水表智能集抄系统中的网络基站设计

发布时间：2017-10-22 16:18

  本文关键词：水表智能集抄系统中的网络基站设计

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【摘要】：远程抄表系统是多种现代技术的综合应用,将仪表数据的采集、传输、管理以及共享彻底自动化。解决了传统人工抄表效率低、成本高、入户不便等问题,在阶梯定价的新形势下,能很好的解决用量和时间精确获取的问题,也为大数据时代更深层次的信息挖掘奠定了数据基础。远程抄表是将来的发展趋势,同时在国家的大力支持下,正在快速推广。作为现场无线传感网络和远程服务器的“桥梁”,集中器的位置非常重要。然而,在通信数据和功能需求爆炸式增长的背景下,在设备运行智能化、数据处理本地化、兼容扩展便捷化、调试维护人性化的趋势下,现有方案已很难满足要求。因此,本文重新探讨集中器的设计理念,将集中器分解为无线传感网络根设备和网络基站两部分,研究并给出网络基站的解决方案。对于网络基站的设计,本文从用水预测、平台搭建、软件设计以及测试分析几个方面进行了大量研究。主要研究工作如下：首先,介绍远程抄表系统的典型结构和工作原理,分析网络基站的引入对结构的影响,给出网络基站的详细需求分析,根据设计需求,从预测模型设计、平台搭建和软件设计三个方面进行总体框架设计。其次,介绍BP神经网络和马尔科夫链的原理和算法,通过使用BP神经网络进行初步预测,再使用马尔科夫链对BP预测误差进行校正的方式,并结合本文应用场合建立用水量预测的数学模型,给出算法实现步骤。再次,详细论述了网络基站的平台搭建和软件设计。平台的硬件系统以基于Cortex-A8处理器的最小系统板为核心,设计外围网口、串口及SD卡接口等电路；平台的系统软件采用Linux操作系统,安装嵌入式Java虚拟机,设计监控脚本。软件设计从通信管理模块、数据处理模块、数据库操作模块、基础功能模块、系统启动模块和程序更新子系统六个方面展开,重点研究了协议的兼容和扩展问题,同时对数据处理时性能的保障进行了科学设计。最后,给出网络基站的安装部署信息,从功能测试、性能测试和可靠性测试进行阐述,展示并分析测试结果。并且对课题的研究成果进行总结与评价,对后续的研究工作进行展望。
【关键词】：远程抄表 网络基站 用水量预测 硬件平台 嵌入式Java虚拟机 软件架构
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH814.2
【目录】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 课题背景及意义14-15
• 1.2 研究现状15-18
• 1.2.1 自动抄表系统的研究15-17
• 1.2.2 用水量预测的研究17-18
• 1.3 现存的主要问题18
• 1.4 本文工作安排18-20
• 第二章 水表智能集抄系统中网络基站的总体设计20-32
• 2.1 远程集抄系统的结构分析20-23
• 2.1.1 星形结构和树形结构20-22
• 2.1.2 网络基站对系统的改进22-23
• 2.2 网络基站的需求分析23-24
• 2.3 网络基站架构研究与设计24-30
• 2.3.1 设计原理及整体架构24-25
• 2.3.2 预测模型设计思路25
• 2.3.3 网络基站平台框架25-27
• 2.3.4 网络基站应用软件框架27-30
• 2.4 开发调试工具简介30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 小区居民用水量预测的数学模型32-48
• 3.1 神经网络预测方法32-41
• 3.1.1 BP神经网络概述32-33
• 3.1.2 BP神经网络模型33-38
• 3.1.3 小区用水量预测模型38-40
• 3.1.4 用水量预测模型的算法实现40-41
• 3.2 马尔科夫误差修正方法41-46
• 3.2.1 马尔科夫链概述42
• 3.2.2 马尔科夫链预测模型42-44
• 3.2.3 BP预测误差的预测模型44-45
• 3.2.4 误差预测模型的算法实现45-46
• 3.3 本章小结46-48
• 第四章 水表智能集抄系统中网络基站的平台搭建48-58
• 4.1 网络基站平台的硬件电路设计48-54
• 4.1.1 主控板电路48-50
• 4.1.2 网络通信接口电路50-52
• 4.1.3 SD卡接口电路52
• 4.1.4 串行通信接口电路52-53
• 4.1.5 预留接口电路53-54
• 4.2 网络基站平台的系统软件配置54-57
• 4.2.1 Java虚拟机安装54-55
• 4.2.2 Shell监控脚本开发55-56
• 4.2.3 Linux系统启动参数配置56-57
• 4.3 本章小结57-58
• 第五章 水表智能集抄系统中网络基站的应用程序设计58-72
• 5.1 通信管理模块程序设计58-62
• 5.1.1 通信协议解释器设计58-61
• 5.1.2 数据收发及链路管理设计61-62
• 5.2 数据处理模块设计62-65
• 5.2.1 基于命令模式的数据处理设计63-65
• 5.2.2 数据处理线程池设计65
• 5.3 数据库操作模块设计65-67
• 5.3.1 数据库表格设计65-67
• 5.3.2 数据统计分析报表输出67
• 5.4 基础功能模块设计67-69
• 5.5 系统启动模块设计69-70
• 5.6 程序更新子系统设计70
• 5.7 本章小结70-72
• 第六章 水表智能集抄系统中网络基站的测试分析72-90
• 6.1 网络基站的部署与功能测试72-78
• 6.2 用水量预测实例分析78-82
• 6.3 网络基站的负载能力测试82-88
• 6.4 网络基站的可靠性测试88
• 6.5 本章小结88-90
• 第七章 总结与展望90-92
• 附录92-94
• 参考文献94-98
• 致谢98-100
• 攻读硕士学位期间奖励及项目100-101
• 学位论文评阅及答辩情况表101

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 谭志强;黄懿;;自动抄表技术的发展[J];电测与仪表;2009年01期

2 达娃;;灰色模型在西藏需水量预测分析中的应用[J];中国给水排水;2010年01期

3 吴志军;何加铭;曾兴斌;史智慧;;基于嵌入式Java虚拟机的垃圾收集优化算法[J];计算机工程;2012年07期

4 张树冬;李伟光;南军;王广智;赵丽娜;;北方某水库总氮浓度预测的神经网络改进方法[J];给水排水;2009年08期

5 杨芙清;软件工程技术发展思索[J];软件学报;2005年01期

6 缪希仁;谢礼龙;;我国智能家居的现状与发展[J];智能建筑;2010年02期

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本文编号：1079138