用于低压电力用户集中抄表的路由建立方法和抄表方法

摘要

本发明涉及一种用于低压电力用户集中抄表的路由建立方法和抄表方法，其路由信息以及路由变化信息均记录在节点本地，其方法包括：主节点记录路由转发失败原因并在更新从节点的路由链路质量信息后判断从节点的路由链路质量是否达到问题阈值，若是，则将该从节点设置为异常节点；从节点在路由转发失败时更新出口节点的链路质量值，在出口节点的链路质量值低于备选节点的通信质量值时由备选节点递补为新的出口节点；主节点和从节点还监听周围节点的网络通信帧，更新监听到网络通信帧的周围节点的链路信号指示值和自身的可达节点信息表。采用该方案，可以提高路由可靠性，降低路由开销，支持信息传输时的负载均衡；对偶发性的网络拓扑变化适应性更好。

说明书

技术领域

本发明涉及电力集抄领域，特别是涉及一种用于低压电力用户集中抄表的路由建立方法和一种低压电力用户集中抄表方法。

背景技术

传统的无线网络的路由协议是以保持网络连通性、避免网络拥塞和提供高质量的网络服务为主要目的，其主要任务是寻找源节点到目的节点之间的优化路径以及将数据沿优化路径正确转发。其可靠性较差；路由开销大；数据定时上传时网络内不支持负载均衡；对偶发性的网络拓扑变化适应性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于低压电力用户集中抄表的路由建立方法和一种低压电力用户集中抄表方法，可以提高路由可靠性，降低路由开销，网络内的节点支持信息传输时的负载均衡；对偶发性的网络拓扑变化适应性更好。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种用于低压电力用户集中抄表中的路由建立方法，包括主节点的路由学习过程和从节点的路由学习过程，其中，若干个从节点与一个主节点连接，主节点在本地记录有所连接的从节点的路由链路质量信息和可达节点信息表，各从节点分别在本地记录有路由出口信息表和可达节点信息表；

所述主节点的路由学习过程包括：在当次路由转发失败时，主节点记录当次路由转发失败原因，并更新主节点上对应的从节点的路由链路质量信息，根据更新后的链路质量信息判断对应的从节点的路由链路质量是否达到预设的问题阈值，若达到，则将该从节点设置为异常节点；

所述从节点的路由学习方法包括：在当次路由转发失败时，从节点更新对应的出口节点的链路质量值，若更新后的链路质量值低于备选节点的通信质量值，则由备选节点递补为新的出口节点，并更新自身的路由出口信息表；

所述主节点的路由学习过程还包括：主节点实时监听周围节点的网络通信帧，当周围节点进行信息交互时，更新监听到网络通信帧的周围节点的链路信号指示值，并根据监听到的周围节点的网络通信帧的目的端节点信息更新自身的可达节点信息表；

所述从节点的路由学习过程还包括：从节点实时监听周围节点的网络通信帧，当周围节点进行信息交互时，更新监听到网络通信帧的周围节点的链路信号指示值，并根据监听到的周围节点的网络通信帧的目的端节点信息更新自身的可达节点信息表。

一种低压电力用户集中抄表方法，由集中器中内嵌的无线通信模块作为主节点，由通信智能电表中内嵌的无线通信模块，或者采集器内嵌的无线通信模块作为从节点，若干个从节点与一个主节点连接，主节点在本地记录有所连接的从节点的路由链路质量信息和可达节点信息表，各从节点分别在本地记录有路由出口信息表和可达节点信息表；

所述集中抄表方法包括：

主节点接收主站在设定的抄表时刻点下发的带目的端节点的抄收控制命令，所述抄收控制命令包括采集命令或费控设置命令；

主节点根据目的端节点进行所述抄收控制命令向从节点的转发；

从节点将表计数据或者指定表计的费控命令的应答回传给主节点；

主节点汇集所连接的各从节点的返回的表计数据或者指定表计的费控命令的应答，将汇集后的表计数据或者指定表计的费控命令的应答传回给主站；

其中，在主节点根据目的端节点进行所述抄收控制命令向从节点的转发中，还进行智能路由学习过程，所述智能路由学习过程包括主节点的路由学习过程和从节点的路由学习过程；

所述主节点的路由学习过程包括：在当次路由转发失败时，主节点记录当次路由转发失败原因，并更新主节点上对应的从节点的路由链路质量信息，根据更新后的链路质量信息判断对应的从节点的路由链路质量是否达到预设的问题阈值，若达到，则将该从节点设置为异常节点；

所述从节点的路由学习方法包括：在当次路由转发失败时，从节点更新对应的出口节点的链路质量值，若更新后的链路质量值低于备选节点的通信质量值，则由备选节点递补为新的出口节点，并更新自身的路由出口信息表；

所述主节点的路由学习过程还包括：主节点实时监听周围节点的网络通信帧，当周围节点进行信息交互时，更新监听到网络通信帧的周围节点的链路信号指示值，并根据监听到的周围节点的网络通信帧的目的端节点信息更新自身的可达节点信息表；

所述从节点的路由学习过程还包括：从节点实时监听周围节点的网络通信帧，当周围节点进行信息交互时，更新监听到网络通信帧的周围节点的链路信号指示值，并根据监听到的周围节点的网络通信帧的目的端节点信息更新自身的可达节点信息表。

根据上述本发明的方案，由于在每次路由转发失败时，主节点记录路由转发失败原因，并更新主节点上对应的从节点的路由链路质量信息，根据更新后的链路质量信息判断对应的从节点的路由链路质量是否达到预设的问题阈值，若达到，则将该从节点设置为异常节点；在每次路由转发失败时，从节点更新对应的出口节点的链路质量值，若更新后的链路质量值低于备选节点的通信质量值，则由备选节点递补为新的出口节点，并更新自身的路由出口信息表；同时，主节点和从节点还实时监听周围节点的网络通信帧，当周围节点进行信息交互时，更新监听到网络通信帧的周围节点的链路信号指示值，并根据监听到的周围节点的网络通信帧的目的端节点信息更新自身的可达节点信息表，此外，主节点在本地记录有所连接的从节点的路由链路质量信息和可达节点信息表，各从节点分别在本地记录有路由出口信息表和可达节点信息表，也就是说，路由信息以及路由变化信息均记录在节点本地，使得发生通信故障时节点本身具备智能路由选择和切换的能力，节点能够通过学习随时感知周边路由状态的变化，在电力集抄领域应用时比集中式路由具备更优异的网络性能，从而支持实时交互需要，更稳定传输的电力信息交互的场景。如此，本发明提供的技术方案，提高了路由可靠性较高，降低了路由开销，网络内的节点支持信息传输时的负载均衡；对偶发性的网络拓扑变化适应性更好。

附图说明

图1为本发明实施例一的用于低压电力用户集中抄表中的路由建立方法的实现流程示意图；

图2为本发明实施二的低压电力用户集中抄表方法的实现流程示意图；

图3为一具体示例中的系统架构示意图；

图4为一具体示例中的路由方法(命令接收与转发)的实现流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

实施例一

本发明实施例一提供一种用于低压电力用户集中抄表中的路由建立方法。本实施例一的用于低压电力用户集中抄表中的路由建立方法包括主节点的路由学习过程和从节点的路由学习过程，其中，若干个从节点与一个主节点连接，主节点在本地记录有所连接的从节点的路由链路质量信息和可达节点信息表，各从节点分别在本地记录有路由出口信息表和可达节点信息表。参见图1所示，为本发明实施例一的用于低压电力用户集中抄表中的路由建立方法的实现流程示意图。如图1所示，所述主节点的路由学习过程包括图1中的步骤S101和步骤S103，所述从节点的路由学习方法包括图1中的步骤S102和步骤S104，具体地：

步骤S101：在当次路由转发失败时，主节点记录当次路由转发失败原因，并更新主节点上对应的从节点的路由链路质量信息，根据更新后的链路质量信息判断对应的从节点的路由链路质量是否达到预设的问题阈值，若达到，则将该从节点设置为异常节点；

这里，转发失败原因可以包括节点通信受干扰、接收节点被破坏、接收节点脱网、接收节点断电等。

这里，问题阈值的大小可以根据实际需要设定，达到问题阈值根据不同情况，可以指下降到问题阈值，也可以指上升到问题阈值。

其中，可以用对应的通信成功次数和对应的总通信次数的比值更新主节点上对应的从节点的路由链路质量信息，具体地，可以获取对应的从节点的通信成功次数和总通信次数，求取所获取的通信成功次数和总通信次数的比值，用该比值更新对应的从节点的路由链路质量信息。在用对应的通信成功次数和对应的总通信次数的比值更新主节点上对应的从节点的路由链路质量信息时，上述的达到预设的问题阈值指下降到预设的问题阈值。

此外，为了便于主站即时获知节点情况，在其中一个实施例中，所述主节点的路由学习过程还可以包括：在对应的从节点的路由链路质量达到预设的问题阈值时，主节点生成并记录告警信息，并将所述告警信息上报给主站。

这里，告警信息主要包括设置为异常节点的从节点的相关信息。

步骤S102：在当次路由转发失败时，从节点更新对应的出口节点的链路质量值，若更新后的链路质量值低于备选节点的通信质量值，则由备选节点递补为新的出口节点，并更新自身的路由出口信息表；

其中，用对应的通信分片成功数和对应的总通信分片数的比值对应的出口节点的链路质量值。

步骤S103：主节点实时监听周围节点的网络通信帧，当周围节点进行信息交互时，更新监听到网络通信帧的周围节点的链路信号指示值，并根据监听到的周围节点的网络通信帧的目的端节点信息更新自身的可达节点信息表；

具体地，主节点实时监听主节点的周围节点的网络通信帧，当主节点的周围节点进行信息交互时，如果某个或某若干个周围节点的网络通信帧被监听到，说明主节点与这个或这若干个周围节点的通信链路仍然通畅，则增加主节点与这个或这若干个周围节点的链路信号指示值，并根据监听到的周围节点的网络通信帧的目的端节点信息更新自身的可达节点信息表。例如，主节点监听到周围节点1向目的端节点A的网络通信帧，则说明主节点与周围节点1的通信链路通畅，则增加主节点与周围节点1的链路信号指示值，同时，主节点将目的端节点A确定为自身的可达节点，更新自身的可达节点信息表。

步骤S104：从节点实时监听周围节点的网络通信帧，当周围节点进行信息交互时，更新监听到网络通信帧的周围节点的链路信号指示值，并根据监听到的周围节点的网络通信帧的目的端节点信息更新自身的可达节点信息表。

具体地，从节点实时监听从节点的周围节点的网络通信帧，当从节点的周围节点进行信息交互时，如果某个或某若干个周围节点的网络通信帧被监听到，说明从节点与这个或这若干个周围节点的通信链路仍然通畅，则增加从节点与这个或这若干个周围节点的链路信号指示值，并根据监听到的周围节点的网络通信帧的目的端节点信息更新自身的可达节点信息表。

其中，步骤S101和步骤S102可以是不采用上述先后顺序，可以同时进行。相应地，步骤S103和步骤S104也可以是不按照上述顺序，也可以同时进行。

据此，根据上述本实施例的方案，由于在每次路由转发失败时，主节点记录路由转发失败原因，并更新主节点上对应的从节点的路由链路质量信息，根据更新后的链路质量信息判断对应的从节点的路由链路质量是否达到预设的问题阈值，若达到，则将该从节点设置为异常节点；在每次路由转发失败时，从节点更新对应的出口节点的链路质量值，若更新后的链路质量值低于备选节点的通信质量值，则由备选节点递补为新的出口节点，并更新自身的路由出口信息表；同时，主节点和从节点还实时监听周围节点的网络通信帧，当周围节点进行信息交互时，更新监听到网络通信帧的周围节点的链路信号指示值，并根据监听到的周围节点的网络通信帧的目的端节点信息更新自身的可达节点信息表，此外，主节点在本地记录有所连接的从节点的路由链路质量信息和可达节点信息表，各从节点分别在本地记录有路由出口信息表和可达节点信息表，也就是说，路由信息以及路由变化信息均记录在节点本地，使得发生通信故障时节点本身具备智能路由选择和切换的能力，节点能够通过学习随时感知周边路由状态的变化，在电力集抄领域应用时比集中式路由具备更优异的网络性能，从而支持实时交互需要，更稳定传输的电力信息交互的场景。如此，本发明提供的技术方案，提高了路由可靠性较高，降低了路由开销，网络内的节点支持信息传输时的负载均衡；对偶发性的网络拓扑变化适应性更好。

实施例二

根据上述实施例一的用于低压电力用户集中抄表中的路由建立方法，本发明实施例二提供一种低压电力用户集中抄表方法。在本实施例二，由集中器中内嵌的无线通信模块作为主节点，由通信智能电表中内嵌的无线通信模块，或者采集器内嵌的无线通信模块作为从节点，若干个从节点与一个主节点连接，主节点在本地记录有所连接的从节点的路由链路质量信息和可达节点信息表，各从节点分别在本地记录有路由出口信息表和可达节点信息表。如图2所示，参见图2所示，为本发明实施例二的低压电力用户集中抄表方法的实现流程示意图。如图2所示，所述低压电力用户集中抄表方法包括：

步骤S201：主节点接收主站在设定的抄表时刻点下发的带目的端节点的抄收控制命令，所述抄收控制命令包括采集命令或费控设置命令；

其中，所述主站为计量自动化系统，或者为计量自动化系统中运行的软件系统。

具体地，可以根据需要，在主站设定各抄表时刻点，在每个抄表时刻点，主站将对应的抄收控制命令发送给主节点，主节点接收主站下发的抄收控制命令。

步骤S202：主节点根据目的端节点进行所述抄收控制命令向从节点的转发；

步骤S203：从节点将表计数据或者指定表计的费控命令的应答回传给主节点；

步骤S204：主节点汇集所连接的各从节点的返回的表计数据或者指定表计的费控命令的应答，将汇集后的表计数据或者指定表计的费控命令的应答传回给主站；

其中，在主节点根据目的端节点进行所述抄收控制命令向从节点的转发中，还进行智能路由学习过程，所述智能路由学习过程包括主节点的路由学习过程和从节点的路由学习过程；

所述主节点的路由学习过程包括：在当次路由转发失败时，主节点记录当次路由转发失败原因，并更新主节点上对应的从节点的路由链路质量信息，根据更新后的链路质量信息判断对应的从节点的路由链路质量是否达到预设的问题阈值，若达到，则将该从节点设置为异常节点；

所述从节点的路由学习方法包括：在当次路由转发失败时，从节点更新对应的出口节点的链路质量值，若更新后的链路质量值低于备选节点的通信质量值，则由备选节点递补为新的出口节点，并更新自身的路由出口信息表；

所述主节点的路由学习过程还包括：主节点实时监听周围节点的网络通信帧，当周围节点进行信息交互时，更新监听到网络通信帧的周围节点的链路信号指示值，并根据监听到的周围节点的网络通信帧的目的端节点信息更新自身的可达节点信息表；

所述从节点的路由学习过程还包括：从节点实时监听周围节点的网络通信帧，当周围节点进行信息交互时，更新监听到网络通信帧的周围节点的链路信号指示值，并根据监听到的周围节点的网络通信帧的目的端节点信息更新自身的可达节点信息表。

在其中一个实施例中，上述的主节点的路由学习过程还可以包括：在所述当前从节点的路由链路质量达到所述当前节点对应的预设门限值时，生成并记录告警信息，并将所述告警信息上报给主站。

具体地，所述主节点根据目的端节点进行所述抄收控制命令向从节点的转发可以包括：判断所述目的端节点是否为可达节点，若不是可达节点，则记录通信错误信息，将通信错误信息返回给主站，若是可达节点，则选择离目的端节点距离最近的出口周围节点作为下一跳出口信息；判断在选择离目的端节点距离最近的出口周围节点作为下一跳出口信息时是否成功转发所述抄收控制命令，若成功转发所述抄收控制命令，根据当次数据传输结果更新链路质量信息，若未成功转发所述抄收控制命令，选择当前节点链路质量最优的下一跳节点作为出口进行转发尝试；判断在选择当前节点链路质量最优的下一跳节点作为出口时是否成功转发所述抄收控制命令，若成功转发所述抄收控制命令，进入所述根据当次数据传输结果更新链路质量信息的步骤，若未成功转发所述抄收控制命令，选择当前节点链路质量次优的下一跳节点作为出口进行转发尝试；判断在选择当前节点链路质量次优的下一跳节点作为出口时是否成功转发所述抄收控制命令，若成功转发所述抄收控制命令，根据当次数据传输结果更新链路质量信息，若未成功转发所述抄收控制命令，当前节点记录转发失败相关信息，将数据传输失败的数据传输结果返回给主节点，并进入所述根据当次数据传输结果更新链路质量信息的步骤；其中，所述根据当次数据传输结果更新链路质量信息指智能路由学习过程。

上述判断所述目的端节点是否为可达节点具体可以根据本地记载的可达节点信息表确定。

本发明实施例提供的低压电力用户集中抄表方法，需要指出的是：以上对于低压电力用户集中抄表方法中的主节点的路由学习过程和从节点的路由学习过程描述，与上述用于低压电力用户集中抄表中的路由建立方法中的描述是类似的，并且具有上述用于低压电力用户集中抄表中的路由建立方法的有益效果，为节约篇幅，不再赘述；因此，以上对本发明实施例提供的低压电力用户集中抄表方法中未披露的技术细节，请参照上述提供的用于低压电力用户集中抄表中的路由建立方法的描述。

具体示例

为了便于理解本发明的方案，以下通过一个具体示例对本发明方案进行说明。

本具体示例的网络内各个节点已经按照无冲突的机制构建成一个以集中器为“树根节点”的层级网络体系，其包括由若干通信智能电表或由一采集器连接若干通信智能电表组成的从节点，还包括作为主节点的集中器。如图3所示，若干个从节点通过无线自组织网络(微功率无线自组织网络)与一个集中器连接，具体地连接方式可以包括半无线方式、全无线方式以及混合方式。若干个集中器与主站连接。其中：

主节点：汇总融合一个无线自组织网络内表计计量信息，根据主站的指令要求下发费控指令，完成本节点管理范围内的从节点自组网络的发起和网络路由的确定；

从节点：承担自组织网络的协调转发功能。

所述主节点一般是指集中器中内嵌的无线通信模块。

所述从节点可以是通信智能电表中内嵌的无线通信模块：具有分布式路由维护和管理以及多跳路由转发其他节点数据的功能。

所述从节点也可以包括采集器内嵌的无线通信模块，采集器和若干通信智能电表通过RS-485连接。

所述主节点负责主动发起自动组网、网络路由维护、网络健康状态监测维护以及网络拓扑变化维护等功能。从节点负责协助主节点完成端到端的低压通信电力信息传输，路由转发等功能。

计量自动化系统软件称为主站，居民客户侧的通信智能电表称为端节点，通过无线通信信道或经过采集器在集中器中汇聚收集到远程的主站，具体的低压用户集中抄表无线通信交互流程包括如下步骤：

步骤1：主站设定抄表时刻点，在每个抄表时刻点将抄收控制命令下发给主节点；

步骤2：主节点接收到主站的抄收控制命令(采集命令或费控设置命令)，将抄收控制命令转发给从节点；

步骤3：从节点将计量信息回传给主节点；

步骤4：主节点汇集管辖下的所有表计数据或者获取到指定表计的费控命令的应答返回后，通过远程通信网络将数据或应答传回给主站，完成信息交互。

上述的步骤2，如图4所示，可以细分为如下步骤：

S301：主节点接收到主站的指定目的端节点的抄收控制命令；

S302：判断目的端节点是否为可达节点，若是，则进入步骤S304，若否，则进入步骤S303；

S303：记录通信错误信息，并将错误结果返回给主站；

S304：选择离目的端节点距离最近(层级相差最少)的出口邻节点作为下一跳出口信息，进入步骤S305；

S305：判断抄收控制命令转发是否成功，若是，则进入步骤S311，若否，则进入步骤S306；

S306：选择当前节点链路质量最优的下一跳节点作为出口进行转发尝试，进入步骤S307；

S307：判断抄收控制命令转发是否成功，若是，则进入步骤S311，若否，则进入步骤S306；

S308：选择与当前节点链路质量次优的下一跳节点作为出口进行转发尝试，进入步骤S309；

S309：判断抄收控制命令转发是否成功，若是，则进入步骤S311，若否，则进入步骤S310；

S310：当前节点记录转发失败相关信息，将数据传输失败的数据传输结果返回给主节点，进入步骤S311；

S311：根据当次数据传输的结果更新最新链路质量状况信息。

上述的S311可以包括如下的智能路由学习算法流程：

主节点记录每次路由转发失败的原因，更新主节点上从节点的路由链路质量信息，一旦达到相应的问题阀值，则该从节点被设置为异常故障节点，生成并记录告警信息并主动上报；

在从节点路由转发失败时，从节点更新本次路由中失败出口节点的链路质量，如果链路质量指示低于可备选的其它邻节点的通信质量，则由备选节点递补为目的端节点的新出口，并更新路由出口信息表。

主节点和从节点都不间断的监听各自的周围节点的各种网络通信帧，当周围节点进行信息交互时，凡能接收到网络通信帧的网内节点均更新周围节点最新的链路信号指示值，并通过监听周围节点发送的目的端节点信息更新自身的可达节点信息表，从而通过监听学习的过程不断调整可达节点本地路由表的信息。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。