diǎn)，輔基站繼續(xù)沿著設(shè)定的訪(fǎng)問(wèn)路徑移動(dòng)距離，ξ根據(jù)實(shí)際情況確定，確定其鄰居節(jié)點(diǎn)中是否存在活躍節(jié)點(diǎn)，若存在活躍節(jié)點(diǎn)，輔基站移動(dòng)到活躍節(jié)點(diǎn)的幾何中心位置后暫時(shí)停留，向活躍節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息，通知活躍節(jié)點(diǎn)修改下一跳為輔基站，進(jìn)而截獲活躍節(jié)點(diǎn)的電表數(shù)據(jù)；

(4)重復(fù)(3)，直至輔基站到達(dá)主基站的位置。