宽带微功率通信模块应用层设计及实现

发布时间：2021-11-06 06:47

　　泛在电力物联网的快速发展,带来了更多的应用场景和更大的应用空间。用电信息采集系统作为泛在电力物联网的一部分,其应用也在发展,产生新的应用需求。而当前的应用协议已无法满足用电信息采集业务不断增长的需求,更满足不了泛在电力物联网的新需求。因此,本文在现有协议的基础上,针对宽带微功率通信技术以及新的应用需求,进行宽带微功率通信模块应用层的设计及实现,其中涉及到抄表、升级、广播校时、通信测试、事件上报等应用功能。针对当前用电信息采集系统中抄表方式单一、周期长和效率低的问题,本文提出一种高效抄表方法。首先,该方法提取抄表报文关键信息,构造抄表信标条目,利用网络中周期性广播的信标帧发送抄表信息,不需要主节点依次给子节点发送完整的抄表命令,降低了信令开销,缩短了抄表时间。其次,该方法引入边缘计算解决方案,使用代理节点对子节点的抄表进行控制,减轻了主节点的数据流量,避免了大量数据发送到主节点产生的通信拥塞。最后,利用实验室硬件环境搭建6个节点的2层网络,在组网完成后进行300次抄表。结果显示,抄表成功率接近100%,高效抄表方式第二层级的节点抄表所需平均时间比传统抄表方式缩短了约40.5%。针对当前用...

【文章来源】： 重庆邮电大学重庆市

【文章页数】：100 页

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第1章 绪论
    1.1 论文研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 用电信息采集系统应用层协议
        1.2.2 用电信息采集系统应用现状
    1.3 当前存在的主要问题
    1.4 研究内容及章节安排
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 章节安排
第2章 电力用户用电信息采集系统应用层概述
    2.1 宽带微功率技术特点
    2.2 边缘计算技术的应用
    2.3 采集设备与宽带微功率通信模块间接口协议
        2.3.1 集中器与通信模块间接口协议
        2.3.2 电能表与通信模块间接口协议
    2.4 关键功能分析
        2.4.1 用电信息采集方式分析
        2.4.2 模块升级分析
    2.5 本章小结
第3章 宽带微功率应用层设计
    3.1 需求分析
    3.2 架构设计
        3.2.1 系统架构设计
        3.2.2 应用层架构设计
    3.3 接口设计
        3.3.1 通信模块与集中器接口设计
        3.3.2 通信模块与电能表接口设计
        3.3.3 层间接口设计
        3.3.4 定时器设计
    3.4 数据设计
    3.5 关键功能设计
        3.5.1 高效抄表方法设计
        3.5.2 升级机制设计
    3.6 关键功能性能分析
        3.6.1 高效抄表方法性能分析
        3.6.2 升级机制性能分析
    3.7 本章小结
第4章 宽带微功率应用层实现
    4.1 软硬件环境
        4.1.1 μC/OS-Ⅱ操作系统
        4.1.2 开发语言
        4.1.3 硬件平台
    4.2 总体实现方案
    4.3 接口实现
        4.3.1 通信模块与集中器接口实现
        4.3.2 通信模块与电能表接口实现
        4.3.3 层间接口实现
        4.3.4 定时器实现
    4.4 基本功能实现
    4.5 关键功能实现
        4.5.1 高效抄表方案实现
        4.5.2 升级机制实现
    4.6 本章小结
第5章 测试验证
    5.1 测试环境
    5.2 单元测试
        5.2.1 单元测试框架
        5.2.2 测试例
    5.3 系统集成测试
    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]互联网视角下的泛在电力物联网 [J]. 孙毅,黄婷,崔晓昱,许鹏.  电力科学与技术学报. 2019(04)
[2]电力用户用电信息自动采集系统优化方法研究 [J]. 陆燕峰,张昊,朱俊杰,张渊博,陆勋,倪敏,董挺.  自动化与仪器仪表. 2019(09)
[3]泛在电力物联网释义与研究展望 [J]. 杨挺,翟峰,赵英杰,盆海波.  电力系统自动化. 2019(13)
[4]5G通信与泛在电力物联网的融合:应用分析与研究展望 [J]. 王毅,陈启鑫,张宁,冯成,滕飞,孙铭阳,康重庆.  电网技术. 2019(05)
[5]泛在电力物联网的关键技术与应用前景 [J]. 杨东升,王道浩,周博文,陈麒宇,杨之乐,胥国毅,崔明建.  发电技术. 2019(02)
[6]面向居民智能用电的边缘计算协同架构研究 [J]. 刘思放,邓春宇,张国宾,祁兵,李彬,李德智,石坤,杨斌,奚培锋.  电力建设. 2018(11)
[7]新一代双向互动电力线通信技术的应用层协议研究 [J]. 刘金权,李如意,黄明山,刘雯静,郭静波.  电测与仪表. 2016(21)
[8]低压电力用户用电信息采集本地通信方式比较 [J]. 李靖波,刘晓忠.  电力系统通信. 2010(08)

硕士论文
[1]保定城郊低压微功率无线集中抄表方案设计[D]. 马旭.华北电力大学 2018
[2]某电力公司用户用电信息采集系统设计与实现[D]. 李林恩（Lynn Lee）.电子科技大学 2018
[3]面向自动抄表的无线数据传输系统[D]. 郭雪楠.哈尔滨工业大学 2017



本文编号：3479379