本发明属于智能水表，具体的说是用于多表集抄系统的智能水表的通信方法及系统。
背景技术：
1、随着城市化的高速发展，水表作为反馈居民用水信息的直接设备成为了几乎所有小区、写字楼（商区）必须安装的基础设备之一。如何对庞大且分散的用水信息进行准确、实时、有效的抄表成为水务公司及相关部门急需解决的问题。传统的人工抄表需要挨家挨户的抄读水表，抄表人员繁琐的将数据录入水务系统后才能生成账单。其弊端也变得越来越明显，主要表现为：针对抄表员劳动强度过大、用户居住条件限制，如偏远地区不利于抄表、错超、漏超情况严重，耗费巨大人力与物力、用水信息不能及时反馈、用户缴费不方便等问题，在智能信息化逐渐普及化的今天，传统的人工抄表已经不能适应社会的发展，智能水表将成为未来的趋势。
2、在对一个片区甚至一座城市的用户进行数据的互联与转发的设计过程中存在以下问题：其一，与智能电表的设计方案不同，水表表盘空间只能安置电池，功耗问题是智能水表领域需要优先解决的问题。其二，小区的障碍物众多以及各式电子设备以及雷雨天气引起的电磁干扰严重，急需对智能水表的通信能力进行改进和升级。
3、如授权公告号为cn112330945b的中国专利公开了一种矩阵式无线nb-iot物联网智能水表系统的通讯方法，一种矩阵式无线nb-iot物联网智能水表系统包括：无线智能水表终端、矩阵式物联网路由器、运营商云端和水务公司云端，多个所述无线智能水表终端与一个矩阵式物联网路由器建立通信，多个矩阵式物联网路由器通过运营商云端将数据传递给水务公司云端。解决了nb-iot，lora等广域网覆盖不完善，导致信号差、功耗高以及有线式矩阵表工程复杂程度高，应用场景受限的问题，达到了应用范围广，应用场景不受限制，信号强，覆盖区域广，功耗低的效果。
4、如公开号为cn116189410a的中国专利公开了一种用于多表集抄系统的智能水表的通信方法，涉及水表抄表技术领域，包括以下步骤：s1、获取数据：根据级别分化使主水表获取其对应的从水表计量数据，并根据类型归总，得到类别数据包；s2、数据识别：判断所述类别数据包是否为所述主水表识别数据，保证所述类别数据中的数据可识别使用。该用于多表集抄系统的智能水表的通信方法，通过数据传输中加密的使用，可以保证传输过程中数据的安全，避免受到人为的篡改，使最终数据使用时与原数据不同，提高整体使用的安全性，通过综合判断的使用，使获取的实时数据与以往的数据进行比对，保证数据的合理性，避免数据存在异常的现象，提高使用过程中的通用性。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提出了用于多表集抄系统的智能水表的通信方法及系统，设计并建立智能水表通信网络，使小区内每户智能水表都连接到智能水表通信网络，按照预定的时间间隔，进行周期性地采集小区内每户智能水表的用水数据，利用数据通信策略，将采集到的用水数据通过智能水表通信网络传输到中心服务器，对用水数据传输时的噪声影响补偿，并计算智能水表通信网络传输能耗，选择最优的网络通信通道，在中心服务器，对传输的用水数据进行处理和分析，根据数据分析的结果，判断管道是否发生泄漏，并进行相应的控制和修复措施，通过通信网络，实时监测小区内每户智能水表的状态和数据变化，根据用水数据分析结果进行相应的操作。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、用于多表集抄系统的智能水表的通信方法，包括以下具体步骤：
4、步骤s1：设计并建立智能水表通信网络，使小区内每户智能水表都连接到智能水表通信网络；
5、步骤s2：按照预定的时间间隔，进行周期性的采集小区内每户智能水表的用水数据；
6、步骤s3：利用数据通信策略，将采集到的用水数据通过智能水表通信网络传输到中心服务器，对用水数据传输时的噪声影响补偿，并计算智能水表通信网络传输能耗，选择最优的网络通信通道；
7、步骤s4：在中心服务器，对传输的用水数据进行处理和分析，根据数据分析的结果，判断管道是否发生泄漏，并进行相应的控制和修复措施；
8、步骤s5：通过通信网络，实时监测小区内每户智能水表的状态和数据变化，根据用水数据分析结果进行相应的操作。
9、具体的，所述步骤s1中的智能水表通信网络为：星型拓扑结构网络。
10、具体的，所述步骤s3的具体步骤为：
11、步骤s301：将智能水表通信网络拓扑构建成一个有向图，其中，y表示智能水表通信网络拓扑中节点的集合，即小区内每户智能水表的位置节点，，表示智能水表通信网络拓扑中第m个节点，l表示智能水表通信网络拓扑中通信通道的集合，，表示智能水表通信网络拓扑中第m个节点与中心服务器的通信通道集合，，表示智能水表通信网络拓扑中第m个节点与中心服务器的第n个通信通道；
12、步骤s302：对智能水表通信网络拓扑中第m个节点与中心服务器的第n个通信通道的传输时延进行补偿，计算公式为：，其中，表示智能水表通信网络拓扑中第m个节点与中心服务器的第n个通信通道噪声补偿后的传输时延，表示智能水表通信网络拓扑中第m个节点与中心服务器的第n个通信通道的长度，表示智能水表通信网络拓扑中第m个节点数据传输到中心服务器时占用的第n个通信通道传输功率，表示智能水表通信网络拓扑中第m个节点与中心服务器的第n个通信通道传输功率，表示通信增益系数，表示辐射噪声功率，表示高速白噪声功率，表示底数为2的对数函数；
13、步骤s303：计算智能水表通信网络拓扑中第m个节点与中心服务器的第n个通信通道的传输能耗，计算公式为：
14、；
15、步骤s304：根据通信通道的传输时延和传输能耗，选择智能水表通信网络拓扑中最优的网络通信通道，选择公式为：
16、，其中，j表示智能水表通信网络拓扑中最优的网络通信通道，表示智能水表通信网络拓扑中第m个节点与中心服务器的第j个通信通道的传输能耗，表示智能水表通信网络拓扑中第m个节点与中心服务器的第j个通信通道传输功率，表示指数函数，表示自适应调节因子，表示智能水表通信网络拓扑中第m个节点与中心服务器的第j个通信通道的优先级，表示智能水表通信网络拓扑中第m个节点与中心服务器的第n个通信通道噪声补偿后的传输时延；
17、步骤s305：重复步骤s302-步骤s304，直至选择出所有节点的最优通信通道。
18、具体的，所述步骤s4的具体步骤为：
19、步骤s401：设定传输的用水数据集合为，，其中，表示节点对应的用水数据；
20、步骤s402：收集所有用户的历史用水数据，设置异常阈值，根据用户的历史用水数据和异常阈值，判断出管道是否发生泄漏。
21、具体的，所述根据用户的历史用水数据和异常阈值，判断出管道是否发生泄漏具体方法为：当大于节点历史用水数据最大值，且与节点历史用水数据最大值的差值大于异常阈值时，判定管道发生泄漏。
22、用于多表集抄系统的智能水表的通信系统，包括：通信网络建立模块，用水数据采集模块，最优通信通道选择模块，数据处理和分析模块和实时监测模块；
23、所述通信网络建立模块，用于设计并建立智能水表通信网络，使小区内每户智能水表都连接到智能水表通信网络；
24、所述用水数据采集模块，用于按照预定的时间间隔，进行周期性的采集小区内每户智能水表的用水数据；
25、所述最优通信通道选择模块，用于利用数据通信策略，将采集到的用水数据通过智能水表通信网络传输到中心服务器，对用水数据传输延时的噪声影响补偿，并计算智能水表通信网络传输能耗，选择最优的网络通信通道；
26、所述数据处理和分析模块，用于在中心服务器，对传输的用水数据进行处理和分析，根据数据分析的结果，判断管道是否发生泄漏，并进行相应的控制和修复措施；
27、所述实时监测模块，用于通过通信网络，实时监测小区内每户智能水表的状态和数据变化，根据用水数据分析结果进行相应的操作。
28、具体的，所述最优通信通道选择模块包括：传输时延补偿单元和最优通道选择单元；
29、所述传输时延补偿单元，用于对用水数据传输时的噪声影响补偿；
30、所述最优通道选择单元，用于计算智能水表通信网络传输能耗，并选择最优的网络通信通道。
31、一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现用于多表集抄系统的智能水表的通信方法的步骤。
32、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，当计算机指令运行时执行用于多表集抄系统的智能水表的通信方法的步骤。
33、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
34、1.本发明提出用于多表集抄系统的智能水表的通信系统，并进行了架构、运行步骤和流程上的优化改进，系统具备流程简单，投资运行费用低廉，生产工作成本低的优点。
35、2.本发明提出用于多表集抄系统的智能水表的通信方法，通过对水数据传输过程中的噪声补偿，解决了小区的障碍物众多以及各式电子设备以及雷雨天气引起的电磁干扰严重的问题，极大地提高了用户用水数据传输的速率。
36、3.本发明提出用于多表集抄系统的智能水表的通信方法，对通信通道的耗能进行计算，并选择出通信通道中的最优通道，解决了智能水表领域功耗的问题，提高了智能水表使用的时长。
1.用于多表集抄系统的智能水表的通信方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
2.如权利要求1所述的用于多表集抄系统的智能水表的通信方法，其特征在于，所述步骤s1中的智能水表通信网络为：星型拓扑结构网络。
3.如权利要求1所述的用于多表集抄系统的智能水表的通信方法，其特征在于，所述步骤s3的具体步骤为：
4.如权利要求3所述的用于多表集抄系统的智能水表的通信方法，其特征在于，所述步骤s4的具体步骤为：
5.如权利要求4所述的用于多表集抄系统的智能水表的通信方法，其特征在于，所述根据用户的历史用水数据和异常阈值，判断出管道是否发生泄漏具体方法为：当大于节点历史用水数据最大值，且与节点历史用水数据最大值的差值大于异常阈值时，判定管道发生泄漏。
6.用于多表集抄系统的智能水表的通信系统，其基于权利要求1-5中任一项所述的用于多表集抄系统的智能水表的通信方法实现，其特征在于，包括：通信网络建立模块，用水数据采集模块，最优通信通道选择模块，数据处理和分析模块和实时监测模块；
7.如权利要求6所述的用于多表集抄系统的智能水表的通信系统，其特征在于，所述最优通信通道选择模块包括：传输时延补偿单元和最优通道选择单元；
8.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-5中任一项所述的用于多表集抄系统的智能水表的通信方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机指令，当计算机指令运行时执行权利要求1-5中任一项所述的用于多表集抄系统的智能水表的通信方法的步骤。
