[发明专利]小区无线抄表系统和小区无线抄表路由构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及小区电量无线采集技术领域，特别涉及用于居民楼内数字电表电量采集、数据发送路径选择的小区无线抄表系统和小区无线抄表路由构建方法。

背景技术

人类进入21世纪以来，MEMS (micro．electro．mechanism system，微电子机械系统)、计算机、通信、自动控制和人工智能等学科的飞速发展孕育了一种新型的测控网络——WSN (Wireless Sensor Network，无线传感器网络)。无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些数据进行处理，获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。无线传感器网络在环境与军事监控，地震与气候预测，地下、深水以及外层空间探索等许多方面都具有广泛的应用前景。

无线传感器网络与传统的无线网络(如WLAN和蜂窝移动电话网络)有着不同的设计目标。对于WLAN和蜂窝网等传统的无线网络，它们的首要设计目标是提供高性能的Qos (Quality of service，服务质量)和更高的带宽，由于其应用环境的移动性较强，其技术目标是通过优化路由和资源管理策略来增加对频谱带宽的利用率，均衡网络流量并避免产生通信拥塞。在无线传感器网络中，除了少数节点需要移动以外，大部分节点都是静止的。传感器节点通常由电池提供能量，并且被大量随机部署在待观测区域中，因为它们通常运行在人类无法接近的恶劣甚至危险的远程环境中，节点的供能设备无法更换，网络需要在无人维护的情况下进行长期的自主工作。同时，节点的能量资源、处理能力和通信带宽都非常有限。这些都决定了无线传感器网络中的协议设计必须充分考虑能量有效性，那么如何在保证网络稳定可靠的工作的同时延长网络的生命周期就成为了无线传感器网络最核心的问题。

路由协议的设计受到许多关键性因素的影响，包括：节点的布置、节点能量的消耗、网络的动态变化性、网络连通性、节点的覆盖率、数据融合以及服务质量等等。对于传统的无线网络，其路由协议的主要任务是寻找源节点到目的节点之间的最优路径，提高整个网络的利用率，同时均衡负载并进行阻塞管理，而能量消耗问题不是这类网络考虑的重点。传统无线网络的路由协议不适用于类似小区建筑群体中无线抄表传感器网络。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明所要解决的问题是针对在越来越多的无线传感器网络实时监测采集的应用场景中，当前的路由协议研究多是针对空旷没有遮挡的地带使用，没有针对在建筑物群或建筑物内部的路由协议，提出一种小区无线抄表系统和小区无线抄表路由构建方法。

（二）技术方案

为达到上述目的，本发明提供一种小区无线抄表路由构建方法，所述方法包括以下步骤：

A、收集基站广播路由构建通知，并根据采集节点返回的时延数据建立时延数据库和节点路由信息表； 

B、所述收集基站根据所述时延数据库和节点路由信息表，建立路径集合信息表和路径时延集合信息表；

C、所述收集基站根据所述路径集合信息表建立路径能耗集合信息表；

D、所述收集基站根据所述路径能耗集合信息表、路径集合信息表和路径时延集合信息表，通过MOBCC（Multiple Objective Bacterial Colony Chemotaxis，多目标细菌群趋药性）算法对信号衰减和传输时间进行优化，得到路由能耗、时延信息集合；

E、根据所述步骤D的优化结果选择路径确定路由表，并将所述路由表发到相应的采集节点，完成路由的构建。

其中，所述步骤A具体包括：

A1、所述收集基站广播路由构建通知；所述路由通知中路径的算法为：每个节点维护一个随机的定时器，在定时时间内所有的路由构建通知广播报都被感知，首先范围内的采集节点感知路由构建通知广播报，然后范围的采集节点向自己发射范围内的采集节点发射相同的路由构建通知广播报，依次发射下去，每个采集节点构建一个路由表并记录确认返回报时延，依次向上将所有的时延记录返回；

A2、汇集节点收到所述路由构建通知后，向下游的采集节点发送路由构建通知；

A3、下游的采集节点收到所述路由构建通知后，向所述汇集节点返回确认数据报；

A4、所述汇集节点接收所述返回确认数据报，获取节点时延，并建立路由表和时延表；

A5、重复步骤A3和A4，当所述汇集节点接收并处理完成最后一个采集节点的返回确认数据报后，将建立的路由表和时延表发送到所述收集基站。