基于RFID技术的电力巡检终端设计与实现

发布时间：2017-08-19 22:17

  本文关键词：基于RFID技术的电力巡检终端设计与实现

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【摘要】：电力设备巡检是有效保证电力设备稳定运行的基础工作。巡检的目的是掌握设备运行状况及周围环境的变化,发现设备缺陷和危及设备安全的隐患,保证设备的安全运行和电力系统稳定。目前电力公司选用的巡检终端的识别距离短,无法满足高处和复杂地理环境下的设备巡检工作：巡检数据采用USB接口传输,无法保证实时传输到信息中心；设备智能化程度不高,只具备普通的巡检功能。本文设计的基于超高频射频识别技术(UHF RFID)的电力巡检终端,工作频段为920MHz,首次将超高频RFID技术引入电力巡检领域。该巡检终端的识别距离能够达到10米以上,能够很好的满足各种复杂环境下的巡检任务,弥补了目前市面上巡检设备识别距离较短的不足之处；基于GPRS和GPS技术的应用使得该巡检终端能够与控制中心进行实时通信,发现问题能够及时得到解决；设计了良好的人机交互界面,提供定时定点巡检提醒等功能,提高巡检终端的智能化程度。巡检终端硬件包括两部分：基于S3C6410处理器的控制单元和基于AS3992射频前端芯片的射频单元。控制单元是整个终端的控制中枢,配置了128M Bytes Mobile DDR存储器和1GBytes的NAND Flash存储,保证设备的运行速度；设计了RS232接口.USB接口、100M以太网接口和LCD触摸品接口,方便系统的调试和二次开发；设计了GPRS模块,保证巡检数据实时上传到控制中心；设计了GPS模块,能够实时定位巡检人员的位置信息。射频单元以AS3992为核心,配置了功率放大器电路,低通滤波器电路,耦合器电路和天线阻抗匹配调谐电路,能够读取满足ISO/IEC 18000-6C协议的标签。设计了功率检测电路和运算放大器电路,实现输出功率的闭环控制。在外接9dBi天线时稳定读取标签距离超过10米。硬件设计最后分析了PCB设计的注意事项,并对射频电路微带线设计和叠层设计做了重点描述。系统软件设计描述了基于S3C6410处理器的嵌入式系统构建。首先描述了ARM-Linux系统软件编译和调试环境的搭建。其次重点分析了U-boot引导加载程序的启动过程以及在该处理器平台上的移植方法,分析了系统采用的Linux 2.6.32版本内核的移植和裁剪步骤,最后阐述了Yaffs2文件系统的制作方法。文章对巡检终端的测试工作进行描述,包括硬件系统的启动测试、读取标签测试和巡检终端的性能测试。对读取标签测试工作做了重点分析,调试过程中使用频谱分析仪按照ISO/IEC 18000-6C协议进行读取标签调试。最后对本文工作进行总结,指出论文的不足之处以及进一步研究的方向。
【关键词】：超高频 射频识别 电力巡检 AS3992 嵌入式系统
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.44;TM76
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 选题背景及意义10-14
• 1.1.1 传统电力巡检方式的不足之处10
• 1.1.2 新一代电力巡检设备的现状10-12
• 1.1.3 本课题的项目来源及必要性12
• 1.1.4 本课题的创新点12-14
• 1.2 电力巡检技术的国内外研究动态14-17
• 1.2.1 电力巡检技术的国外发展现状14
• 1.2.2 电力巡检技术的国内发展现状14-16
• 1.2.3 电力巡检技术未来的发展趋势16-17
• 1.3 本文的主要内容和结构安排17-18
• 2 电力巡检技术相关理论18-34
• 2.1 电力巡检综述18-21
• 2.1.1 电力巡检业务分析18-19
• 2.1.2 巡检系统工作原理19-21
• 2.2 RFID技术的相关理论21-25
• 2.2.1 RFID系统的组成及工作原理21-22
• 2.2.2 RFID的分类标准22-23
• 2.2.3 RFID技术的协议标准23-25
• 2.3 ISO/IEC 18000-6C协议解析25-32
• 2.3.1 读写器至标签(R->T)的通信25-28
• 2.3.2 标签至读写器(T->R)的通信28-30
• 2.3.3 ISO/IEC 18000-6C防碰撞算法30-31
• 2.3.4 中国UHF频段RFID设备技术标准31-32
• 2.4 GPRS技术与GIS技术32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 巡检终端的硬件系统设计34-59
• 3.1 巡检终端总体结构设计34
• 3.2 控制单元电路设计34-47
• 3.2.1 主处理器的对比选型34-35
• 3.2.2 控制单元总体结构35-36
• 3.2.3 巡检终端的存储系统36-37
• 3.2.4 巡检终端的接口电路37-42
• 3.2.5 系统复位电路和RTC时钟电源电路42
• 3.2.6 LCD触摸屏电路和电池管理电路42-44
• 3.2.7 控制单元电源系统44-45
• 3.2.8 GPRS模块电路45-46
• 3.2.9 GPS模块电路46-47
• 3.3 射频单元电路设计47-54
• 3.3.1 射频单元设计方案对比47
• 3.3.2 射频单元总体结构47-48
• 3.3.3 AS3992配置电路48-49
• 3.3.4 功率放大器部分电路49-51
• 3.3.5 发射功率动态控制电路51-52
• 3.3.6 天线阻抗匹配调谐电路52-53
• 3.3.7 射频单元电源电路53-54
• 3.4 PCB设计要点54-58
• 3.4.1 高速数字信号PCB布线要点54-55
• 3.4.2 DDR部分的PCB设计55-56
• 3.4.3 射频电路布局布线要点56-58
• 3.5 本章小结58-59
• 4 系统软件平台的构建59-65
• 4.1 基于S3C6410的嵌入式交叉编译环境的搭建59-60
• 4.2 巡检终端的软件启动平台的构建60-64
• 4.2.1 U-boot的移植60-61
• 4.2.2 Linux2.6.36.2内核的裁剪和移植61-63
• 4.2.3 Yaffs文件系统的构建63-64
• 4.3 本章小结64-65
• 5 系统调试与测试65-69
• 5.1 硬件系统的启动调试65
• 5.2 读取标签测试65-67
• 5.3 巡检终端的性能测试67-68
• 5.4 本章小结68-69
• 总结与展望69-71
• 参考文献71-73
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况73-74
• 致谢74-75

【参考文献】

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1 杨华;基于UHF的RFID读写器设计[D];山东大学;2009年

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本文编号：703258