基于Android和电力载波的智能楼宇远程监控系统

发布时间：2017-09-23 05:20

  本文关键词：基于Android和电力载波的智能楼宇远程监控系统

  更多相关文章： 电力线载波通信 Android 远程监控 GSM 蚁群算法 ATMEL

【摘要】：随着通信技术的日新月异,信息这一领域已经涉及到人们生活的各个方面。目前主要的通信方式分为两大类：无线通信方式和有线通信方式。在智能楼宇实现其智能控制的应用中,传统的、最具有代表性的通信方式主要是采取网线连接或者无线WiFi来实现智能楼宇内部通信。前者需要大量的网线,成本较高,且会破坏建筑原本结构；后者信号容易受到障碍物的干扰,且也需要高昂的组网费用。因此,如何降低通信成本,并且能够保护建筑的原本结构不受损坏,是通信领域上一个值得研究的问题。针对这一问题,国内外研究人士提出利用现有的比较健全的电网作为通信网,采用电力线作为信号的传输媒介[2],该技术被称之为“电力线载波通信技术(Power Line Communication,简称PLC)”。然而,由于电力网建设初衷并非为了传输信号,电力线分布不均匀,易受环境因素影响,导致电力线载波通信信道复杂、噪声干扰大、可靠性低。因此如何实现较为稳定可靠的电力载波通信,减少干扰和降低传输过程中的数据包的丢失率,提高通信的可靠性是当前电力载波技术面临的一大难题。针对这一难题,一方面,本论文考虑到电力线上的强干扰,如果在太长距离情况下全程使用电力线实现通信必然会产生很大的误差。由于GSM覆盖面广且通信稳定的特性,因此本系统在电力线载波通信的基础上结合了GSM无线通信技术,在扩大通信距离的同时又能够通过减少电力线载波通信距离来降低干扰,且保护了建筑物的原本结构。另一方面,减少电力线上干扰、提高可靠性可以从两个方面入手,一个是物理层,此方面的研究已经比较成熟,另一个是网络层,即算法和通信协议。本论文主要从网络层出发,采用蚁群算法进行路径优化,寻找最优路径,来减少数据包的丢失,提高通信的可靠性。基于此,本论文设计开发了一套基于Android和电力载波的智能楼宇远程监控系统。该系统大体上可以分为监控端、集中器和终端三大部分。其中,为了完善系统和方便用户,本系统监控端设有两个：PC监控端和手机监控端,旨在在长距离情况下可以使用手机端随时随地地进行监控,而在短距离下,为减少通信成本,也可以使用PC端进行监控。集中器和终端的控制核心均采用ATMEL系列单片机。集中器是本系统的中心枢纽,上与PC端通过串口线通信、与手机端通过GSM网络通信,下与终端通过电力线载波通信。终端是本系统的直接执行者,通过控制继电器、温度传感器等模块来实现对电器设备的工作状态的控制和信息的采集。该基于Android和电力载波的智能楼宇远程监控系统目前已开发完成,系统达到了预期的要求,并且在多个楼宇得到应用,现场的运行情况良好。
【关键词】：电力线载波通信 Android 远程监控 GSM 蚁群算法 ATMEL
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP277;TU855
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究目的和意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-12
• 1.3.1 国外研究现状11-12
• 1.3.2 国内研究现状12
• 1.4 主要内容及章节安排12-14
• 第2章 总体方案设计及关键技术研究14-25
• 2.1 总体方案设定14-16
• 2.2 电力载波技术16-22
• 2.2.1 电力载波通信网络16-18
• 2.2.2 动态路由算法比较分析18-20
• 2.2.3 蚁群算法的理论分析20-22
• 2.3 Android应用程序开发22-25
• 2.3.1 Android系统简介22-25
• 第3章 智能楼宇远程监控系统硬件设计25-48
• 3.1 智能楼宇远程监控系统集中器25-40
• 3.1.1 集中器硬件总体设计25-26
• 3.1.2 集中器总体程序流程26-28
• 3.1.3 集中器电源模块28
• 3.1.4 集中器控制器28-29
• 3.1.5 GSM/GPRS模块29-36
• 3.1.6 电力载波模块36-40
• 3.1.7 集中器实物展示40
• 3.2 智能楼宇远程监控系统终端总体设计40-45
• 3.2.1 终端硬件总体设计40-41
• 3.2.2 终端总体程序流程41
• 3.2.3 终端控制器41-42
• 3.2.4 继电器模块42-44
• 3.2.5 温度传感器44-45
• 3.2.6 终端实物展示45
• 3.3 系统整体实物与结果展示45-48
• 第4章 智能楼宇远程控制系统软件设计及仿真48-58
• 4.1 监控端软件设计48-53
• 4.1.1 PC监控端软件设计48-52
• 4.1.2 手机监控端软件设计52-53
• 4.2 算法的设计与仿真53-58
• 第5章 总结与展望58-59
• 5.1 总结58
• 5.2 展望58-59
• 参考文献59-63
• 附录63-67
• 致谢67-68
• 攻读学位期间完成的科研成果目录68-69

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