基于北斗短报文通信的用电信息采集系统研究

发布时间：2020-05-13 05:53

【摘要】：随着经济的发展,我国智能电网建设快速推进。用电信息采集系统是智能电网建设的重要内容,目前已在我国各个省(市)得到应用,基本实现了对城镇居民用电信息的自动化采集。但是,在人口稀疏、地形复杂的偏远山区、牧区,面临着光纤等有线线路铺设困难、无线专网建设成本高昂、无线公网尚未稳定覆盖等问题,供电公司只能每月派员工进行人工抄表,浪费了人力、物力,且不符合用电信息自动化管理的要求。北斗短报文通信具有覆盖范围广、通信无盲区等优点。本文针对偏远地区用电信息自动化采集的难题,研制了一种基于北斗短报文通信的用电信息采集系统,并通过大量测试实验证明了该系统的有效性。本文研究的主要内容及创新之处如下:(1)研制了一款北斗短报文通信一体机。该一体机采用STM32F103VBT6型单片机作为主控芯片;采用W25Q128FVSIG型Flash芯片实现数据缓存功能,以便对采集到的大量用电信息数据进行本地处理;采用TD3201型北斗RDSS模块和叠层陶瓷块北斗RDSS天线完成北斗短报文通信。通信测试结果表明,该一体机的单次报文传输的通信成功率为93.3%。(2)实现了《国网376.1协议》与北斗短报文通信协议的转换。将研制的北斗短报文通信一体机同时部署在居民区的集中器端和供电公司的用电信息采集系统主站端,在无需改变电力公司已投运设备和系统的情况下,即可实现用电信息在北斗通信链路中的双向透明传输。(3)设计了一种长报文可靠性传输方案。该方案对超过75字节的长报文执行“拆包”、“组包”和基于等待超时机制的“补包”操作,解决了民用北斗通信链路中单次通信报文长度受限、无通信回执的问题。实验表明,该方案极大地提高了北斗短报文通信一体机的长报文通信成功率。(4)采用改进的LZ77算法对居民用电数据进行压缩,压缩效果良好,提高了基于北斗短报文通信的用电信息采集系统的采集效率。本课题研制的基于北斗短报文通信的用电信息采集系统不仅能够有效解决偏远地区居民用电信息自动化采集的难题,还可以作为突发地震、山体滑坡等灾害地区的应急指挥系统,具有重要的研究价值和广阔的应用前景。
【图文】：

电力通信网络

合肥工业大学专业硕士研究生学位论文电力通信网络（如图 1.1 所示）是连接居民电量计量终端（智能电表等）与用电信息采集系统主站的枢纽，是确保用电信息采集系统安全稳定运行的重要支柱目前，常用的电力通信技术主要包含：电力线载波、光纤、GPRS/CDMA 无线公网、230MHz/1800MHz 无线专网等[7]。从应用效果来看，以上常用的电力通信技术中，尚未有一种技术能够实现对全国区域范围的“全覆盖”。例如，在偏远的山区森林、牧区、海岛等，面临着无线公共/专用通信网络尚未覆盖、光纤等有线通信链路建设成本高昂等问题，存在着大量通信“缝隙”。因此，探索新的电力通信技术来“弥补”已有电力通信网络的覆盖不足，是智能电网发展的必然选择。

序列,北斗,短报文,通信链路

很大提高；短报文服务在全面兼容“北斗二号”的基础上，用户设备的发射功率将降低 10 倍。此外，，“北斗三号可实现卫星之间的双向精密测距、通信和数据传输[30]。下，北斗系统也能通过星间链路提供定位、授时和双向通北斗短报文通信已在森林防火、海洋渔业、气象监测、应了广泛应用[31]，发挥了巨大社会与经济价值。北斗短报文示。注意，北斗用户机中安装有北斗 IC 卡，北斗 IC 卡的机的地址。户机 A 的扩频调制方式为码分多址（CDMA）直接序列性伪随机码（PN）序列，北斗用户机 A 以 L 波段频率发送址和收信方地址）至北斗卫星；北斗卫星将信号转换为 C站；地面中心站接收到通信申请后，地面网关中心执行解由地面中心站广播该信号；北斗卫星再次接收到该信号后并广播给北斗用户机 B；北斗用户机 B 解调解密信号，户机间的点对点通信。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN927.2;TM73

【参考文献】