嵌入式智能电能抄表集中器的设计

发布时间：2017-09-21 04:10

  本文关键词：嵌入式智能电能抄表集中器的设计

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【摘要】：随着传感器技术和通信技术的不断发展,智能电网越来越成为未来电网系统里的发展趋势,而用电信息的采集又成为了智能电网里重要的组成部分。通过传感器技术对用电信息的采集使得电网时刻处于监控的状态。本论文主要以居民用电信息采集作为背景,致力于设计一款基于低压电力线载波、M-BUS和3G无线通信技术的多接口多功能的智能电能抄表集中器。在智能电能抄表系统中,它主要由远程管理软件、集中器和底层智能电表组成。集中器作为智能电能抄表系统的核心设备充当了远程管理软件和底层电表通信的桥梁和纽带作用。功能设计上参照了GDW373电力用户用电信息采集系统的功能规范要求,实现了集中器自动抄表及上报、远程实时召测、本地实时抄表和自动补抄等功能。硬件电路设计上集中器选用三星公司S3C2440的作为其核心处理芯片,充分发挥其在嵌入式控制器速度快、数据处理能力强的优势。集中器为适应抄表的数据传输要求,拓展了丰富的外围接口通信电路,其中上行通信的有3G无线网络接口和标准以太网RJ45通信接口,用于集中器和远程管理主机通信；下行通信支持低压电力载波通信、M-BUS总线通信和RS485总线通信,用于集中器和底层电表通信。在软件设计上,集中器采用嵌入式linux操作系统作为软件开发平台,并在此平台上此成功移植嵌入式QT/E图形库。集中器的应用程序和图像界面基于嵌入式QT进行开发,并以为图形界面GUI为作为主线程,采用多线程处理机制实现抄表工作的多任务处理。在数据存储上,智能电能抄表集中器采用轻型数据库sqlite3对抄表数据进行快速和高效的存储。为使智能电能抄表集中器具有更好的兼容性和适应性,上下行的通信协议均采用国家用户用电信息采集的标准通信协议进行通讯,上行通信协议采用国家标准GDW376.1通信协议,下行通信采用DL/T645通信协议。通过智能集中抄表系统抄得的数据并对其进行分析,最终使得供电部门有效地监控整个电网及居民的用电情况,合理分时段计费,避免偷电,损坏电力设施的行为,并大大减轻抄表人力。
【关键词】：集中器 Linux ARM9 电力线载波 M-BUS 3G通信 QT
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM933.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 课题背景及研究意义12-13
• 1.2 国内外研究现状及分析13-16
• 1.3 论文课题来源16
• 1.4 论文结构及内容安排16-18
• 第二章 智能电能抄表集中器的总体设计18-30
• 2.1 智能抄表系统框架结构18-19
• 2.2 集中器需求分析19-20
• 2.3 集中器具体功能要求20-23
• 2.3.1 数据采集20-21
• 2.3.2 数据管理和存储21
• 2.3.3 参数设置和查询功能21-22
• 2.3.4 事件记录22
• 2.3.5 维护和升级22-23
• 2.4 智能抄表集中器涉及到的关键技术原理及应用23-30
• 2.4.1 M-BUS通信23-25
• 2.4.2 3G通信25
• 2.4.3 低压电力线载波通信25-30
• 第三章 智能电能抄表集中器硬件电路设计30-47
• 3.1 集中器硬件电路总框架设计30-31
• 3.2 电源管理模块31-34
• 3.2.1 M-BUS和载波供电电路31-32
• 3.2.2 处理芯片供电电路32-33
• 3.2.3 备用电源切换电路33-34
• 3.3 串口拓展电路设计34-38
• 3.4 上行通信模块电路设计38-40
• 3.4.1 以太网通信接口设计38-39
• 3.4.2 3G通信电路设计39-40
• 3.5 下行通信模块电路设计40-47
• 3.5.1 M-BUS电路设计40-42
• 3.5.2 电力线载波通信模块电路42-45
• 3.5.3 RS485自收发通信电路45-47
• 第四章 智能电能抄表集中器软件结构设计47-70
• 4.1 软件总体框架设计47-48
• 4.2 抄表集中器软件平台的搭建48-53
• 4.2.1 Linux操作系统内核裁剪和移植49-50
• 4.2.2 集中器驱动软件设计50-53
• 4.3 集中器通信协议设计53-57
• 4.3.1 集中器上行通信协议53-55
• 4.3.2 集中器下行通信协议55-57
• 4.4 集中器应用软件设计57-70
• 4.4.1 应用软件实现功能57-58
• 4.4.2 多线程抄表处理机制58-60
• 4.4.3 数据通信协议转换60-62
• 4.4.4 集中器抄表功能的实现62-65
• 4.4.5 数据库管理设计65-66
• 4.4.6 集中器交互界面设计66-68
• 4.4.7 应用程序升级68-70
• 第五章 智能电能抄表集中器测试70-73
• 5.1 集中器通信模块测试70-71
• 5.2 集中器整体功能测试71-73
• 总结与展望73-75
• 参考文献75-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文78-80
• 致谢80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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9 穆斌,罗s，

本文编号：892281