【摘 要】
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随着科技发展,特别是智能小区的出现,传统人工抄表方式抄收效率低,准确度差等弊端已不能满足居民要求,本文在分析现有自动抄表方案优缺点基础上,结合抄表网络固有特点,利用无
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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随着科技发展,特别是智能小区的出现,传统人工抄表方式抄收效率低,准确度差等弊端已不能满足居民要求,本文在分析现有自动抄表方案优缺点基础上,结合抄表网络固有特点,利用无线传感网技术设计了一种抄表协议,实现了用户侧电能信息采集。
设计无线抄表协议的难点是保证数据响应实时性、通信可靠性和网络安全性三项指标。为解决上述问题,论文采取了如下策略:(1)根据应用类型为上层报文分配优先级,并在MAC层发送队列进行优先级调度,保证用户请求得到及时处理。(2)MAC层采用邻居交换机制、确认机制和重传机制。其中邻居交换记录节点可靠邻居,为网络层路由建立选路提供重要依据,同时周期检测邻居状态,实时维护链路。此外在网络层采用基于分层时间同步算法的路由建立过程,以较低的时间同步代价将整个网络的冲突弱化到一跳节点间,有效的提高了选路质量,保证了链路可靠性。(3)采用动态密钥机制,分别在MAC层,网络层和应用层都设置相应安全服务,通过信任中心周期更改网络密钥保证网络安全性。
论文后续针对协议作了如下工作:一是基于OPNET的协议仿真,二是测试管理软件设计与实现。为使应用层请求响应时间达到最优,通过OPNET仿真软件调整协议各层参数作对比仿真,得到4跳仿真场景中应用层请求响应平均时间为0.35s,每跳通信时延小于60ms,表明协议具有较好的响应实时性。在自380户居民用户组成的抄表网络中,利用测试管理软件对网络节点参数作读取统计,结果显示单播读取成功率大于99%,广播读取成功率大于98%,相对于电力线载波抄表成功率90%左右,此结果表明该抄表协议栈具有较高的可靠性指标。目前该协议栈已部署到城市小区进行实地测试长达一年半,经过后期对协议的不断维护与管理,目前整个系统已经稳定运行,现场应用证明抄表成功率和可靠性都要优于电力载波技术。
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