电网微功率无线通信系统实现技术研究

发布时间：2022-07-07 12:28

　　近年来,微功率无线通信技术逐渐成为智能抄表领域的核心技术。由于目前国内科技公司提供的微功率无线通信技术都有自主知识产权,模块软硬件实现方案以及入网测试均对外保密,对国家电网大规模建设智能电网造成了严重的障碍。因此,国家电网北京智芯微电子科技有限公司委托重庆邮电大学新一代宽带移动通信终端系统团队开发符合电网相关标准的系统原型机并且通过入网测试,有利于智芯公司实现智能电表模块产业化,从而实现国内微功率无线通信系统技术的全面整合,促进我国智能电网大规模建设。微功率无线通信系统的实现技术分为软件开发、节点模块硬件设计和测试验证三个部分。本文将对这三个部分依次进行研究:1.针对微功率无线通信系统的特点,本文给出了系统软件设计的总体架构,并分别对协议栈、嵌入式操作系统、以及其他软件功能模块做了详细的研究。2.节点模块的硬件设计主要包含接口电路设计、基带电路设计、电源管理、无线通信单元设计和天线五个部分,本文采用理论分析、仿真以及具体实现的方式指导硬件每一个部分的设计,最终完成中心节点模块、子节点模块的硬件设计。3.节点模块的测试与验证由国网冀北电科院计量中心完成,测试主要分为模块性能测试、协议一致... 

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第1章 绪论
    1.1 选题背景和意义
    1.2 国内外发展现状
        1.2.1 国外发展现状
        1.2.2 国内发展现状
    1.3 国内智能抄表系统发展历程
    1.4 国内微功率无线通信系统的发展与不足
    1.5 项目研究内容与论文组织结构
        1.5.1 项目主要研究内容
        1.5.2 论文组织结构
第2章 微功率无线通信系统研究概述
    2.1 微功率无线通信系统设计主要内容
    2.2 微功率无线通信系统的设计思想
        2.2.1 系统特点
        2.2.2 体系结构
    2.3 同类技术研究
        2.3.1 Wi-Fi
        2.3.2 OPM技术
        2.3.3 ZigBee
        2.3.4 LoRa
        2.3.5 同类技术指标比较
    2.4 本章小结
第3章 微功率无线通信系统框架设计
    3.1 系统软硬件设计需求
    3.2 总体架构
    3.3 硬件分析
        3.3.1 硬件设计需求
        3.3.2 通信模块功能需求
        3.3.3 硬件架构设计
    3.4 软件分析
        3.4.1 软件功能模块
        3.4.2 Protocol Stack功能模块设计
        3.4.3 嵌入式操作系统分析与选择
    3.5 本章小结
第4章 节点模块硬件详细设计
    4.1 模块接口电路分析与设计
    4.2 处理器选型及电路设计
        4.2.1 MCU选型合理分析
        4.2.2 STM32F103 微处理器简介
        4.2.3 节点模块基带电路设计
    4.3 电源管理单元分析与设计
        4.3.1 供电分析
        4.3.2 电源电路设计
        4.3.3 电源使用效率分析
    4.4 无线通信单元-射频前端设计
        4.4.1 射频性能需求分析
        4.4.2 发射机技术分析与架构选择
        4.4.3 接收机技术分析与架构选择
        4.4.4 RF收发链路分析
        4.4.5 RF器件分析
        4.4.6 基于Si4438 芯片的射频电路设计
        4.4.7 射频匹配调试
        4.4.8 天线选取与测量
    4.5 节点模块PCB设计与制板
        4.5.1 射频PCB仿真与设计
        4.5.2 节点模块PCB设计与实物
        4.5.3 模块底板设计与制作
    4.6 本章小结
第5章 测试与验证
    5.1 模块性能测试
        5.1.1 模块发送性能测试
        5.1.2 模块接收性能测试
        5.1.3 性能测试结果
    5.2 协议一致性测试
    5.3 模块组网测试
        5.3.1 组网测试
        5.3.2 模块组网测试结果
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ZigBee和GPRS的无线抄表系统智能终端设计[J]. 皮伟丰,刘玲.  能源与环保. 2017(09)
[2]LPWA物联网技术发展研究[J]. 田敬波.  通信技术. 2017(08)
[3]LoRa无线网络技术分析[J]. 赵静,苏光添.  移动通信. 2016(21)
[4]用电信息采集系统230MHz无线专网问题分析及对策[J]. 崔迎宾,张卫欣,王鑫,刘卿,李祯祥.  电力信息与通信技术. 2016(02)
[5]基于物联网的智能停车场管理系统设计及实现[J]. 张素红,李博,吴飞,杨广达.  物联网技术. 2015(11)
[6]基于Wavenis协议的无线远程抄表系统设计与实现[J]. 石伟,朱保林.  湖南工业大学学报. 2015(02)
[7]基于ARM和WiFi技术的远程自动抄表系统设计[J]. 杨顺,李明明.  计算机测量与控制. 2013(11)
[8]WIFI及其安全性研究[J]. 韩韦.  无线互联科技. 2013(01)
[9]网络化电能质量监测系统中的配电线载波通信[J]. 张有兵,翁国庆,曹一家.  电工技术学报. 2010(06)
[10]构建中国智能电网技术思考[J]. 肖世杰.  电力系统自动化. 2009(09)

博士论文
[1]无线传感器网络中跨层设计研究[D]. 徐楠.南京理工大学 2012

硕士论文
[1]面向智能电网的低功耗无线抄表模块设计与实现[D]. 程思源.南昌大学 2016
[2]微功率无线抄表系统的研究与设计[D]. 杨乐.武汉理工大学 2014
[3]宽带微带线过渡结构的研究与设计[D]. 陶子文.南京理工大学 2014
[4]微功率无线自组网低压集中抄表终端设计研究[D]. 谭新.华北电力大学 2012
[5]基于Contiki操作系统的无线传感器网络节点的设计与实现[D]. 盛李立.武汉工程大学 2012
[6]智能电网高级量测体系智能电表的研究[D]. 王长清.哈尔滨工业大学 2011
[7]电能量信息采集监控系统的设计与应用[D]. 张丁伟.华北电力大学 2011
[8]基于ZigBee技术的无线抄表通信系统的设计[D]. 刘丹娟.华北电力大学（北京） 2010
[9]2.4GHz收发系统射频前端研究及关键模块实现[D]. 付扬东.重庆大学 2009
[10]无线传感器网络中Euclidean节点定位算法的改进及其仿真[D]. 李海林.太原理工大学 2008



本文编号：3656419