Способ инициализации беспроводных устройств для считывания показаний счетчиков и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области телекоммуникаций, а более конкретно к автоматическим системам учета жилищно-коммунальных услуг, учета и предоставления информационных услуг и услуг связи, а также мониторинга жилого фонда, инженерных сетей и коммуникаций. Технический результат состоит в обеспечении радиомолчания системы вне времени опроса устройств, в отсутствии необходимости постоянной инициализации устройств с автономным питанием и повышении эффективности использования автономных источников питания при ограничении времени доступа к опрашиваемым устройствам. Для этого в способе компьютерная система управления инициализирует, по крайней мере, одну точку доступа, которая для устройств считывания формирует команду инициализации, несущую информацию о текущем времени, адресе подсети, номере команды инициализации, максимальном количестве ретрансляторов в инициализируемой цепочке, номере ретранслятора в цепочке; команда инициализации передается с частотой повторения, достаточной для выхода устройства для считывания из режима ожидания в течение времени ΔT_iинц, перекрывающего период сна; устройство считывания, назначенное ретранслятором, принявшее команду инициализации в интервал времени T_iинц, зависящий от номера ретранслятора в цепочке, устанавливает свои часы на соответствующее время пробуждения; ретранслирует команды инициализации последующему устройству считывания, а само переходит в режим сна на время (N-i)ΔT_iинц, необходимое для инициализации всех устройств считывания, где N - максимальное количество ретрансляторов в цепочке, подлежащей инициализации, i - номер ретранслятора в цепочке; точка доступа по истечении соответствующего времени NΔT_iинц передает информацию о завершении инициализации в компьютерную систему управления для выполнения опроса устройств считывания, после завершения которого устройства считывания возвращаются в режим произвольного пробуждения. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к области телекоммуникаций, а более конкретно к автоматическим системам учета жилищно-коммунальных услуг, учета и предоставления информационных услуг и услуг связи, а также мониторинга жилого фонда, инженерных сетей и коммуникаций.

Известна система и способ для инициализации устройств, находящихся в режиме сна и пробуждения, принадлежащая компании Digi International Inc., считающейся лидером в области беспроводных сетей малого радиуса действия, в которых для синхронизации времени подключаемого к сети устройства предлагается использовать кнопки управления соседним спящим устройством, что подразумевает одновременное присутствие человека на двух объектах (US 8036138, опубл. 11.10.2011).

В известной системе очень сложная организация работ при запуске и эксплуатации системы применительно к квартирным приборам учета, поскольку потребуется обеспечить многократный доступ в каждую квартиру; в случае сбоев инициализации в процессе эксплуатации потребуется обеспечить повторный доступ в две соседние квартиры.

Известен также способ обслуживания устройств, образующих петлю и находящихся в режиме сна и бодрствования в сети, в котором предлагается временно уменьшать период пробуждения устройств с нескольких часов до нескольких минут на время выполнения сервисных работ по подключению к сети новых устройств (US 2011/0188419, опубл. 04.08.2011).

В известном способе сложная организация работ при запуске и эксплуатации системы применительно к квартирным приборам учета, поскольку требуется обеспечить точное обеспечение договоренностей по предоставлению доступа к устройствам; в случае сбоев синхронизации сбор показаний будет невозможен до выполнения сервисных работ на объекте.

Известен также способ инициализации спящих устройств в беспроводной сети, в которой описывается процедура выбора маяка, выполняющего регулярную синхронизацию радиосети (US 2010/0271993, опубл. 28.10.2010).

В известном способе для поддержания работоспособности сети требуется периодически выполнять синхронизацию времени пробуждения устройств. Поэтому чем реже выполняется опрос, тем менее эффективной становится работа системы с точки зрения минимизации потребляемой мощности.

Наиболее близким аналогом является способ инициализации спящих устройств в беспроводной сети, в которой точка доступа для восстановления синхронизации времени передает команды устройствам до момента ответа одного из них, затем точка доступа подстраивает свои часы под время пробуждения устройств (US 2011/0274020, опубл. 10.11.2011).

В известном способе период пробуждения устройств может составлять несколько часов, в течение которых придется передавать запросы по радиоканалу. При этом отсутствует возможность доступа к радиосети в произвольный момент времени.

Общим недостатком всех известных решений является невозможность достижения требуемых показателей по минимизации энергопотребления при периодах пробуждения до одного часа. Проблема заключается в том, что для передачи данных по цепочке ретрансляторов в стандарте ZigBee требуется несколько секунд, также требуется учесть возможный уход часов отдельных устройств, поэтому отношение времени сна к времени прослушивания радиоканала не превышает 400:1. Таким образом, нет смысла в использовании длинных периодов сна, поскольку это только усложняет настройку и обслуживание системы, кроме того, недостатком является необходимость использования нескольких микроконтроллеров в системах для выполнения функций прибора учета энергоресурсов, использование дополнительных усилителей для увеличения дальности связи, приводящее к повышенному потреблению при передаче и приеме по радиоканалу.

Техническим результатом является обеспечение радиомолчания (режим ожидания) системы вне времени опроса устройств, заключающееся в отсутствии необходимости постоянной инициализации устройств с автономным питанием; гарантированный доступ к любому устройству в составе радиосети за конечное время, сравнимое со временем опроса устройств с сетевым питанием, обеспечение режима минимальной потребляемой мощности в режиме ожидания сообщений и повышение эффективности использования автономных источников питания при ограничении времени доступа к опрашиваемым устройствам.

Для этого предлагается способ инициализации беспроводных устройств для считывания показаний счетчиков, находящихся в режиме произвольного пробуждения с соотношением длительности интервалов времени пробуждения и сна 1:S, где S - целое число, при этом часть из этих устройств назначена ретрансляторами для передачи команд по цепочке из точки доступа, заключающийся в том, что компьютерная система управления инициализирует, по крайней мере, одну точку доступа, которая для устройств считывания формирует команду инициализации, несущую информацию о текущем времени, адресе подсети, номере команды инициализации, максимальном количестве ретрансляторов в инициализируемой цепочке, номере ретранслятора в цепочке; команда инициализации передается с частотой повторения, достаточной для выхода устройства для считывания из режима ожидания в течение времени ΔT_iинц, перекрывающего период сна; устройство считывания, назначенное ретранслятором, принявшее команду инициализации в интервал времени T_iинц, зависящий от номера ретранслятора в цепочке, устанавливает свои часы на соответствующее время пробуждения; ретранслирует команды инициализации последующему устройству считывания, а само переходит в режим сна на время (N-i)ΔT_iинц, необходимое для инициализации всех устройств считывания, где N - максимальное количество ретрансляторов в цепочке, подлежащей инициализации, i - номер ретранслятора в цепочке; точка доступа по истечении соответствующего времени NΔT_iинц передает информацию о завершении инициализации в компьютерную систему управления для выполнения опроса устройств считывания, после завершения которого устройства считывания возвращаются в режим произвольного пробуждения.

Причем длительность S интервала времени сна для всех устройств считывания в 400 раз больше длительности интервала времени пробуждения; каждое устройство считывания, являющееся ретранслятором, имеет номер в цепочке от 1 до 15 и соответственно уникальный сетевой адрес от 4 до 247, остальные устройства считывания, не являющиеся ретрансляторами, имеют сетевой адрес 0, точка доступа имеет сетевой адрес от 1 до 3.

Устройство для считывания, не назначенное ретранслятором, а также ретранслятор с номером i≥N при получении команды инициализации от произвольного ретранслятора с номером j устанавливает свои внутренние часы на соответствующее время пробуждения, а само переходит в режим сна на время (N-j)ΔT_iинц, необходимое для инициализации всех устройств считывания.

Устройства считывания, назначенные ретрансляторами, передают команду инициализации по очереди в соответствии со своим номером в цепочке ретрансляторов, начиная с 1-го и заканчивая N-м номером, где N=1…15, при этом каждый последующий ретранслятор передает в команде инициализации свой номер ретранслятора в цепочке.

Устройства для считывания, назначенные ретрансляторами с одинаковым номером i в цепочке, одновременно передают одинаковые команды инициализации, каждая вторая команда передается с уменьшенной мощностью, при этом ретрансляторы, имеющие четные и нечетные сетевые адреса, уменьшают мощность в противофазе.

Устройство для считывания выполняет цикл инициализации, только если номер команды инициализации отличается от принятого ранее и адрес подсети, полученный из команды инициализации, равен уникальному адресу подсети устройства или нулю.

Устройство для считывания после завершения опроса переходит в режим произвольного пробуждения с соотношением длительности интервалов времени пробуждения и сна 1:50 при неизменном периоде пробуждения, затем при отсутствии приема команд через время m*ΔT_iинц соотношение изменяется на 1:400, где m - значение, задаваемое в команде инициализации.

В случае неисправности устройства считывания, являющегося основным ретранслятором, дополнительно используют резервное устройство считывания, выбранное из расположенных на близком расстоянии от основного, при этом параметры команды инициализации резервного устройства считывания соответствуют командам основного, вышедшего из строя.

Устройство для считывания, назначенное ретранслятором, имеющее номер i в цепочке, не принявшее команду инициализации от ретранслятора с номером i-1, принявшее затем команду инициализации от резервного ретранслятора с номером k=i или от ретранслятора с номером k>i, устанавливает свои внутренние часы на соответствующее время пробуждения, далее переходит в режим сна на время (N-k)ΔT_iинц, необходимое для инициализации всех устройств считывания.

Устройства считывания визуализируются своим серийным номером, а уровни принимаемого сигнала отображаются с помощью переменного цветового фона, на котором отображаются серийные номера устройств считывания.

Структура распределенной сети отображается клетками произвольного расположения с серийными номерами устройств считывания внутри клеток, а количество устройств считывания от точки доступа до каждого устройства считывания отображается с помощью цветового фона клеток с серийными номерами устройств.

Система инициализации беспроводных устройств для считывания показаний счетчиков, находящихся в режиме произвольного пробуждения с соотношением длительности интервалов времени пробуждения и сна 1:S, содержит распределенную сеть для доставки данных о показаниях счетчиков на компьютерную систему управления; при этом распределенная сеть содержит множество устройств для считывания значения параметра, по меньшей мере, одного датчика; часть устройств для считывания назначена основными ретрансляторами для передачи данных по цепочке, каждому основному ретранслятору дополнительно назначен резервный ретранслятор из числа оставшихся устройств для считывания; распределенная сеть содержит, по крайней мере, одну точку доступа, инициируемую компьютерной системой управления, точка доступа выполнена с возможностью формирования для устройства считывания команды инициализации, несущей информацию о текущем времени, адресе подсети, номере команды инициализации, максимальном количестве ретрансляторов в инициализируемой цепочке, номере ретранслятора в цепочке, с частотой повторения, достаточной для выхода устройства считывания из режима ожидания в течение времени ΔT_iинц, перекрывающего период сна; устройства считывания выполнены с возможностью приема команды инициализации в соответствующий интервал времени ΔT_iинц, зависящий от номера ретранслятора в цепочке, и установки своих часов на время пробуждения; ретрансляции команды инициализации последующему устройству считывания и перехода в режим сна на время (N-i)ΔT_iинц, необходимое для инициализации всех устройств считывания, точка доступа в соответствующее время NΔT_iинц передает информацию в компьютерную систему управления о завершении инициализации для опроса устройств считывания, после завершения которого устройства считывания возвращаются в режим произвольного пробуждения.

На фиг.1 приведена система инициализации беспроводных устройств для считывания показаний счетчиков.

На фиг.2 приведена диаграмма инициализации устройств считывания цепочки радиосети.

На фиг.3 представлена структура радиосети с дополнительными функциями, увеличивающими надежность работы системы.

На фиг.4 приведена диаграмма инициализации устройств считывания цепочки распределенной сети с дополнительными функциями.

На фиг.5 показана структура распределенной сети при опросе показаний.

На фиг.6 показана таблица визуализации устройств считывания своим серийным номером и уровнем принимаемого сигнала.

На фиг.7 показана таблица визуализации устройств считывания своим серийным номером и номером ретранслятора в цепочке.

Система инициализации беспроводных устройств для считывания показаний счетчиков (фиг.1) содержит распределенную сеть для доставки данных о показаниях счетчиков на компьютерную систему управления; при этом распределенная сеть содержит множество устройств для считывания 1…16, часть устройств для считывания 1-15 назначена основными ретрансляторами для передачи данных по цепочке, каждому основному ретранслятору дополнительно назначен резервный ретранслятор из числа оставшихся устройств для считывания; распределенная сеть содержит, по крайней мере, одну точку доступа 0, инициируемую компьютерной системой 17 управления. К каждому устройству считывания подключаются приборы учета воды, газа, электричества. Устройство может питаться от сети переменного тока или от автономного источника. Любое устройство считывания может выполнять функции ретранслятора, т.е. передавать через себя команды, адресованные другим устройствам.

В системе устройства с номерами от 0 до 16 выстроены в цепочку для достижения максимальной дальности связи. Устройство с номером 0 является точкой доступа, соединенной с компьютерной системой управления 17, устройства с номерами от 1 до 15 являются ретрансляторами, устройство с номером 16 является оконечным. Стрелки с номерами от 20 до 38 указывают на последовательность действий при выводе устройств из спящего состояния. Устройства 1…16 в режиме ожидания просыпаются в произвольный момент на короткий промежуток времени, необходимый для приема только одной команды из радиоканала, и засыпают на время, ограниченное несколькими секундами, при этом отношение периодов соотносится не более чем 1:400. При большом количестве устройств 1…16 сеть можно разбудить по частям, что уменьшает время работы конкретного устройства в режиме непрерывного приема. Опрос инициализируется из точки доступа 0, соединенной с компьютерной системой управления 17, точка доступа 0 выдает команды инициализации с частотой повторения, достаточной для выхода устройства 1 из режима ожидания в течение времени, перекрывающего период сна. Для пробуждения всей сети после окончания передачи команд инициализации точкой доступа 0 процесс передачи продолжает ретранслятор 1, затем ретранслятор 2 и т.д. до ретранслятора 15, таким образом, время, необходимое для выполнения операции, зависит от периода пробуждения устройств и количества последовательно соединенных ретрансляторов.

Все устройства считывания после включения питания находятся в режиме ожидания, не требующем постоянной инициализации, чем обеспечивается режим радиомолчания. Поэтому для установки системы достаточно одного посещения каждой квартиры в любое удобное время, система монтируется в произвольном порядке, наладка и дальнейшее сопровождение системы выполняется в любое время через точку доступа в сеть общего пользования без присутствия на объекте.

На фиг.2 приведена диаграмма инициализации для цепочки, состоящей из пятнадцати ретрансляторов. Цифрами от 0 до 16 указаны временные диаграммы для устройств от 0 до 16 соответственно. Цифрами от 20 до 38 обозначены сообщения, принимаемые устройствами. Цифрами от 40 до 67 пронумерованы отметки времени.

До момента инициализации все устройства считывания просыпаются в произвольное время. При отсутствии команд инициализации, передаваемых по радиоканалу, устройство считывания просыпается для приема в момент времени 40 и переходит в режим сна в момент времени 41, затем просыпается в момент времени 42 и т.д. Для обеспечения оптимального потребления ресурсов автономного источника питания соотношение длительности интервалов времени между отметками 40, 41 и 41, 42 должно быть не более чем 1:400.

Рассмотрим последовательность действий после приема команды инициализации для устройства 7. После приема команды 27 инициализации устройство 7 переводится в режим минимального потребления в момент времени 43 и остается в этом режиме до момента 57 окончания последовательности команд, передаваемых ретранслятором 6.

В команде инициализации передается текущее время, текущий уровень ретрансляции, максимальное количество уровней и номер подсети, которую требуется разбудить. При приеме данного набора параметров каждое устройство считывания вычисляет момент времени 66 для перехода в режим непрерывного приема команд опроса.

До момента времени 66 каждое устройство выполняет дополнительные действия в соответствие со своей ролью в радиосети или находится в режиме минимального потребления, т.к. в моменты времени 44 и 45 прием команд из радиоканала не выполняется. В результате описанных действий устройства подстраивают свои внутренние часы и просыпаются одновременно в момент времени 66, обеспечивая возможность обмена данными через цепочку ретрансляторов. Устройство 0 в момент времени 66 передает ответ 38 в компьютерную систему управления 17, после чего выполняется опрос устройств. При отсутствии приема команд в течение заданного времени все устройства считывания автоматически возвращаются в режим ожидания в момент времени 67. Для обеспечения минимального времени работы в режиме приема, опрос устройств выполняется в порядке, обратном их расположению относительно точки доступа.

На фиг.3. показана структура радиосети с дополнительными функциями, где каждое устройство 91…99 беспроводной связи, выделенное пунктиром, состоит из приемных и передающих модулей с четными и нечетными номерами соответственно. Точка доступа 91 состоит из модулей 1…4, ретрансляторы 92…95 и 98 состоят из модулей 5, 6, 9…16, резервный ретранслятор 99 состоит из модулей 17 и 18, оконечные устройства 97 и 96 состоят из модулей 7, 8 и 19, 20 соответственно.

Для выполнения инициализации от компьютерной системы 17 управления поступает команда 21 на приемный модуль 2, далее по внутреннему интерфейсу передается команда 31 на передающий модуль 4. Для вывода устройств из режима ожидания используется специальная команда инициализации, имеющая минимально допустимый набор параметров для уменьшения времени передачи команды, передающаяся без дополнительных пауз, что позволяет устройствам считывания иметь минимальное время прослушивания радиоканала в режиме ожидания.

В команде инициализации передается текущее время (часы, минуты, секунды), время, оставшееся до окончания работы ретранслятора текущего уровня, количество уровней ретрансляции, необходимое для доступа к самому дальнему устройству считывания, номер подсети, которую требуется разбудить, порядковый номер команды синхронизации, а также текущий уровень ретрансляции, увеличивающийся на единицу следующим ретранслятором.

Передающий модуль 4 (фиг.3) по радиоинтерфейсу передает команду инициализации 41 на приемный модуль 5, далее по внутреннему интерфейсу передается команда 32 на передающий модуль 6; далее по радиоинтерфейсу передаются команды 42, 43, 44 на приемные модули 7, 9, 11 соответственно, приемный модуль 7 переводит свое оконечное устройство 97 в режим сна до окончания процесса синхронизации, далее по внутренним интерфейсам одновременно передаются команды 34 и 35 на передающие модули 10 и 12 соответственно; далее по радиоинтерфейсу одновременно передаются команды 45 и 39 на приемный модуль 13, принимается та из них, которая создает более высокий уровень сигнала в точке приема, передающие модули поочередно в каждой второй команде уменьшают мощность, что позволяет принять следующую команду; далее по внутреннему интерфейсу передается команда 36 на передающий модуль 14, далее по радиоинтерфейсу передаются команды 46 и 47 на приемные модули 15 и 17 соответственно; если команда 46 не была принята, то приемный модуль 15 возвращает устройство 95 в режим ожидания, приемный модуль 17 резервного ретранслятора 99 не принимает команду от передающего модуля 16 основного ретранслятора 95, после чего модуль 17 передает по внутреннему интерфейсу команду 38 на передающий модуль 18; далее по радиоинтерфейсу передаются команды 48 и 49 на приемные модули 19 и 15 соответственно, приемный модуль 15, не принявший до этого команду 46, и приемный модуль 19, не являющийся ретранслятором, переводят свои устройства 95 и 96 в режим сна до окончания процесса синхронизации; передающий модуль 4 вычисляет момент окончания процесса синхронизации и передает по внутреннему интерфейсу команду 22 на передающий модуль 1, далее передающий модуль 1 выдает команду 23 в компьютерную систему управления, одновременно с этим все устройства переходят в режим непрерывного приема команд опроса из радиоканала. Алгоритм инициализации устройств считывания для опроса распределенной сети (фиг.5) спящих ретрансляторов позволяет получить доступ к каждому устройству считывания за конечное время, зависящее только от количества ретрансляторов между ним и точкой доступа.

На фиг.4 показана диаграмма инициализации для распределенной сети (фиг.3) с дополнительными функциями. Диаграммы от 1 до 20 (фиг.4) соответствуют модулям от 1 до 20 (фиг.3).

Устройства 96 и 97 (фиг.3), не являющиеся ретрансляторами, переходят в режим минимального потребления после приема команд 42 и 48 инициализации, далее устройства 96 и 97 переходят в режим непрерывного приема команд опроса из радиоканала в момент времени 56 (фиг.4), вычисленный по параметрам, полученным в команде инициализации. Далее через заданное время после приема последней команды устройства 96 и 97 переходят в режим ожидания в момент времени 57.

При приеме команды инициализации устройства 92…95 и 98, являющиеся ретрансляторами, сравнивают текущий уровень ретрансляции со своим уровнем и, если уровни совпадают, ждут окончания работы ретранслятора предыдущего уровня и затем начинают передавать команды инициализации следующего уровня.

Для обеспечения гибкости при построении маршрутов допускается одновременная работа одноуровневых ретрансляторов (на фиг.3 это устройства 93 и 98), при которой идентичные команды инициализации передаются одновременно двумя и более устройствами. Для устранения коллизий, возникающих при приеме двух сигналов с близкими уровнями, ретрансляторы при каждой передаче команды изменяют мощность передаваемого сигнала (команды 39 и 45, фиг.4).

Для обеспечения надежности работы системы при выполнении инициализации используются резервные ретрансляторы. Резервный ретранслятор (на фиг.3 это устройство 99) выбирается из устройств, расположенных рядом с основным, для обеспечения одинаковой зоны покрытия. При приеме команды инициализации с совпадающим уровнем резервный ретранслятор 99, так же как основной ретранслятор 95, ждет окончания работы ретранслятора 94 предыдущего уровня, а затем переходит в режим приема команд инициализации от основного ретранслятора 95. В случае успешного приема резервный ретранслятор 99 переходит в режим минимального потребления до рассчитанного момента времени 56 перехода в режим непрерывного приема команд опроса из радиоканала. В случае отсутствия приема команд инициализации от основного ретранслятора 95 резервный ретранслятор 99 начинает передавать команды инициализации для поддержания работы радиосети. Если основной ретранслятор 95 по какой-либо причине не принял команду инициализации 46 своего уровня и остался в режиме ожидания, то при приеме команды инициализации 49 следующего уровня он переходит в режим минимального потребления до наступления общего момента времени 56 перехода в режим приема. Таким образом, устраняются ситуации, связанные с возможными сбоями при передаче данных по радиоканалу распределенной сети в нелицензируемых частотных диапазонах.

Для повышения вероятности успешного приема команды инициализации в режиме ожидания в заявляемом алгоритме используется увеличение времени прослушивания радиоканала в ждущем режиме при неизменном периоде пробуждения. Данный алгоритм применяется устройствами для уменьшения потребляемого тока в течение нескольких минут (момент времени 58, фиг.4) после возвращения в режим ожидания при паузах в приеме команд инициализации, возникающих в результате задержек в сетях общего пользования. При отсутствии принятых команд в течение нескольких минут все устройства возвращаются в режим ожидания с минимальным периодом прослушивания радиоканала (момент времени 59, фиг.4).

Команда инициализации инициируется компьютерной системой управления 90 (фиг.3) через точку доступа 91 из сети общего пользования. Передающий модуль 4 точки доступа 91 посылает команды инициализации, затем вычисляет момент времени 56 перехода устройств в режим приема команд опроса по радиоканалу распределенной сети, по окончании которого передает команду 22 на передающий модуль 1, который выдает ответ 23 компьютерной системе управления 17.

Далее компьютерная система управления 90 выполняет опрос показаний приборов учета или сервисные функции (фиг.5).

Для удобства выполнение алгоритма инициализации для опроса распределенной сети спящих ретрансляторов устройства считывания визуализируются своим серийным номером, а уровни принимаемого сигнала отображаются с помощью переменного цветового фона, на котором отображаются серийные номера устройств считывания (фиг.6).

Структура распределенной сети отображается клетками произвольного расположения с серийными номерами устройств считывания внутри клеток, а номер ретранслятора в цепочке отображается с помощью цветового фона клеток с серийными номерами устройств. Для этого строится таблица (фиг.6, 7), в столбце которой указаны номера этажей, а в четных строках указаны номера квартир. В нечетных строках указаны номера устройств беспроводного сбора показаний с привязкой по квартирам. Таблица имеет произвольный формат, допускается привязывать несколько устройств к одной квартире.

Отличительной особенностью алгоритма является оптимальное сочетание среднего тока потребления в режиме ожидания и времени доступа к устройству.

В результате использования заявленного решения обеспечивается:

Средний ток потребления в режиме ожидания - не более 45 мкА, в режиме приема - не более 20 мА, в режиме передачи - не более 30 мА. Время доступа к наиболее удаленному устройству в типовом примере составляет (1+11)·7.5=90 секунд, максимальное время составляет (1+15)·7.5=120 секунд.

В заявленном способе и устройстве в распределенной сети с автономными источниками питания уменьшается время доступа к устройствам при сохранении параметров энергопотребления.

Выполнение алгоритма инициализации для опроса распределенной сети спящих ретрансляторов, позволяет: получить гарантированный доступ ко всем устройствам, входящим в состав радиосети, в течение времени, не превышающего 120 секунд; использовать в одной сети устройства считывания с батарейным и сетевым питанием за счет одинакового алгоритма инициализации; обеспечить режим радиомолчания (период сна) путем исключения периодической работы сети, связанной с необходимостью инициализации пробуждения устройств; обеспечить оптимальный режим потребления устройств в режимах ожидания, приема и передачи команд по радиоканалу.

1. Способ инициализации беспроводных устройств для считывания показаний счетчиков, находящихся в режиме произвольного пробуждения с соотношением длительности интервалов времени пробуждения и сна 1:S, где S - целое число, при этом часть из этих устройств назначена ретрансляторами для передачи команд по цепочке из точки доступа, заключающийся в том, что компьютерная система управления инициализирует, по крайней мере, одну точку доступа, которая для устройств считывания формирует команду инициализации, несущую информацию о текущем времени, адресе подсети, номере команды инициализации, максимальном количестве ретрансляторов в инициализируемой цепочке, номере ретранслятора в цепочке; команда инициализации передается с частотой повторения, достаточной для выхода устройства для считывания из режима ожидания в течение времени ΔT_iинц, перекрывающего период сна; устройство считывания, назначенное ретранслятором, принявшее команду инициализации в интервал времени T_iинц, зависящий от номера ретранслятора в цепочке, устанавливает свои часы на соответствующее время пробуждения; ретранслирует команды инициализации последующему устройству считывания, а само переходит в режим сна на время (N-i)ΔT_iинц, необходимое для инициализации всех устройств считывания, где N - максимальное количество ретрансляторов в цепочке, подлежащей инициализации, i - номер ретранслятора в цепочке; точка доступа по истечении соответствующего времени NΔT_iинц передает информацию о завершении инициализации в компьютерную систему управления для выполнения опроса устройств считывания, после завершения которого устройства считывания возвращаются в режим произвольного пробуждения.

2. Способ по п.1 отличающийся тем, что длительность S интервала времени сна для всех устройств считывания в 400 раз больше длительности интервала времени пробуждения; каждое устройство считывания, являющееся ретранслятором, имеет номер в цепочке от 1 до 15 и соответственно уникальный сетевой адрес от 4 до 247, остальные устройства считывания, не являющиеся ретрансляторами, имеют сетевой адрес 0, точка доступа имеет сетевой адрес от 1 до 3.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройство для считывания, не назначенное ретранслятором, а также ретранслятор с номером i≥N при получении команды инициализации от произвольного ретранслятора с номером j устанавливает свои внутренние часы на соответствующее время пробуждения, а само переходит в режим сна на время (N-j)ΔT_iинц, необходимое для инициализации всех устройств считывания.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройства считывания, назначенные ретрансляторами, передают команду инициализации по очереди в соответствии со своим номером в цепочке ретрансляторов, начиная с 1-го и заканчивая N-м номером, где N=1…15, при этом каждый последующий ретранслятор передает в команде инициализации свой номер ретранслятора в цепочке.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройства для считывания, назначенные ретрансляторами с одинаковым номером i в цепочке, одновременно передают одинаковые команды инициализации, каждая вторая команда передается с уменьшенной мощностью, при этом ретрансляторы, имеющие четные и нечетные сетевые адреса, уменьшают мощность в противофазе.

6. Способ по п.2, отличающийся тем, что устройство для считывания выполняет цикл инициализации, только если номер команды инициализации отличается от принятого ранее, и адрес подсети, полученный из команды инициализации, равен уникальному адресу подсети устройства или нулю.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройство для считывания после завершения опроса переходит в режим произвольного пробуждения с соотношением длительности интервалов времени пробуждения и сна 1:50 при неизменном периоде пробуждения, затем при отсутствии приема команд через время m·ΔT_iинц соотношение изменяется на 1:400, где m - значение, задаваемое в команде инициализации.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае неисправности устройства считывания, являющегося основным ретранслятором, дополнительно используют резервное устройство считывания, выбранное из расположенных на близком расстоянии от основного, при этом параметры команды инициализации резервного устройства считывания соответствуют командам основного, вышедшего из строя.

9. Способ по п.1 и 7, отличающийся тем, что устройство для считывания, назначенное ретранслятором, имеющее номер i в цепочке, не принявшее команду инициализации от ретранслятора с номером i-1, принявшее затем команду инициализации от резервного ретранслятора с номером k=i или от ретранслятора с номером k>i; устанавливает свои внутренние часы на соответствующее время пробуждения; далее переходит в режим сна на время (N-k)ΔT_iинц, необходимое для инициализации всех устройств считывания.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройства считывания визуализируются своим серийным номером, а уровни принимаемого сигнала отображаются с помощью переменного цветового фона, на котором отображаются серийные номера устройств считывания.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что структура распределенной сети отображается клетками произвольного расположения с серийными номерами устройств считывания внутри клеток, а номер ретранслятора в цепочке отображается с помощью цветового фона клеток с серийными номерами устройств.

12. Система инициализации беспроводных устройств для считывания показаний счетчиков, находящихся в режиме произвольного пробуждения с соотношением длительности интервалов времени пробуждения и сна 1:S, содержащая распределенную сеть для доставки данных о показаниях счетчиков на компьютерную систему управления; при этом распределенная сеть содержит множество устройств для считывания значения параметра, по меньшей мере, одного датчика; часть устройств для считывания назначена основными ретрансляторами для передачи данных по цепочке, каждому основному ретранслятору дополнительно назначен резервный ретранслятор из числа оставшихся устройств для считывания; распределенная сеть содержит, по крайней мере, одну точку доступа, инициируемую компьютерной системой управления, точка доступа выполнена с возможностью формирования для устройства считывания команды инициализации, несущей информацию о текущем времени, адресе подсети, номере команды инициализации, максимальном количестве ретрансляторов в инициализируемой цепочке, номере ретранслятора в цепочке; с частотой повторения, достаточной для выхода устройства считывания из режима ожидания в течение времени ΔT_iинц, перекрывающего период сна; устройства считывания выполнены с возможностью приема команды инициализации в соответствующий интервал времени ΔT_iинц, зависящий от номера ретранслятора в цепочке, и установки своих часов на время пробуждения; ретрансляции команды инициализации последующему устройству считывания и перехода в режим сна на время (N-i)ΔT_iинц, необходимое для инициализации всех устройств считывания, точка доступа в соответствующее время NΔT_iинц, передает информацию в компьютерную систему управления о завершении инициализации для опроса устройств считывания, после завершения которого устройства считывания возвращаются в режим произвольного пробуждения.

13. Система по п.12, отличающаяся тем, что длительность S интервала времени сна для всех устройств считывания в 400 раз больше длительности интервала времени пробуждения; каждое устройство считывания, являющееся ретранслятором, имеет номер от 1 до 15 и соответственно уникальный сетевой адрес от 4 до 247, остальные устройства считывания, не являющиеся ретрансляторами, имеют сетевой адрес 0, точка доступа имеет сетевой адрес от 1 до 3.

14. Система по п.12, отличающаяся тем, что устройства считывания, не назначенные ретрансляторами, а также ретрансляторы с номерами i≥N выполнены с возможностью приема команды инициализации от произвольного ретранслятора с номером j и установки своих часов на время пробуждения и перехода в режим сна на время (N-j)ΔT_iинц, необходимое для инициализации всех устройств считывания.

15. Система по п.12. отличающаяся тем, что устройства считывания, назначенные ретрансляторами, передают команду инициализации по очереди в соответствии со своим номером в цепочке ретрансляторов, начиная с 1-го и заканчивая N-м номером, где N=1…15, при этом каждый последующий ретранслятор передает в команде инициализации свой номер в цепочке.

16. Система по п.12, отличающаяся тем, что устройства для считывания, назначенные ретрансляторами с одинаковым номером i в цепочке, одновременно передают одинаковые команды инициализации, каждая вторая команда передается с уменьшенной мощностью, при этом ретрансляторы, имеющие четные и нечетные сетевые адреса, уменьшают мощность в противофазе.

17. Система по п.12, отличающаяся тем, что устройства для считывания выполняют цикл инициализации, только если номер команды инициализации отличается от принятого ранее и адрес подсети, полученный из команды инициализации, равен адресу подсети устройства или нулю.

18. Система по п.12, отличающаяся тем, что устройства для считывания после завершения опроса переходят в режим произвольного пробуждения с соотношением длительности интервалов времени пробуждения и сна 1:50 при неизменном периоде пробуждения, затем при отсутствии приема команд через время m·ΔT_iинц соотношение изменяется на 1:400, где m - значение, задаваемое в команде инициализации.

19. Система по п.12, отличающаяся тем, что в случае неисправности устройства считывания, являющегося основным ретранслятором, дополнительно используют резервное устройство считывания, назначенное из расположенных на близком расстоянии от основного, при этом параметры команды инициализации резервного устройства считывания соответствуют командам основного, вышедшего из строя.

20. Система по п.12, отличающаяся тем, что устройство для считывания, назначенное ретранслятором, имеющее номер i в цепочке, не принявшее команду инициализации от ретранслятора с номером i-1, принявшее затем команду инициализации от резервного ретранслятора с номером k=i или от ретранслятора с номером k>i; устанавливает свои внутренние часы на соответствующее время пробуждения; далее переходит в режим сна на время (N-k)ΔT_iинц, необходимое для инициализации всех устройств считывания.

21. Система по п.12, отличающаяся тем, что устройства считывания визуализируются своим серийным номером, а уровни принимаемого сигнала отображаются с помощью переменного цветового фона, на котором отображаются серийные номера устройств считывания.

22. Система по п.12, отличающаяся тем, что структура распределенной сети отображается клетками произвольного расположения с серийными номерами устройств считывания внутри клеток, а номер ретранслятора в цепочке отображается с помощью цветового фона клеток с серийными номерами устройств.