基于ZigBee的远程无线抄表系统及其性能检测方法

摘要

本发明涉及一种ZigBee远程无线抄表系统性能检测方法。这种方法简单明了，基本不占系统资源，无需另外增加设备和更新软件。通过软件对系统进行数据收发测试，并计算出传输延迟、丢包率、误码率、抗干扰能力、拓扑结构等性能参数。以完成定期、不定期的ZigBee远程无线抄表系统链路性能的检测。

说明书

技术领域

本发明涉及远程无线抄表系统技术领域。具体讲是一种ZigBee远程无线抄表系统性能检测方法。

背景技术

ZigBee远程无线抄表系统的采集节点和集中器之间的通讯方式是无线通讯。在无线通信系统中，对信道链路质量的测量结果是判定系统性能的重要依据。链路质量包括单个采集节点的剩余能量、传输延迟、丢包率、误码率、抗干扰能力等，以及整个网络的拓扑结构等参数。现有非ZigBee无线抄表网络测量方法技术含量低，基本采用单点测试，不能在系统层面上测试拓扑结构。现有非ZigBee无线抄表网络测量方法，在有新的采集节点增加时，测试网络需要另外增加硬件、改编软件等工作。目前在进行干扰测试时，往往采用另外设置干扰源的方法实现，增加成本、费时费力。丢包率、误码率等测试方面，在测试算法上研究较多，在操作层面的软件界面上研究较少。本测试方法可以用于由ZigBee组成的远程电表、水表、气表、热表等抄表网络的性能测试。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服以上现有技术的不足，提供一种技术含量高、信息含量大，扩展性强，操作时刻任意的ZigBee远程无线传感器网络测试方法，实现远程无线传感器网络性能的定期、不定期的检测。

本发明的技术方案提供

一种基于ZigBee的远程无线抄表系统的性能检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.0、提供主控单元、集中器和采集节点；

S1.1、主控单元向集中器发出检测命令；

S1.2、集中器根据检测命令将相应的检测命令发送给对应采集节点；

S1.3、采集节点根据检测命令抄表，并将抄表结果以及检测命令反馈给集中器；

S1.4、集中器将原始检测命令以及采集节点反馈回来的检测命令进行比对，计算抄表结果的丢包率和误码率；

S1.5、集中器将抄表结果发送给主控单元。

作为优选的，在步骤S1.5后，经自由设定的自动抄表间隔时间后，返回步骤S1.1，开始新一轮抄表。

作为优选的，在步骤S1.4中，还包括：

抄表结果的丢包率和/或误码率大于主控单元中的预设值时，主控单元控制告警单元发出抄表结果丢包率和/或误码率过高告警。

作为优选的于，还包括：在新增抄表用户时，采集节点自主搜寻集中器，完成通信的匹配。

作为优选的，在步骤S1.5中，抄表结果还被存储在集中器中。

作为优选的，在步骤S1.3之前，还包括：

采集节点接收到检测命令后，对采集节点当前状态进行判断；

若采集节点处于空闲状态，则进入步骤S1.3；

若采集节点处于忙碌状态，采集节点挂起检测命令，待采集节点进入空闲状态时，进入步骤S1.3。

作为优选的，在步骤S1.1到S1.5的过程中，人为操作主控单元控制集中器和采集节点启动抗干扰性能测试过程；

抗干扰性能测试过程包括以下步骤：

S2.1、主控单元发送干扰测试命令给集中器；

S2.2、集中器将干扰测试命令发送给待测采集节点和相邻采集节点；

S2.3、在相同频道上同时给集中器发送信号，其中待测采集节点发送测试数据信号，相邻采集节点发送干扰信号；

S2.4、集中器对比接收的测试信号，计算有干扰信号时的丢包率和误码率，并将有信号干扰时的丢包率和误码率反馈给主控单元。

作为优选的，有信号干扰时的丢包率和/或误码率大于主控单元中的预设值时，主控单元控制告警单元发出干扰丢包和/或误码严重告警。

作为优选的，集中器和主控单元之间通过无线通信网络通信。

本发明还提供了一种基于ZigBee的远程无线抄表系统，包括主控单元、集中器、采集节点、告警组件；

主控单元与告警组件相连接；集中器分别与主控单元、采集节点无线连接；

主控单元用于：

向集中器发送检测命令；

向集中器发送干扰测试命令；

当抄表结果的丢包率和/或误码率大于主控单元中的预设值时，控制告警单元发出抄表结果丢包率和/或误码率过高告警；

当有信号干扰时的丢包率和/或误码率大于主控单元中的预设值时，控制告警单元发出干扰丢包和/或误码严重告警；

集中器用于：

根据检测命令或干扰测试命令向采集节点发送检测命令或干扰测试命令；

接收到来自采集节点的检测结果以及检测命令或干扰测试命令反馈，并根据反馈的检测命令或干扰测试命令以及原始检测命令或干扰测试命令计算误码率和/或丢包率；

反馈检测结果以及误码率和/或丢包率给主控单元；

采集节点用于：

根据检测命令抄表，并将抄表结果和检测命令反馈给集中器；

根据干扰测试命令在同一通道向集中器发送测试数据或干扰信号。

本发明提供的基于ZigBee的远程无线抄表系统的性能检测方法，除了正常地对电表、水表等进行抄表外，能够对采集到的数据准确度进行评估，还能够通过自检程序检测高干扰状态下的运作状况，确保精确地采集数据。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构框图。

图2为本发明一实施例的性能测试流程图。

图3为本发明一实施例的干扰测试流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种基于ZigBee的远程无线抄表系统的性能检测方法，包括以下步骤：

S1.0、提供主控单元、集中器和采集节点；

S1.1、主控单元向集中器发出检测命令；

S1.2、集中器根据检测命令将相应的检测命令发送给对应采集节点；

S1.3、采集节点根据检测命令抄表，并将抄表结果以及检测命令反馈给集中器；

S1.4、集中器将原始检测命令以及采集节点反馈回来的检测命令进行比对，计算抄表结果的丢包率和误码率；

S1.5、集中器将抄表结果发送给主控单元。

在本实施例中，本测试方法的主控单元是集抄中心的计算机，由测试人员点击集抄中心的计算机上层数据管理软件界面发起测试命令，最终的测试结果呈现在集抄中心的计算机测试平台界面上。该方法基于采用ZigBee的采集节点和集中器，无需另外增加测试硬件，完全依靠软件平台测试。

抄表系统完成经传感器和计量器处理后的日冻结、月冻结数据的主动抄表或被动抄表。主动抄表即采集节点定时向集中器传送数据，被动抄表即采集节点接收到集中器发来的抄表命令后再向集中器发送数据。抄表系统并非全天候24小时传送数据，故可采取打扰模式，由测试软件接到测试命令后，自行判断被测节点或被测系统是忙碌还是空闲。在空闲时向下发出运行测试指令。

当有新的抄表户加入时，无需更新现有测试软件，原有测试软件自行捕捉到新节点，并将其加入测试网络，形成新的拓扑结构。具体方法是，新抄表户的采集节点向周围无线广播以获得周围采集节点和集中器的标志信息，若捕捉到集中器的标志信息后，新采集节点和集中器立马自行组织，与原有采集节点一起形成新网络。

软件测试代码存储于采集节点的存储器中，当采集节点接收到集抄中心经集中器向采集节点发出的测试指令后，由ZigBee采集节点的微控制器运行相应的软件测试代码，生成多组测试数据，经无线链路传输至集中器。

数据集中器具有存储功能和计算功能，将接收到的编码序列和预置于集中器的测试代码序列(与采集节点产生的测试代码一致)进行比较，计算出丢包率和误码率，以及通过计时功能计算传输延迟。并将计算结果存储。

丢包率＝(采集节点发出的测试码数量-集中器接收到的序列码数量)/采集节点发出的测试码数量×100％

误码率＝(接收到的序列码与预置测试代码不一样的数量)/预置测试代码的数量×100％

传输时间指采集节点发出的测试码到集中器接收到序列码之间的时间间隔。

在检测完成之后，集中器会将丢包率、误码率以及传输时间反馈给集抄中心的计算机，计算机会将丢包率、误码率以及传输时间与计算机内存有的预设值比对，如果丢包率、误码率以及传输时间大于该预设值，计算机会控制告警系统触发对应告警，在本实施例中，计算机直接在显示屏上显示出告警结果。

在本实施例中，在步骤S1.1到S1.5的过程中，人为操作主控单元控制集中器和采集节点启动抗干扰性能测试过程；

抗干扰性能测试过程包括以下步骤：

S2.1、主控单元发送干扰测试命令给集中器；

S2.2、集中器将干扰测试命令发送给待测采集节点和相邻采集节点；

S2.3、在相同频道上同时给集中器发送信号，其中待测采集节点发送测试数据信号，相邻采集节点发送干扰信号；

S2.4、集中器对比接收的测试信号，计算有干扰信号时的丢包率和误码率，并将有信号干扰时的丢包率和误码率反馈给主控单元。

如上述步骤所述，在检测完成之后，集中器会将干扰测试过程中的丢包率、误码率以及传输时间反馈给集抄中心的计算机，计算机会将丢包率、误码率以及传输时间与计算机内存有的预设值比对，如果丢包率、误码率以及传输时间大于该预设值，计算机会控制告警系统触发对应告警，在本实施例中，计算机直接在显示屏上显示出告警结果。

集中器将测试结果(包括网络拓扑结构、传输延迟、丢包率、误码率、抗干扰能力等数据)通过GPRS、GSM、CDMA等无线通信方式至集抄中心，在集抄中心的计算机上，由上层数据管理软件提供了基于PC机的应用平台，最终实现在PC机界面上以文本或图文形式展示无线传感网络性能测试结果，包括单点测试和系统整体测试结果，即对单个计量仪表的测试及整个网络内所有计量仪表的测试。

需要说明的是，如果是对基于ZigBee的电能表无线抄表系统性能的测试，则无需测量节点剩余能量。如果是对基于ZigBee的水表、气表、热表等仪表无线抄表系统性能的测量，则还可以增加节点剩余能量测试项目。

为了实现上述方法，本发明还提供了一种基于ZigBee的远程无线抄表系统，包括主控单元、集中器、采集器、告警组件；

主控单元与告警组件相连接；集中器分别与主控单元、采集器无线连接；

主控单元用于：

向集中器发送检测命令；

向集中器发送干扰测试命令；

当抄表结果的丢包率和/或误码率大于主控单元中的预设值时，控制告警单元发出抄表结果丢包率和/或误码率过高告警；

当有信号干扰时的丢包率和/或误码率大于主控单元中的预设值时，控制告警单元发出干扰丢包和/或误码严重告警；

集中器用于：

根据检测命令或干扰测试命令向采集器发送检测命令或干扰测试命令；

接收到来自采集器的检测结果以及检测命令或干扰测试命令反馈，并根据反馈的检测命令或干扰测试命令以及原始检测命令或干扰测试命令计算误码率和/或丢包率；

反馈检测结果以及误码率和/或丢包率给主控单元；

采集器用于：

根据检测命令抄表，并将抄表结果和检测命令反馈给集中器；

根据干扰测试命令在同一通道向集中器发送测试数据或干扰信号。

上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，本领域的普通技术人员可以理解，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。