具有GSM无线传输功能的变电站远动管理机的设计

发布时间：2017-05-16 11:27

  本文关键词：具有GSM无线传输功能的变电站远动管理机的设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着数字化变电站综自系统的投入使用,我国电力系统的自动化程度越来越高。在采用的各项专业技术中,智能通信技术已经成为变电站综自系统发展的关键技术,它使系统中分散的智能设备组成一体化网络,构成功能完善的综合自动化系统。其中,远动管理机作为数据通信的中转站,主要作用是实现当地监控系统与远方调度的信息交换。另一方面,考虑到我国GSM通信网络的普及以及短信服务使用便捷、不受距离限制等特点,若在传统远动管理机上增加短信服务模块可加强调度值班人员或设备传输人员对设备的监控,同时还可实现在距离受限的情况下将数据及时传输,提高处理故障事件的响应速度。本文针对如何使传统远动装置具备无线传输功能这一问题,选用嵌入GSM模块的方式实现远动管理机发送短消息的功能。通过对装置功能进行分析,明确了具有GSM无线传输功能的远动管理机的需求,提出了远动管理机软硬件系统的总体设计方案。硬件方面采用“CPU+辅助模块+GSM模块”的分布式结构,其中CPU模块的核心微处理器选用嵌入ARM芯片的MOXA板EM2260,GSM模块选用使用最广泛的西门子TC35芯片。硬件设计部分还阐述了主板的结构布局、外部扩展电路的设计以及GSM模块的制作。对于软件系统的开发,本文基于电力系统远动标准通信规约IEC60870-5-104,重点设计了综自系统中104主站与客户端的通信,104规约的解析以及AT命令控制GSM发送短信的功能,整个应用程序使用Linux平台开发,完成后经过交叉编译后移植到目标ARM板中,使得远动管理机在通过现有以太网技术传输数据的基础上,又增加了利用GSM发送短消息的通信。此外为了解决数据传输的可选择性,本文还设计了配置工具,用来生成需求配置文件与程序一起下载至目标板中同时运行,配置工具开发使用C++编程技术中的UI界面设计。经过对远动管理机功能的验证,该系统既可以完成与间隔层装置的通信,同时又能通过GSM模块将数据以短消息的形式发送给指定用户,成功实现了远动管理机的无线传输功能。
【关键词】：变电站 远动管理机 104规约 嵌入式Linux GSM AT指令
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM63;TN929.532
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 课题的研究背景及意义12-13
• 1.2 相关技术国内外发展现状13-15
• 1.2.1 变电站综合自动化系统发展现状13
• 1.2.2 变电站远动管理机与通信规约的发展现状13-15
• 1.2.3 GSM无线移动通信的发展及现状15
• 1.3 本文的主要研究工作15-17
• 第2章 远动管理机的功能需求分析17-22
• 2.1 变电站综自系统结构及远动管理机功能介绍17-18
• 2.2 利用GSM模块实现远动管理机系统无线传输功能的设想18-19
• 2.3 具有GSM无线传输功能的远动管理机功能需求分析19-21
• 2.3.1 系统功能需求分析19-20
• 2.3.2 硬件平台设计需求分析20-21
• 2.3.3 软件系统功能需求分析21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 具有GSM无线传输功能的远动管理机硬件设计22-36
• 3.1 远动管理机硬件的总体设计方案22-27
• 3.1.1 核心微处理器选型22-23
• 3.1.2 远动管理机功能模块分布23-24
• 3.1.3 远动管理机通信接口的设计与选型24-26
• 3.1.4 远动管理机机箱整体结构设计26-27
• 3.2 扩展底板电路设计27-30
• 3.2.1 RS232/485串口电路27-28
• 3.2.2 以太网接口电路28-29
• 3.2.3 GPS脉冲对时电路的设计29-30
• 3.3 GSM通信模块电路设计30-35
• 3.3.1 GSM硬件系统总体结构设计30
• 3.3.2 GSM模块电源部分电路设计30-31
• 3.3.3 TC35模块开关电路设计31-32
• 3.3.4 串行接口电路设计32
• 3.3.5 SIM卡接口及指示灯电路设计32-34
• 3.3.6 GSM模块硬件制作与功能测试34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 104规约通信模型与数据结构分析36-42
• 4.1 104规约网络通信模型36-39
• 4.1.1 网络参考模型36-37
• 4.1.2 104规约的通信模式37-39
• 4.2 104规约数据结构分析39-41
• 4.2.1 104规约的APCI结构39-40
• 4.2.2 104规约的ASDU模型40-41
• 4.3 本章小结41-42
• 第5章 具有无线传输功能的远动软件系统的设计与实现42-68
• 5.1 软件系统的总体设计42-45
• 5.1.1 软件系统的总体架构42-44
• 5.1.2 远动软件系统的主程序设计44-45
• 5.2 104服务器与客户端通信模块的实现45-48
• 5.2.1 Socket通信简介45-46
• 5.2.2 网络通信模块的实现46-48
• 5.3 104规约解析功能的实现48-56
• 5.3.1 104规约解析模块总体功能实现48-49
• 5.3.2 遥信方向上的规约解析49-51
• 5.3.3 遥测方向上的规约解析51-54
• 5.3.4 故障报告和自检报告规约解析54-56
• 5.4 GSM模块发送短消息的实现56-62
• 5.4.1 短信发送功能的总体流程56-57
• 5.4.2 数据缓冲功能的实现57-59
• 5.4.3 短信发送功能的实现59-60
• 5.4.4 Unicode与UTF-8编码转换的实现60-62
• 5.5 辅助工具的开发62-67
• 5.5.1 串口驱动的建立62-64
• 5.5.2 配置软件的设计64-67
• 5.6 本章小结67-68
• 第6章 具有无线传输功能的远动管理机的测试68-82
• 6.1 测试平台的搭建68-70
• 6.1.1 硬件设备连接与测试68-70
• 6.1.2 程序移植70
• 6.2 系统测试70-81
• 6.2.0 测试流程70-72
• 6.2.1 远动测试与连接72-73
• 6.2.2 遥信功能测试73-75
• 6.2.3 遥测功能测试75-78
• 6.2.4 故障报告功能测试78-79
• 6.2.5 自检报告功能测试79-81
• 6.3 本章小结81-82
• 结论与展望82-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-88
• 附录88-97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘栋梁;喻龙;张征;;基于.NET的可编程直流电源监控系统的设计与实现[J];计算机应用与软件;2015年02期

2 田宏伟;刘雪兰;;远动终端设备GPS校时功能的实现[J];电子技术与软件工程;2013年21期

3 戴景峰;潘松峰;薛兵;;基于Linux的嵌入式数据采集装置的SOCKET通信[J];信息技术与信息化;2011年02期

4 孙晓晔;;基于PIC18F8520的GPS精准时钟实现[J];今日电子;2011年01期

5 陈峰;彭煈;易彬;罗春彬;;基于嵌入式技术的以太网接口设计[J];通信技术;2010年05期

6 武明虎;刘晓静;陈晓林;;基于MC35i模块的GSM移动通信终端的硬件设计[J];计算机与数字工程;2010年02期

7 邓洁清;袁宇波;;基于PLC模块的变电站自动化测试仿真系统的实现及应用[J];电力系统保护与控制;2009年24期

8 王攀峰;张克元;文明浩;程天保;;应用于数字化变电站的分布式母线保护的研究[J];电力系统保护与控制;2009年13期

9 邬佐民;;变电站综合自动化系统应用现状及发展趋势探讨[J];现代企业教育;2009年02期

10 罗勇;;基于IEC61850的IED实时通信数据库一种实现方法分析[J];重庆电力高等专科学校学报;2008年03期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 朱林;基于实时以太网的数字化变电站体系结构和新型应用[D];华中科技大学;2010年

2 司为国;智能变电站若干关键技术研究与工程应用[D];上海大学;2010年

3 高翔;数字化变电站若干关键技术研究[D];浙江大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘凯;基于ARM-Linux的铁路电力远动终端的研究和实现[D];华东交通大学;2012年

2 黄小娟;基于ARM的无线传输技术研究[D];中北大学;2012年

3 冷慧玲;数字化牵引变电所远动通信单元软件设计[D];西南交通大学;2011年

4 曾嘉树;变电站综合自动化系统中嵌入式通讯管理机的设计与实现[D];电子科技大学;2010年

5 刘清;基于GSM数字移动通信系统的无线网络优化方案[D];解放军信息工程大学;2008年

6 王凛;铁路电力远动系统设备抗干扰研究[D];西南交通大学;2008年

7 宋伟文;基于嵌入式系统的以太网接口设计[D];浙江工业大学;2007年

8 丁代勇;变电站远动工作站软件的设计与实现[D];西南交通大学;2007年

9 牛春霞;IEC60870-5-104的面向对象分析与站端软件的开发[D];华北电力大学（河北）;2006年

10 李爱民;基于串口通信的SMS短消息收发管理系统的研究与实现[D];山东大学;2005年

  本文关键词：具有GSM无线传输功能的变电站远动管理机的设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：370739