本發(fā)明涉及遠(yuǎn)程抄表計費(fèi)領(lǐng)域，具體涉及一種智能遠(yuǎn)程無線抄表計費(fèi)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
隨著社會對電力需求的日益增加，供電網(wǎng)已經(jīng)遍布城市和鄉(xiāng)村的每一個角落，電力用戶的數(shù)量也在快速增加，電表的數(shù)量也同樣快速增加，這使得抄表成為一項(xiàng)繁重的工作，隨著我國電網(wǎng)智能化建設(shè)進(jìn)程的加快以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，出現(xiàn)了許多中電能計量裝置和基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程抄表計費(fèi)系統(tǒng)，但目前的電能計量裝置設(shè)計較為簡單，人機(jī)交互不夠友好，另一方面，由于遠(yuǎn)程抄表計費(fèi)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集裝置和協(xié)調(diào)器數(shù)量的增加，采集上傳的數(shù)據(jù)不斷變得龐大，導(dǎo)致通信阻塞，數(shù)據(jù)丟失，大大影響了電能計費(fèi)的精確性、實(shí)時性和可靠性。為了滿足電力系統(tǒng)服務(wù)的實(shí)際需要，設(shè)計基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能遠(yuǎn)程抄表計費(fèi)系統(tǒng)將有著十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供了一種智能遠(yuǎn)程無線抄表計費(fèi)系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用如下技術(shù)方案：本發(fā)明的智能遠(yuǎn)程無線抄表計費(fèi)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：至少一個智能電表(100)，至少一個數(shù)據(jù)采集器(200)，至少一個協(xié)調(diào)器(300)，管理系統(tǒng)(400)，其中：所述智能電表(100)包含：主控制器模塊(101)，用于對智能電表各個模塊的控制；電源模塊(102)，用于為智能電表各模塊提供穩(wěn)定的工作電壓、工作電流；存儲模塊(103)，用于存儲智能電表采集到的用戶的用電信息以及智能電表的工作參數(shù)；顯示模塊(104)，用于向用戶顯示智能電表的工作狀態(tài)以及用電量，電費(fèi)余額信息；按鍵模塊(105)，用于用戶與智能電表間的人機(jī)交互；故障檢測模塊(106)，用于檢測智能電表各個模塊的工作狀態(tài)；告警模塊(107)，用于智能電表出現(xiàn)異常情況時發(fā)出告警提示音；防盜模塊(108)，所述防盜模塊包含智能電表封裝檢測單元和智能電表箱開啟檢測單元，當(dāng)判斷出電表封裝或表箱開啟時通過告警單元發(fā)出告警；數(shù)據(jù)采集模塊(109)，用于采集包含電壓、電流、功率、頻率、功率因素、相位角以及消耗的電能數(shù)據(jù)的用電信息；加密模塊(110)，用于將待上傳的用電信息進(jìn)行加密；無線傳輸模塊(111)，用于將加密后的用電信息上傳到智能電表所屬的數(shù)據(jù)采集器以及從所屬的數(shù)據(jù)采集器接收信息；所述數(shù)據(jù)采集器(200)包含：主控制器模塊(201)，用于對數(shù)據(jù)采集器(200)的各個模塊的控制；無線傳輸模塊(202)，用于接收智能電表發(fā)送的用電信息并上傳至協(xié)調(diào)器以及從協(xié)調(diào)器(300)接收信息并下發(fā)至智能電表(100)；存儲模塊(203)，用于存儲用電信息以及協(xié)調(diào)器(300)下發(fā)的信息；所述協(xié)調(diào)器(300)包含：主控制器模塊(301)，用于對協(xié)調(diào)器(200)的各個模塊的控制；無線傳輸模塊(302)，用于接收數(shù)據(jù)采集器發(fā)送的用電信息并上傳至管理系統(tǒng)以及從管理系統(tǒng)接收信息并下發(fā)至數(shù)據(jù)采集器；存儲模塊(303)，用于存儲用電信息以及管理系統(tǒng)下發(fā)的信息；所述管理系統(tǒng)(400)包含：主控制器模塊(401)，用于對管理系統(tǒng)(400)的各個模塊的控制；無線傳輸模塊(402)，用于接收協(xié)調(diào)器(300)發(fā)送的用電信息以及向協(xié)調(diào)器下發(fā)信息；解密模塊(403)，用于解密接收的加密信息；數(shù)據(jù)庫模塊(404)，用于存儲信息；監(jiān)控顯示模塊(405)，用于實(shí)時顯示所有智能電表(100)的信息；計費(fèi)模塊(406)，用于對智能電表(100)的用電量進(jìn)行計費(fèi)；短消息模塊(407)，用于向用戶發(fā)送電費(fèi)信息相關(guān)的短消息；所述協(xié)調(diào)器(300)啟動后，創(chuàng)建具有獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識的無線網(wǎng)絡(luò)，所述網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識是管理系統(tǒng)(400)配置的，所述數(shù)據(jù)采集器(200)獲取所述協(xié)調(diào)器(300)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識，發(fā)送加入網(wǎng)絡(luò)請求命令，所述協(xié)調(diào)器(300)接收到加入網(wǎng)絡(luò)請求命令后發(fā)送加入網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)命令，數(shù)據(jù)采集器(200)接收到加入網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)命令后向協(xié)調(diào)器(300)返回確認(rèn)信息，協(xié)調(diào)器(300)接收到確認(rèn)信息后為數(shù)據(jù)采集器(200)分配唯一的網(wǎng)絡(luò)地址，并將所述網(wǎng)絡(luò)地址發(fā)送給數(shù)據(jù)采集器(200)以及將網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識與網(wǎng)絡(luò)地址發(fā)送給管理系統(tǒng)(400)，數(shù)據(jù)采集器(200)更新網(wǎng)絡(luò)地址以及網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識，管理系統(tǒng)(400)將網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識與數(shù)據(jù)采集器(200)的網(wǎng)絡(luò)地址對應(yīng)存儲在數(shù)據(jù)庫模塊(404)中；數(shù)據(jù)采集器(200)加入?yún)f(xié)調(diào)器(300)建立的網(wǎng)絡(luò)后，數(shù)據(jù)采集器(200)周期性廣播自身的網(wǎng)絡(luò)地址，智能電表(100)獲取并保存所述數(shù)據(jù)采集器(200)的網(wǎng)絡(luò)地址，并向數(shù)據(jù)采集器(200)發(fā)送包含智能電表(100)標(biāo)識信息的連接請求，數(shù)據(jù)采集器(200)保存智能電表(100)的標(biāo)識信息并向智能電表(100)返回連接成功響應(yīng)信息；智能電表(100)的主控制器模塊(101)從數(shù)據(jù)采集模塊(109)獲取采集的用電信息，將用電信息發(fā)送至加密模塊(110)進(jìn)行加密，隨后，主控制器模塊(101)生成用電信息幀，該幀包含數(shù)據(jù)采集器(200)的網(wǎng)絡(luò)地址，智能電表(100)的標(biāo)識信息以及經(jīng)加密的用電信息，并控制無線傳輸模塊(111)將用電信息幀上傳到智能電表(100)所屬的數(shù)據(jù)采集器(200)；數(shù)據(jù)采集器(200)接收到用電信息幀后，通過解析該幀獲取幀中包含的數(shù)據(jù)采集器(200)的網(wǎng)絡(luò)地址，智能電表(100)的標(biāo)識信息，如判斷該用電信息幀是其所屬智能電表發(fā)送的，則保存用電信息幀，若否，則丟棄該幀；所述協(xié)調(diào)器(300)將與數(shù)據(jù)采集器(200)進(jìn)行通信的信道分為多個子信道，并將該多個子信道分配給多個數(shù)據(jù)采集器(200)，每個子信道可由多個數(shù)據(jù)采集器(200)共享，當(dāng)一個數(shù)據(jù)采集器(200)需要上傳用電信息幀時，先檢測分配給該數(shù)據(jù)采集器(200)的子信道的狀態(tài)，如果該子信道處于繁忙狀態(tài)，則該數(shù)據(jù)采集器(200)進(jìn)入延遲發(fā)送狀態(tài)并繼續(xù)檢測子信道狀態(tài)，如果該子信道處于空閑狀態(tài)，則向協(xié)調(diào)器(300)發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送請求，當(dāng)數(shù)據(jù)采集器(200)接收到協(xié)調(diào)器(300)返回的數(shù)據(jù)發(fā)送允許消息后，開始發(fā)送用電信息幀，協(xié)調(diào)器(300)接收到用電信息幀后向數(shù)據(jù)采集器(200)反饋ACK信息，并解析用電信息幀獲取幀中包含的數(shù)據(jù)采集器(200)的網(wǎng)絡(luò)地址，智能電表(100)的標(biāo)識信息，如判斷該用電信息幀是其所屬數(shù)據(jù)采集器(200)發(fā)送的，則保存用電信息幀，若否，則丟棄該幀；管理系統(tǒng)(400)的主控制器模塊(401)生成TDMA幀結(jié)構(gòu)的調(diào)度信息，并通過無線傳輸模塊(402)廣播給每一個協(xié)調(diào)器(300)，協(xié)調(diào)器(300)接收并解析該調(diào)度信息獲取分配給自己的用于發(fā)送數(shù)據(jù)的時隙，當(dāng)判斷時隙到來時，協(xié)調(diào)器(300)的主控制器模塊(301)在存儲的用電信息幀中添加獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識，隨后控制無線傳輸模塊(302)將用電信息幀發(fā)送到管理系統(tǒng)(400)的無線傳輸模塊(402)；管理系統(tǒng)(400)的主控制器模塊(401)接收無線傳輸模塊(402)發(fā)送來的用電信息幀，解析獲取獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識、數(shù)據(jù)采集器(200)的網(wǎng)絡(luò)地址、智能電表(100)的標(biāo)識信息，并控制解密模塊(403)對加密用電信息進(jìn)行解密，將獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識、數(shù)據(jù)采集器(200)的網(wǎng)絡(luò)地址、智能電表(100)的標(biāo)識信息以及解密后的用電信息存儲到數(shù)據(jù)庫模塊(404)中；主控制器模塊(401)從數(shù)據(jù)庫模塊(404)讀取所有用戶的用電信息，控制監(jiān)控顯示模塊(405)實(shí)時顯示智能電表(100)的用電信息，主控制器模塊(401)根據(jù)用戶的用電信息計算得出用戶的電費(fèi)，控制短消息模塊(407)向用戶發(fā)送包含電費(fèi)信息的短消息。所述智能電表(100)、數(shù)據(jù)采集器(200)、協(xié)調(diào)器(300)以及管理系統(tǒng)(400)的主控制器模塊(101、201、301、401)采用嵌入式處理器，具有ARM7內(nèi)核。所述防盜模塊(108)包含的智能電表封裝檢測單元采用壓力傳感器、智能電表箱開啟檢測單元采用紅外傳感器，當(dāng)對電表封裝或表箱進(jìn)行非法操作時，壓力傳感器或紅外傳感器能夠立即感知并通過告警單元發(fā)出告警。所述加密模塊(110)采用，所述解密模塊(403)采用...