变电站智能网关设计研究

发布时间：2017-04-16 01:11

  本文关键词：变电站智能网关设计研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着中国电网的飞速发展,越来越多的无人变电站被投入使用。由于长期无人在现场管理,监控中心对变电站的环境以及设备安全的实时监控显得尤为重要,智能电力网关就是为了实现这一目的而设计。智能网关采用物联网技术,通过RS485接口和GPIO接口采集变电站内的环境数据和安防信息,根据TCP/IP协议通过以太网络与中心平台交换数据。网关选用有较强处理能力的ARM9处理器,同时内置嵌入式Linux操作系统,采用多种抗干扰措施保证系统的稳定性。本文的主要研究工作是在基于对于嵌入式Linux的学习与研究的基础上,通过对目前市场上主流配置EZ9260-EVB ARM9开发板的研究与设计,了解嵌入式的特点与优点,通过软硬件开发环境的搭建、Linux内核的移植,Linux系统环境下的网络通信编程等,实现一款基于嵌入式Linux系统下的智能电力网关监控系统从而完成监控中心对变电站的实时监控。首先本文介绍了智能网关在整个无人变电站环境监控系统中的作用以及具体的位置。根据变电站环境的具体情况进行硬件电路图的设计和各种处理器的选取,使得智能网关能在复杂的变电站干扰环境下能够正常稳定的工作。在核心板模块网关选用的是处理器是高速的工业级ARM的处理器,能提供大量的外设接口及外接种类,从而方便如SF6/O2气体探测器、灯光控制器、温湿度探测器、空调控制器等探测器和控制器的使用。其次根据系统的需要进行软件的设计,包括Socket编程、读取配置信息、多线程数据的共享和互斥,与中心平台的数据交换等。嵌入式软件是贯穿于整个设计之中的,对整个设计和产品的功能都很重要。软件系统要完成的功能是将探测器采集的环境数据通过以太网口发送给监控中心,对发送的数据根据定义的通信协议进行封装和解析,完成环境实时数据的交换。同时对用户层的控制协议进行解析,从而控制底层的相关设备,如空调控制器等。最后将系统软硬件结合进行联网测试,检测智能网关对环境数据采集的实时性、准确性和可靠性。
【关键词】：ARM9 嵌入式Linux EZ9260-EVB 多线程 通信协议 实时数据
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM63;TN915.05
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 课题的研究背景12-13
• 1.2 国内外研究情况13-15
• 1.2.1 国内研究情况13-14
• 1.2.2 国外研究情况14-15
• 1.3 课题的研究内容15-16
• 1.4 本论文的内容安排16-18
• 第2章 基于ARM9嵌入式开发环境的选择18-30
• 2.1 嵌入式系统的开发模式分析18-20
• 2.1.1 嵌入式系统开发的条件18-19
• 2.1.2 嵌入式系统开发的流程19-20
• 2.2 本课题硬件开发平台的选择20-23
• 2.2.1 硬件的设计思想20
• 2.2.2 硬件处理器的选择20-21
• 2.2.3 EZ9260-EVB开发板概述21-23
• 2.3 软件开发平台的选择23-27
• 2.3.1 选择嵌入式Linux系统的原因23-24
• 2.3.2 搭建交叉编译环境24-27
• 2.4 本章小结27-30
• 第3章 智能网关的硬件电路的设计30-40
• 3.1 硬件设计思想30-31
• 3.2 智能网关的技术要求分析31-32
• 3.2.1 工作环境要求31
• 3.2.2 网关的硬件结构框图31-32
• 3.3 核心板各模块硬件电路设计介绍32-35
• 3.3.1 核心板微处理器的硬件结构和特征32-33
• 3.3.2 CPU电源部分33-34
• 3.3.3 时钟电路34
• 3.3.4 存储模块34-35
• 3.4 网关主板各个模块硬件电路的设计35-39
• 3.4.1 电源模块35-36
• 3.4.2 核心板I/O接.部分36-37
• 3.4.3 指示灯37
• 3.4.4 10/100M接37-38
• 3.4.5 RS485接38-39
• 3.4.6 RS232接39
• 3.4.7 干接点输入接39
• 3.5 本章小结39-40
• 第4章 智能网关应用程序设计40-54
• 4.1 系统的整体结构40-42
• 4.2 主要线程和进程介绍42-46
• 4.2.1 进程的创建42
• 4.2.2 主线程描述42-43
• 4.2.3 设备轮询设计及线程流程43-45
• 4.2.4 灯光控制模块设计45-46
• 4.3 网关与平台之间的网络通信46-51
• 4.3.1 选用的通信方式46-47
• 4.3.2 TCP/IP协议介绍47-50
• 4.3.3 网络编程的主要函数介绍50-51
• 4.4 本章小结51-54
• 第5章 智能网关各通信协议介绍54-74
• 5.1 智能网关与平台之间的通信54-63
• 5.1.1 网关发送至平台传输协议54-58
• 5.1.2 平台发送至网关传输协议58-61
• 5.1.3 数据发送的相关程序61-63
• 5.2 灯光控制器对网关的通信协议63-64
• 5.3 SF_6/O_2探测器对网关的通信协议64-67
• 5.4 风速采集器通信协议67-69
• 5.5 温湿度采集器和空调控制器通信协议69-72
• 5.6 本章小结72-74
• 第6章 智能网关接入系统功能测试74-82
• 6.1 系统的整体结构74-75
• 6.2 智能网关接入系统介绍75-80
• 6.3 本章小结80-82
• 总结82-84
• 参考文献84-88
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文88-90
• 致谢90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 关健;刘林山;;基于AT91RM9200的三相工频电参数测量系统设计[J];电力自动化设备;2007年06期

2 刘凯;戚银城;;基于能耗管理的智能家庭网关设计与实现[J];电视技术;2014年21期

3 舒展;;嵌入式系统综述[J];现代计算机(专业版);2011年05期

  本文关键词：变电站智能网关设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：309669