一种用于初始化无线抄表系统的方法

1、一种用于初始化无线抄表系统的方法，它应用于由一个中心站、隶属 于中心站的多个集中器、隶属于各个集中器的大量终端、与各个终端通过有 线方式连接的若干用户表计组成的无线自动抄表系统，该系统中的每个集中 器和终端都具有发射/接收无线信号的能力，其传输距离不大于100米，其特 征在于，
(1)在每个集中器的存储器中存放一个可靠连接信息表，该表记载集中 器以及该集中器隶属的所有终端与其他能直接进行无线电通信的终端的地 址，
(2)集中器测试并存储能与自己直接通信的各个终端的地址，将可直接 通信终端的信息写入可靠连接信息表，具体步骤是：
a.集中器依次向所有的终端发出测试帧，其中含有作为原地址的集中器 的地址和作为目标地址的目的终端地址，以及要求目的终端应答的指令，在 每两个测试帧之间留出供被测目的终端应答的足够的时间间隔，
b.当被测试的终端接收到集中器发出的测试帧后，立即向集中器发出应 答帧，其中包含作为原地址的本终端地址和作为目标地址的集中器地址，
c.集中器接收到来自被测试终端的应答后，将被测试终端的地址存储在 可靠连接信息表中，
d.集中器依次向所有的终端发出测试帧，收到来自被测试终端的应答后， 将可直接通信终端的信息写入可靠连接信息表之后，即完成对能与自己直接 通信的各个终端的测试，这些终端被认为是第一层次的终端，
(3)集中器测试并存储能通过第一层次终端与自己间接通信的各个终端 的地址，将这些终端的信息写入可靠连接信息表中，具体步骤是：
a.集中器依次对能与自己直接通信的终端即第一层次终端发出初始化命 令帧，在每两个初始化命令帧之间留出供第一层次终端进行初始化所需的足 够的时间间隔，其中含有作为原地址的集中器的地址、作为即将进行初始化 工作的第一层次终端的地址和相应的初始化指令，第一层次终端在接收到初 始化命令帧后，依次向其他所有终端发出含有“第一层次终端地址+目的终端 地址+测试代码”的测试帧，在每两个测试帧之间留出供被测目的终端应答的 足够的时间间隔，
b.当被测试的终端接收到第一层次终端发出的测试帧后，立即向第一层 次终端发出应答帧，其中包含作为原地址的本终端地址和作为目标地址的第 一层次终端地址，
c.第一层次终端接收到来自被测试终端的应答后，将被测试终端的地址 存储在自身的可靠连接信息表中，并将此可靠连接信息传送回集中器，
d.集中器依次对第一层次终端发出初始化命令帧并接收第一层次终端发 来的可靠连接信息之后，从接收到的可靠连接信息中剔除掉已有的第一层次 终端即构成了第二层次终端，同时将第二层次终端的信息写入可靠连接信息 表，完成了对第一层次终端的初始化工作，
(4)集中器依次对能与自己间接通信的终端即第二层次终端发出初始化 命令帧，其中含有作为原地址的集中器的地址、第一层次终端地址、第二层 次终端地址和相应的初始化指令；每一个第二层次终端在接收到初始化命令 帧后，依次向其它终端发出含有“第二层次终端地址+目的终端地址+测试代 码”的测试帧，在每两个测试帧之间留出供被测目的终端应答的足够的时间 间隔；接收到第二层次终端发出的测试帧的终端向该第二层次终端发回应答 帧，应答帧包含作为原地址的本终端地址和作为目标地址第二层次终端地址， 该第二层次终端接收到应答帧后，将发出该应答帧的终端地址存储在自身的 可靠连接信息表中，再通过第一层次终端将此可靠连接信息传送给集中器， 集中器从接收到的可靠连接信息中剔除掉已有的第一层次终端和第二层次终 端，同时将第三层次终端的信息写入可靠连接信息表，即构成了第三层次终 端，从而完成了对第二层次终端的初始化工作，依次类推，直到所有终端的可 靠连接信息被集中器存储在可靠连接信息表中为止。

技术领域：本发明属于电子技术领域，涉及一种初始化无线抄表系 统的方法。\n背景技术：目前已经出现的自动抄表装置是半自动的，在某个小区 或某片区域内，每个住户的电表或水表、气表都被改造成可以输出脉冲 的方式，以电表为例，每个电表上标有一个脉冲常数，脉冲常数代表表 盘转多少圈为一度电。假设720是脉冲常数，就表示电表表盘转了720 圈后，表字即电度数会增加1度电。光电探头的作用就是把表盘的机械 转数转换为电脉冲数，也就是电表表盘每转一圈就会使光电探头产生一 个电脉冲，此脉冲就会由传输线传送给采集终端。目前每个采集终端可 以连接16个表计，即最多用16根传输线与16个表计连接。采集终端带 有CPU和存储器。采集终端可同时采集16个表计脉冲。终端可根据脉冲 常数将脉冲数据转换为电度数。如从某根传输线上即某块表计传来的脉 冲数累计达到了720个。那么在终端的存储器中某个存储单元的数字就 加1。这个数字和电表上的数字是一致的。此数据在终端掉电后可以保存 十年以上。但是终端从各个表计收集的数据还要传输到一个中心计算机 进行储存和处理，如何解决数据从终端到中心计算机的传输，目前有两 种方案，一种是人工法，一种是无线自动通信法。人工法是由人工手持 数据收集器，到每一个终端所在地一一读取数据，然后到中心计算机房， 把数据输入计算机。这种方法劳民伤财。无线自动通信法是在中心计算 机与所有终端之间建立一个无线通信系统，通过无线方式实现数据的自 动传输。图1显示了洛阳卓飞技术开发有限公司自主开发的无线抄表系 统的基本方案，系统中集中器的型号为3YD-DCU，已经申请了专利，申请 号为01229317.2；系统中抄表终端的型号为RMRS-2，专利申请号为 01229319.9，此处不再对终端和集中器做详细介绍。由于受无线电管理委 员会规定的限制，采集终端的无线模块的功率较小。即两个无线模块互 相通信的最大距离仅为100米左右。再远就互相收不到了。要把数据传 送到远方，就得采用接力的方式进行传送。即每间隔100米或者小于100 米都分布着N1，N2，N3……Nn个终端。N1把数据传送给N2，N2收到后 再传送给N3，这样就能一直传送给Nn，这叫存储传发。为什么在中心计 算机和终端之间需要增加集中器呢？这是因为中心计算机离各个用户小 区所安装的终端的距离都大大超过了100米，终端与中心计算机直接通 过无线传输是不可能的，因此每个小区除了有采集终端外，还需要一个 集中器，集中器与该小区所有终端之间通过无线信道的方式交换数据。 每个集中器与距离不超过100米的终端是有可能直接通信的，而与集中 器距离超过100米的终端与集中器的通信，就要通过那些能与集中器直 接通信的终端为中继端，以互为中继、存储转发的方式进行，就像上面 介绍过的通过N1到Nn接力的方式进行。集中器通过无线信道、以互为 中继的方式可以把整个小区所有终端的数据收集起来，存储在本身的大 容量存储器中。而集中器与中心计算机的通信可以通过电话线以有线方 式进行。因此，中心计算机与集中器之间的通信可以不受距离限制，甚 至可以从远方拨叫长途电话实现和集中器的通信。简言之，上述无线抄 表系统中，从中心计算机到集中器的通信使用有线方式；每个集中器到 其下属的各个终端之间的通信采用无线方式。因此，集中器与其下属的 各个终端之间就必须建立通信的路由，即完成初始化。目前，还没有解 决此问题的技术方案出现。\n发明内容：本发明所要解决的技术问题是，提供一种在上述无线抄 表系统中，实现集中器和下属终端初始化的方法，在集中器和各个终端 之间建立可靠的无线通信联系。\n本发明的技术方案是，1、一种用于初始化无线抄表系统的方法，它 应用于由一个中心站、隶属于中心站的多个集中器、隶属于各个集中器 的大量终端、与各个终端通过有线方式连接的若干用户表计组成的无线 自动抄表系统，该系统中的每个集中器和终端都具有发射/接收无线信号 的能力，其传输距离不大于100米，其特征在于，\n(1)在每个集中器的存储器中存放一个可靠连接信息表，该表记载 集中器以及该集中器隶属的所有终端与其他能直接进行无线电通信的终 端的地址，\n(2)集中器测试并存储能与自己直接通信的各个终端的地址，将可 直接通信终端的信息写入可靠连接信息表，具体步骤是：\na.集中器依次向所有的终端发出测试帧，其中含有作为原地址的集 中器的地址和作为目标地址的目的终端地址，以及要求目的终端应答的 指令，在每两个测试帧之间留出供被测目的终端应答的足够的时间间隔，\nb.当被测试的终端接收到集中器发出的测试帧后，立即向集中器发 出应答帧，其中包含作为原地址的本终端地址和作为目标地址的集中器 地址，\nc.集中器接收到来自被测试终端的应答后，将被测试终端的地址存 储在可靠连接信息表中，\nd.集中器依次向所有的终端发出测试帧之后，即完成对能与自己直 接通信的各个终端的测试，这些终端被认为是第一层次的终端，\n(3)集中器测试并存储能通过第一层次终端与自己间接通信的各个 终端的地址，将这些终端的信息写入可靠连接信息表中，具体步骤是：\na.集中器依次对能与自己直接通信的终端即第一层次终端发出初始 化命令帧，在每两个初始化命令帧之间留出供第一层次终端进行初始化 所需的足够的时间间隔，其中含有作为原地址的集中器的地址、作为即 将进行初始化工作的第一层次终端的地址和相应的初始化指令，第一层 次终端在接收到初始化命令帧后，依次向其他所有终端发出含有“第一 层次终端地址+目的终端地址+测试代码”的测试帧，在每两个测试帧之 间留出供被测目的终端应答的足够的时间间隔，\nb.当被测试的终端接收到第一层次终端发出的测试帧后，立即向第 一层次终端发出应答帧，其中包含作为原地址的本终端地址和作为目标 地址的第一层次终端地址，\nc.第一层次终端接收到来自被测试终端的应答后，将被测试终端的 地址存储在自身的可靠连接信息表中，并将此可靠连接信息传送回集中 器，\nd.集中器依次对第一层次终端发出初始化命令帧并接收第一层次终 端发来的可靠连接信息之后，从接收到的可靠连接信息中剔除掉已有的 第一层次终端即构成了第二层次终端，同时将第二层次终端的信息写入 可靠连接信息表，完成了对第一层次终端的初始化工作，\n(4)集中器依次对能与自己间接通信的终端即第二层次终端发出初 始化命令帧，其中含有作为原地址的集中器的地址、第一层次终端地址、 第二层次终端地址和相应的初始化指令；每一个第二层次终端在接收到 初始化命令帧后，依次向其它终端发出含有“第二层次终端地址+目的终 端地址+测试代码”的测试帧，在每两个测试帧之间留出供被测目的终端 应答的足够的时间间隔；接收到第二层次终端发出的测试帧的终端向该 第二层次终端发回应答帧，应答帧包含作为原地址的本终端地址和作为 目标地址第二层次终端地址，该第二层次终端接收到应答帧后，将发出 该应答帧的终端地址存储在自身的可靠连接信息表中，再通过第一层次 终端将此可靠连接信息传送给集中器，集中器从接收到的可靠连接信息 中剔除掉已有的第一层次终端和第二层次终端，同时将第三层次终端的 信息写入可靠连接信息表，即构成了第三层次终端，从而完成了对第二 层次终端的初始化工作，依次类推，直到所有终端的可靠连接信息被集中 器存储在可靠连接信息表中为止。\n本发明的有益效果是实现了集中器与所属终端之间的自动无线通 信，不需安排抄表员到各用户终端抄表，可以随时、自动地收集各个用 户的数据，大大减少了人工劳动，降低了管理费用，提高了自动化程度。\n附图说明：图1是无线抄表系统的组成示意图。其中表计是安装在各 个用户所在地的计量装置，例如电表、水表、气表等。图中的终端可以 采用中国专利申请01229319.9中所公开的装置，或者是具有类似功能的 装置。图中的集中器可以采用中国专利申请01229317.2中所公开的装置， 或者是具有类似功能的装置。中心计算机设置在数据管理机关的所在地， 例如电业局。图中仅画了一个集中器，事实上可以有多个集中器与中心 计算机有线连接。\n图2是集中器的软件流程图。\n图3是终端的软件流程图。\n具体实施方式：下面通过举例，进一步详细说明本发明的实施方式。 集中器与终端之间或终端与终端之间的无线通信依靠协议来进行，协议 是按一定格式组织起来的代码，是通信主体之间的语言。这些协议中包 括了地址代码、命令代码和数据代码。地址代码的含义是，说明此命令 是给谁的。集中器和各个终端都是用编号来区分的，如1号终端，2号终 端等等。每个终端在自身的存储器中都存储有自身的编号。因所有终端 及集中器都使用同一无线频点收发数据，因此，在此系统中不能有两个终 端同时发送数据，必须一个一个地发送。但是只要在通信距离所达范围 之内，可以一个发送，多个接收。集中器通过无线方式向空中发射一串 数字代码，只要在100米范围内的所有终端都会收到。这一串数字代码 中含有地址代码，收到此代码的终端要从代码中把地址代码分离出来， 若此地址与自身地址相同，则此命令是给自己的，然后看命令代码是什 么，根据命令代码的不同来完成一定的操作。这些代码都是通过软件编 制的。数据代码是要传送的数据。\n为了便于说明问题，假设有一个集中器，下属15个终端，分布在一 个居民小区内，集中器要管理、抄收这15个终端的数据，现在需要按照 本发明的方法，在这16个通信主体之间建立可靠的通信路由，也就是完 成初始化。虽然终端的无线通信距离为100米左右，但是实际通信效果 要受安装位置附近物理环境的影响，因为每个终端附近的建筑物不同， 屏蔽效果也不一样。因此，事先无法知道集中器到各个终端的具体通信 路由。设集中器编号为0，下属的15个终端分别被编为1到15号。根据 本发明的方法，集中器要找出与这15个终端的相互连接关系，也就是完 成初始化。所谓两个终端是否能连接是这样定义的，即某终端向另一个 终端发出命令，也就是上面说过的数字代码，另一个终端收到后回发一 个响应，也是数字代码。某终端收到该响应后表示自己和另一个终端实 现了连接。\n集中器要知道并记载与自己能直接通信的终端，为此，集中器依次 向所有的终端发出测试帧，其中含有作为原地址的集中器的地址和作为 目标地址的目的终端地址，以及要求目的终端应答的指令，在每两个测 试帧之间留出供被测终端应答的足够的时间间隔。当被测试的终端接收 到集中器发出的测试帧后，立即向集中器发出应答帧，其中包含作为原 地址的本终端地址和作为目标地址的集中器地址。集中器接收到来自被 测试目的终端的应答后，将其地址存储在可靠连接信息表中。集中器依 次向所有的终端发出测试帧之后，即完成对能与自己直接通信的各个终 端的测试，这些终端被认为是第一层次的终端。例如，集中器首先发出 含有1号地址的某种命令代码。这种命令代码只是要求编有1号地址的 终端回传某种响应代码，并不要求传送数据。发出代码后，等待一小段 时间后，若收到1号终端发出的响应，表示1号终端与自身连接上了。 若收不到响应，表示1号终端与自身不连接。之后集中器依次发送包含2 号到15号地址的命令代码。假设分别发出3、5、9号地址的命令代码时 收到响应，则与集中器能直接通信的就为3、5、9号终端，集中器将3、 5、9号的地址存储下来作为第一层次终端。第一轮查询结束，查到了3 个终端可以与集中器直接进行可靠通信，\n由于还有12个终端未与集中器联系，还要进行第二轮查询。其方法 是，集中器测试并存储能通过第一层次终端与自己间接通信的各个终端 的地址，将这些终端的信息写入可靠连接信息表中，具体步骤是：集中 器依次对能与自己直接通信的终端即第一层次终端发出初始化命令帧， 在每两个初始化命令帧之间留出供第一层次终端进行初始化所需的足够 的时间间隔，其中含有作为原地址的集中器的地址、作为即将进行初始 化工作的第一层次终端的地址和相应的初始化指令，第一层次终端在接 收到初始化命令帧后，依次向其他所有终端发出含有“第一层次终端地 址+目的终端地址+测试代码”的测试帧，在每两个测试帧之间留出供被 测终端应答的足够的时间间隔。当被测试的终端接收到第一层次终端发 出的测试帧后，立即向第一层次终端发出应答帧，其中包含作为原地址 的本终端地址和作为目标地址的第一层次终端地址。第一层次终端接收 到来自被测试目的终端的应答后，将其地址存储在自身的可靠连接信息 表中，并将此可靠连接信息传送回集中器。集中器依次对第一层次终端 发出初始化命令帧并接收第一层次终端发来的可靠连接信息之后，从接 收到的可靠连接信息中剔除掉已有的第一层次终端即构成了第二层次终 端，完成了对第一层次终端的初始化工作。\n在上面的实例中，首先集中器向3号终端发出某种代码，即含有3 号地址的命令代码。命令代码与第一轮集中器发出的代码不同，此代码 是让3号终端查找能与它连接的其它终端。另外代码中还包含数据15， 目的是让3号终端查询与从1到15号终端的连接关系，即必须告诉3号 终端要查询的终端为15个。3号终端回传一个响应后，表示3号终端收 到集中器的命令。同时，它开始进行像第一轮集中器所做的那样，与其 他的终端逐个进行联络。假设它找到了与自身直接连接的终端有8号和7 号两个终端，则3号终端向集中器发出一串代码，代码中包含有数据8 和7，这样集中器就知道了与3号终端连接的有8号和7号终端。重复上 述过程，集中器可以得到5号和9号终端的连接关系，假设能与5号终 端连接的有10号、11号和12号终端，能与9号终端连接的有1号、2 号和4号终端。至此，即完成了对3，5，9号终端的初始化，第二轮查 询结束，能与3、5、9号终端直接通信的终端有8个，分别为1、2、4、 7、8、10、11、12，它们成为相对集中器的第二层次终端。\n为了与剩余的6、13、14和15号终端建立联络，要开始第三轮查询。 集中器依次对能与自己间接通信的终端即第二层次终端发出初始化命令 帧，其中含有作为原地址的集中器的地址、第一层次终端地址、第二层 次终端地址和相应的初始化指令；每一个第二层次终端在接收到初始化 命令帧后，依次向其它终端发出含有“第二层次终端地址+目的终端地址 +测试代码”的测试帧，在每两个测试帧之间留出供被测终端应答的足够 的时间间隔；接收到第二层次终端发出的测试帧的终端向该第二层次终 端发回应答帧，该第二层次终端接收到应答帧后存储在自身的可靠连接 信息表中，再通过第一层次终端将此可靠连接信息传送给集中器，集中 器从接收到的可靠连接信息中剔除掉已有的第一层次终端和第二层次终 端即构成了第三层次终端，从而完成了对第二层次终端的初始化工作。\n具体地说，首先集中器向3号终端发出命令，该命令中包含目的7 号终端地址及数据15和初始化命令。3号终端收到后首先向集中器发回 一个响应，表示3号收到了，将向7号转发。而后3号终端就向7号终 端发出一串代码，包含7号终端地址及数据15和初始化命令代码。7号 终端收到后向3号终端回传一个响应表示收到了，同时开始与其他终端 的联络工作，假设找到了与自身连接的终端6、13、14和15，而后7号 终端发出一串命令代码包含3号终端地址3及数据6、13、14和15，3 号终端收到后向7号终端发出一个响应表示收到了，然后3号终端向集 中器发出一串包含数据6、13、14和15的代码。这样集中器就知道了与 7号终端连接的有6、13、14和15号终端。至此，全部15个终端都与集 中器建立了通信路由，6、13、14和15号终端相对于集中器成为第三层 次终端。\n依次类推，对于有n个终端的情况，初始化的基本过程都是一样的， 只是完成初始化所需要的轮次可能有多有少。这些过程的实现是靠软件 编程实现的，即在终端和集中器中以软件方式实现。\n集中器的软件流程见图2。集中器的软件用PLM96高级语言编制，编 写容易，可靠性高。硬件初始化对基本的硬件资源进行初始化，如串口、 定时器、中断等。集中器通过无线信道或有线信道(电话线)从96单片 机串口收到中心站发来的设置命令后，经校验无误后，将终端的数量及 编号存储在自身的存储器中，作为下一步进行初始化的依据。当96单片 机收到中心站发来的初始化命令后，就使用另一个扩展串口通过微功率 数传信道开始进行初始化工作。对终端的初始化工作均为发出不同层次 的初始化命令，等待不同的时间，若收到响应则存储响应的信息，若时 间到未有响应，则对该终端的初始化结束，对下个终端初始化开始，直 到所有的终端。\n终端的软件流程图见图3。终端的软件用PLM51高级语言编制，编写 容易，可靠性高。硬件初始化对基本的硬件资源进行初始化，如串口、 定时器、中断等。终端平时进行采集脉冲工作，以中断方式通过微功率 数传信道从单片机串口接收集中器发来的初始化命令后，经校验无误后， 进行初始化工作，完成后，发出响应。