CN111081004A - 一种集成抄表方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种集成抄表方法和系统，包括：远程服务器通过LTE230电力专网，发送抄表指令给目标仪表所属的电表，所述抄表指令携带所述目标仪表的设备信息；所述电表根据所述抄表指令，在唤醒所述目标仪表后，通过LoRa通信发送所述抄表指令给所述目标仪表；所述目标仪表根据所述抄表指令，通过LoRa通信返回相应的仪表数据给所述电表；所述电表通过LTE230电力专网，将所述仪表数据发送给所述远程服务器。采用本发明，可以对仪表进行实时的数据采集和状态监控，并且实现成本低，且安全可靠，易于维护。

Description

一种集成抄表方法和系统

技术领域

本发明涉及移动通信技术，特别是涉及一种集成抄表方法和系统。

背景技术

近年来，随着城市的快速发展以及人口的大规模迁移，城市高层住宅规模越来越大，水表、电表和气表的数量急剧增加，人工抄表的难度也越来越大。如何对庞大且分散的水表、电表和气表进行及时、准确、有效地抄收成为各管理部门迫切需要解决的问题。随着水表、电表和气表的规模不断扩大，人工抄表的弊端日益突出，主要表现在：人工挨家挨户抄表效率低，劳动强度大；不能及时发现用户私自改装仪表和用户欠费的现象；存在错抄、估抄的严重情况，容易引起不必要的纠纷。在这种情况下，人工抄表已经不能适应社会的发展，智能抄表成为未来发展的必然趋势。

电力基本业务包括配电自动化、用电信息采集、分布式电源、精准负荷控制等。现有的水表、电表和气表等相互独立，需要相关的工作人员上门抄表，或者直接通过无线网络采集并上传数据至服务器。

市面上普遍采用的自动抄表方式是总线制集中抄表，该方式使用采集器收集并储存多个仪表的数据，各个采集器将数据上传给集中器，集中器通过网络将数据发送给远程服务器，服务器再将数据处理，判断用户是否需要缴费。国内外主要采用的抄表方式主要有以下几种：

(1)智能IC卡抄表：采用预付费的方式，将用户的缴费存入IC卡的芯片中，用户将含有金额信息的IC卡插入水表读卡器，水表中的CPU读取IC卡中的金额后开启阀门，当用户正常用水时，水表统计水的用量，并换算成为金额，从所缴费用中扣除，欠费后自动关闭阀门。通过预付费的方式，解决了供水管理中水费拖欠的问题，费用收取比较方便。但随着科技的发展，IC卡抄表的缺陷渐渐暴露出来。由于采用开放式的计费，计费端没有费用的验证过程，用户插入带有虚假金额的假冒IC卡就可源源不断的使用水，供水部门却无法发现。若要对每次充值进行验证，则需要大规模布线，或者通过无线接入服务器，这样就丧失了IC卡抄表的优势；此外IC卡抄表无法实现动态实时地用户数据监测和统计。

(2)有线抄表：采用RS485通信线将各个水表接入到服务器，可以实现实时抄表，实时监控，实时监测设备状态。但是有线抄表的布线非常复杂且成本高，只有当住宅在新建时将通信线布好，已建成的小区的通信线路只能裸露在外，安全性、可靠性大大降低，且线路的维护难度非常大，损坏节点难以查找。

(3)无线抄表：通过GPRS无线通信实现远程抄表，其特点是传输速度快，数据可靠性高，可实时在线，实时监测仪表。但是其设备价格昂贵，每月还需缴纳流量费用，实际使用成本高。

另外，上述自动抄表的方案(2)和(3)中，数据采集和传输这一过程耗电量大，这对通过电池供电的气表和水表来说是一个瓶颈。

由此可见，现有的抄表方案存在安全性、可靠性低、设备维护难度大或使用成本高等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种集成抄表方法和系统，可以对仪表进行实时的数据采集和状态监控，并且实现成本低，且安全可靠，易于维护。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种集成抄表方法，包括：

远程服务器通过LTE230电力专网，发送抄表指令给目标仪表所属的电表，所述抄表指令携带所述目标仪表的设备信息；

所述电表根据所述抄表指令，在唤醒所述目标仪表后，通过LoRa通信发送所述抄表指令给所述目标仪表；

所述目标仪表根据所述抄表指令，通过LoRa通信返回相应的仪表数据给所述电表；

所述电表通过LTE230电力专网，将所述仪表数据发送给所述远程服务器。

较佳地，所述远程服务器发送抄表指令给目标仪表所属的电表包括：

所述远程服务器通过LTE230电力专网，直接将所述抄表指令发送给所述电表。

较佳地，所述远程服务器发送抄表指令给目标仪表所属的电表包括：

所述远程服务器通过LTE230电力专网，将所述抄表指令发送给电表所属的集中器；

所述集中器通过LTE230电力专网，将所述抄表指令转发给所述电表。

较佳地，所述唤醒所述目标仪表包括：

所述电表接收到所述抄表指令后，通过LoRa通信，按照预设的持续广播时间，广播携带有所述设备信息的前导码；所述持续广播时间大于预设的休眠周期；

当所述目标仪表在当前休眠周期结束后，接收所述电表广播的前导码，检测所接收的前导码携带的设备信息是否与本仪表的设备信息一致，如果一致，则进入工作状态，并将所接收的前导码作为当前工作状态下与所述电表进行通信的前导码；否则，开始下一休眠周期的休眠。

较佳地，所述电表采用广播的方式，通过LoRa通信发送所述抄表指令给所述目标仪表。

较佳地，所述发送所述抄表指令给所述目标仪表包括：

所述电表采用广播的方式，利用中继器，通过LoRa通信将所述抄表指令发送给所述目标仪表。

较佳地，所述将所述仪表数据发送给所述远程服务器包括：

所述电表通过LTE230电力专网，直接将所述仪表数据发送给所述远程服务器。

较佳地，所述将所述仪表数据发送给所述远程服务器包括：

所述电表通过LTE230电力专网，将所述仪表数据发送给所述集中器；

所述集中器通过LTE230电力专网，将所述仪表数据转发给所述远程服务器。

较佳地，所述设备信息包括地址信息。

较佳地，所述方法进一步包括：所述远程服务器将接收到的所述仪表数据保存至数据存储中心。

较佳地，所述目标仪表为水表、或气表。

较佳地，所述返回相应的仪表数据给所述电表包括：

所述目标仪表通过中继器将所述仪表数据发送给所述电表。

一种集成抄表系统，包括：远程服务器、电表和仪表，其中，

远程服务器，用于通过LTE230电力专网，发送抄表指令给目标仪表所属的电表，所述抄表指令携带所述目标仪表的设备信息；

所述电表，内置LoRa通信模块，用于根据所述抄表指令，在唤醒所述目标仪表后，通过LoRa通信发送所述抄表指令给所述目标仪表；通过LTE230电力专网，将所述目标仪表返回的仪表数据发送给所述远程服务器；

所述目标仪表，内置LoRa通信模块，用于根据所述抄表指令，通过LoRa通信返回相应的仪表数据给所述电表。

较佳地，所述远程服务器，通过LTE230电力专网，直接将所述抄表指令发送给所述电表。

较佳地，所述系统进一步包括，集中器，

所述远程服务器，通过LTE230电力专网，将所述抄表指令发送给电表所属的集中器；

所述集中器，通过LTE230电力专网，将所述抄表指令转发给所述电表。

较佳地，所述电表，用于接收到所述抄表指令后，通过LoRa通信，按照预设的持续广播时间，广播携带有所述设备信息的前导码；所述持续广播时间大于预设的休眠周期；

所述目标仪表，用于在当前休眠周期结束后，接收所述电表广播的前导码，检测所接收的前导码携带的设备信息是否与本仪表的设备信息一致，如果一致，则进入工作状态，并将所接收的前导码作为当前工作状态下与所述电表进行通信的前导码；否则，开始下一休眠周期的休眠。

较佳地，所述电表，用于采用广播的方式，通过LoRa通信发送所述抄表指令给所述目标仪表。

较佳地，所述电表，用于采用广播的方式，利用中继器，通过LoRa通信将所述抄表指令发送给所述目标仪表。

较佳地，所述电表，用于通过LTE230电力专网，直接将所述仪表数据发送给所述远程服务器。

较佳地，所述系统进一步包括，集中器，

所述电表，用于通过LTE230电力专网，将所述仪表数据发送给所述集中器；

所述集中器，用于通过LTE230电力专网，将所述仪表数据转发给所述远程服务器。

较佳地，所述设备信息包括地址信息。

较佳地，所述远程服务器，进一步用于将接收到的所述仪表数据保存至数据存储中心。

较佳地，所述目标仪表为水表或气表。

较佳地，所述系统进一步包括中继器，

所述目标仪表，用于通过所述中继器将所述仪表数据发送给所述电表。

综上所述，本发明提出的集成抄表方法和系统，利用电表可以直接利用有线电源给内部各个模块供电，而不存在受限于电池供电的劣势，通过电表进行仪表数据的采集和传输，并且电表和所绑定的仪表之间采用LoRa通信方式交互，利用了LoRa通信的功耗低、通信距离远的优势，有效降低了仪表的功耗。如此，一方面，可以对仪表进行实时的数据采集和状态监控，另一方面，还可以有效降低抄表成本，且安全可靠，易于维护。

附图说明

图1为本发明实施例的方法流程示意图；

图2为本发明实施例的系统结构示意图。

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，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

TD-LTE230电力无线通信系统是基于TD-LTE技术，结合频谱感知、载波聚合、干扰解调、软件无线电等先进技术，使用电力行业在230MHz频段离散频谱资源，为满足智能配用电网业务通信需求而定制开发的无线通信系统。

考虑到电表本身直接连接在电路上，可以直接利用有线电源给内部各个模块供电，不需要单独采用电池供电，考虑将水表、气表等仪表统计的数据信息传输至电表，并通过230电力专网将数据上传至服务器，本发明实施例中将基于230电力无线通信系统实现集成抄表，这样，不需要抄表员到达现场就可以完成抄读用户水、电、气等各种计量仪表数据的智能化管理，并且可以降低数据采集和传输过程的电耗，进而降低使用成本，且安全可靠，易于维护。

图1为本发明实施例的方法流程示意图，如图1所示，该实施例实现的集成抄表方法主要包括：

步骤101、远程服务器通过LTE230电力专网，发送抄表指令给目标仪表所属的电表，所述抄表指令携带所述目标仪表的设备信息。

在实际应用中，远程服务器可以直接发送抄表指令给目标仪表所属的电表，也可以通过与集中器发送抄表指令给目标仪表所属的电表。具体可以通过下述两种方法实现：

方法一：

所述远程服务器通过LTE230电力专网，直接将所述抄表指令发送给所述电表。

方法二:

所述远程服务器通过LTE230电力专网，将所述抄表指令发送给电表所属的集中器；

所述集中器通过LTE230电力专网，将所述抄表指令转发给所述电表。

较佳地，所述设备信息可以为地址信息也可以是设备标识信息等，不限于此。

较佳地，所述目标仪表可以为水表、气表或其他类型的仪表。

步骤102、所述电表根据所述抄表指令，在唤醒所述目标仪表后，通过LoRa通信发送所述抄表指令给所述目标仪表。

这里需要说明的是，仪表中内置具有功耗低、通信距离远特点的LoRa无线通信模块，用于发送和接收水表、气表等用量和设备状态的数据。为了减少仪表的电耗，仪表上的LoRa模块会按照预设的休眠周期进行休眠。假设休眠周期为T秒(这个周期时间可以根据系统的需求动态设置)，即仪表每T秒主动唤醒一次，但是并不是为了主动上传数据，而是主动检测是否有服务器发送前导码。当服务器需要和某个仪表连接，会通过230专网持续发送一段时间的前导码，该持续的时间段长度大于休眠周期以覆盖LoRa模块的休眠周期，确保仪表主动唤醒后可以检测到前导码。若仪表唤醒后检测到前导码，则进入正常状态，立即接收处理数据，若主动唤醒后没有检测到前导码，则立即进入休眠态，以节省电量。前导码后面紧跟相应设备的地址，只有地址匹配一致的用户才可以使用本次的前导码进行通信。LoRa芯片在休眠时电流仅为1.5μA，在不需要通信时可进入休眠状态以降低功耗，当需要通信时可以自动唤醒，做到在需要通信时才通信，进一步降低了功耗。为此，较佳地，可以采用下述方法唤醒所述目标仪表：

所述电表接收到所述抄表指令后，通过LoRa通信，按照预设的持续广播时间，广播携带有所述设备信息的前导码；所述持续广播时间大于预设的休眠周期；

当所述目标仪表在当前休眠周期结束后，接收所述电表广播的前导码，检测所接收的前导码携带的设备信息是否与本仪表的设备信息一致，如果一致，则进入工作状态，并将所接收的前导码作为当前工作状态下与所述电表进行通信的前导码；否则，开始下一休眠周期的休眠。

较佳地，所述电表采用广播的方式，通过LoRa通信发送所述抄表指令给所述目标仪表。

在实际应用中，电表还可以通过中继器将抄表指令发送给所述目标仪表，具体如下：

所述电表采用广播的方式，利用中继器，通过LoRa通信将所述抄表指令发送给所述目标仪表。

步骤103、所述目标仪表根据所述抄表指令，通过LoRa通信返回相应的仪表数据给所述电表。

在实际应用中，所述目标仪表可以直接发送仪表数据给电表，也可以通过中继器将所述仪表数据发送给所述电表。

具体实现时，可以将目标仪表和其所属电表之间的距离控制在一定的范围内，以方便两者之间的数据交互。较佳地，可以使得在目标仪表附近的电表中该仪表所属的电表距离其最近，这样，目标仪表只需要将其仪表数据发送给最近的电表即可。

步骤104、所述电表通过LTE230电力专网，将所述仪表数据发送给所述远程服务器。

较佳地，电表可以直接将所述仪表数据发送给所述远程服务器，也可以通过集中器，将所述仪表数据发送给所述远程服务器。具体可以采用下述两种方法实现：

方法一：

所述电表通过LTE230电力专网，直接将所述仪表数据发送给所述远程服务器。

方法二：

所述电表通过LTE230电力专网，将所述仪表数据发送给所述集中器；

所述集中器通过LTE230电力专网，将所述仪表数据转发给所述远程服务器。

较佳地，所述远程服务器将接收到的所述仪表数据后，可以保存至数据存储中心。

图2为与上述方法实施例相对应的集成抄表系统结构示意图，如图2所示，该系统包括：远程服务器、电表和仪表，其中，

远程服务器，用于通过LTE230电力专网，发送抄表指令给目标仪表所属的电表，所述抄表指令携带所述目标仪表的设备信息。

在实际应用中，该远程服务器也可以是工作站。

所述电表，内置LoRa通信模块，用于根据所述抄表指令，在唤醒所述目标仪表后，通过LoRa通信发送所述抄表指令给所述目标仪表；通过LTE230电力专网，将所述目标仪表返回的仪表数据发送给所述远程服务器；

所述目标仪表，内置LoRa通信模块，用于根据所述抄表指令，通过LoRa通信返回相应的仪表数据给所述电表。

较佳地，所述远程服务器，通过LTE230电力专网，直接将所述抄表指令发送给所述电表。

较佳地，所述系统进一步包括，集中器，

所述远程服务器，通过LTE230电力专网，将所述抄表指令发送给电表所属的集中器；

所述集中器，通过LTE230电力专网，将所述抄表指令转发给所述电表。

较佳地，所述电表，用于接收到所述抄表指令后，通过LoRa通信，按照预设的持续广播时间，广播携带有所述设备信息的前导码；所述持续广播时间大于预设的休眠周期；

所述目标仪表，用于在当前休眠周期结束后，接收所述电表广播的前导码，检测所接收的前导码携带的设备信息是否与本仪表的设备信息一致，如果一致，则进入工作状态，并将所接收的前导码作为当前工作状态下与所述电表进行通信的前导码；否则，开始下一休眠周期的休眠。

较佳地，所述电表，用于采用广播的方式，通过LoRa通信发送所述抄表指令给所述目标仪表。

较佳地，所述电表，用于采用广播的方式，利用中继器，通过LoRa通信将所述抄表指令发送给所述目标仪表。

较佳地，所述电表，用于通过LTE230电力专网，直接将所述仪表数据发送给所述远程服务器。

较佳地，所述系统进一步包括，集中器，

所述电表，用于通过LTE230电力专网，将所述仪表数据发送给所述集中器；

所述集中器，用于通过LTE230电力专网，将所述仪表数据转发给所述远程服务器。

较佳地，所述设备信息包括地址信息。

较佳地，所述远程服务器，进一步用于将接收到的所述仪表数据保存至数据存储中心。

较佳地，所述目标仪表为水表、或气表。

较佳地，所述系统进一步包括中继器，

所述目标仪表，用于通过所述中继器将所述仪表数据发送给所述电表。

通过上述实施例，可以看出上述集成抄表方法和系统，利用电表可以直接利用有线电源给内部各个模块供电，而不存在受限于电池供电的劣势，通过电表进行仪表数据的采集和传输，并且电表和所绑定的仪表之间采用LoRa通信方式交互，有效降低了仪表的功耗。如此，一方面，可以对仪表进行实时的数据采集和状态监控，不需要抄表员到达现场就可以完成抄读用户水、电、气等各种计量仪表数据的智能化管理，节省了人力成本，解决了人工抄表中不可避免的弊端，另一方面，还可以有效降低抄表成本，且安全可靠，易于维护。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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保护范围之内。

Claims (24)

1.一种集成抄表方法，其特征在于，包括：

远程服务器通过LTE230电力专网，发送抄表指令给目标仪表所属的电表，所述抄表指令携带所述目标仪表的设备信息；

所述电表根据所述抄表指令，在唤醒所述目标仪表后，通过LoRa通信发送所述抄表指令给所述目标仪表；

所述目标仪表根据所述抄表指令，通过LoRa通信返回相应的仪表数据给所述电表；

所述电表通过LTE230电力专网，将所述仪表数据发送给所述远程服务器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述远程服务器发送抄表指令给目标仪表所属的电表包括：

所述远程服务器通过LTE230电力专网，直接将所述抄表指令发送给所述电表。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述远程服务器发送抄表指令给目标仪表所属的电表包括：

所述远程服务器通过LTE230电力专网，将所述抄表指令发送给电表所属的集中器；

所述集中器通过LTE230电力专网，将所述抄表指令转发给所述电表。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述唤醒所述目标仪表包括：

所述电表接收到所述抄表指令后，通过LoRa通信，按照预设的持续广播时间，广播携带有所述设备信息的前导码；所述持续广播时间大于预设的休眠周期；

当所述目标仪表在当前休眠周期结束后，接收所述电表广播的前导码，检测所接收的前导码携带的设备信息是否与本仪表的设备信息一致，如果一致，则进入工作状态，并将所接收的前导码作为当前工作状态下与所述电表进行通信的前导码；否则，开始下一休眠周期的休眠。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电表采用广播的方式，通过LoRa通信发送所述抄表指令给所述目标仪表。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送所述抄表指令给所述目标仪表包括：

所述电表采用广播的方式，利用中继器，通过LoRa通信将所述抄表指令发送给所述目标仪表。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述仪表数据发送给所述远程服务器包括：

所述电表通过LTE230电力专网，直接将所述仪表数据发送给所述远程服务器。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述仪表数据发送给所述远程服务器包括：

所述电表通过LTE230电力专网，将所述仪表数据发送给所述集中器；

所述集中器通过LTE230电力专网，将所述仪表数据转发给所述远程服务器。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设备信息包括地址信息。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：所述远程服务器将接收到的所述仪表数据保存至数据存储中心。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标仪表为水表、或气表。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述返回相应的仪表数据给所述电表包括：

所述目标仪表通过中继器将所述仪表数据发送给所述电表。

13.一种集成抄表系统，其特征在于，包括：远程服务器、电表和仪表，其中，

远程服务器，用于通过LTE230电力专网，发送抄表指令给目标仪表所属的电表，所述抄表指令携带所述目标仪表的设备信息；

所述电表，内置LoRa通信模块，用于根据所述抄表指令，在唤醒所述目标仪表后，通过LoRa通信发送所述抄表指令给所述目标仪表；通过LTE230电力专网，将所述目标仪表返回的仪表数据发送给所述远程服务器；

所述目标仪表，内置LoRa通信模块，用于根据所述抄表指令，通过LoRa通信返回相应的仪表数据给所述电表。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，

所述远程服务器，通过LTE230电力专网，直接将所述抄表指令发送给所述电表。

15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括，集中器，

所述远程服务器，通过LTE230电力专网，将所述抄表指令发送给电表所属的集中器；

所述集中器，通过LTE230电力专网，将所述抄表指令转发给所述电表。

16.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述电表，用于接收到所述抄表指令后，通过LoRa通信，按照预设的持续广播时间，广播携带有所述设备信息的前导码；所述持续广播时间大于预设的休眠周期；

所述目标仪表，用于在当前休眠周期结束后，接收所述电表广播的前导码，检测所接收的前导码携带的设备信息是否与本仪表的设备信息一致，如果一致，则进入工作状态，并将所接收的前导码作为当前工作状态下与所述电表进行通信的前导码；否则，开始下一休眠周期的休眠。

17.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述电表，用于采用广播的方式，通过LoRa通信发送所述抄表指令给所述目标仪表。

18.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述电表，用于采用广播的方式，利用中继器，通过LoRa通信将所述抄表指令发送给所述目标仪表。

19.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述电表，用于通过LTE230电力专网，直接将所述仪表数据发送给所述远程服务器。

20.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括，集中器，

所述电表，用于通过LTE230电力专网，将所述仪表数据发送给所述集中器；

所述集中器，用于通过LTE230电力专网，将所述仪表数据转发给所述远程服务器。

21.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述设备信息包括地址信息。

22.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述远程服务器，进一步用于将接收到的所述仪表数据保存至数据存储中心。

23.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述目标仪表为水表、或气表。

24.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括中继器，

所述目标仪表，用于通过所述中继器将所述仪表数据发送给所述电表。

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