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基于GPRS的无线抄表终端系统的研究与实现

作　者: 朱应波
导　师: 黄秋元
学　校: 武汉理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 无线抄表 GPRS MC55 LPC2138 FTP下载远程升级
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 430次
引　用: 6次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


电能计量是现代电力营销系统中的一个重要环节。传统的电量抄读及结算是依靠人工定期到现场抄取数据,存在效率低、成本高、无法监控等问题,在实时性、准确性和应用性等方面也存在诸多不足之处,已经无法满足现代化城市的需要。将现代通信技术和计算机技术以及电能量测量技术结合在一起,能够及时、准确、全面地反映电量的使用情况,很好的弥补传统方式的缺点。因此本文设计了一种基于GPRS无线通讯技术的无线抄表终端系统。该终端系统先通过RS485总线将用户电表的相关信息采集,然后通过GPRS网络,以IP数据包的方式将电表相关信息送给监控中心,以实现远程自动无线抄表功能。论文首先分析了GPRS通讯技术、网络结构等相关理论和技术,设计了主要由下位机终端、GPRS通讯网络和监控中心系统组成的远程抄表系统。采用Siemens GPRS模块MC55作为设计的重点,实现了GPRS与Internet间数据传输功能。本文在整个系统研究与设计中主要做了以下工作:(1)完成了以PHILIPS公司的ARM7芯片LPC2138作为主控制器及其相关外围电路的硬件设计与实现。(2)通过对终端应用程序整体框架及流程的分析研究,具体编写了MC55的部分AT指令代码,包括FTP下载这一部分的代码。(3)利用MC55的FTP下载功能和LPC2138的IAP功能的有机结合,实现了终端应用软件的远程升级,方便了维护。(4)提出FTP连接和TCP连接相互独立的设计方式,终端在下载升级程序的过程中无需主站干预,不影响其他工作。本课题的抄表终端软硬件系统通过了包括GPRS通信的实时性、可靠性等在内的系列测试,以及现场投入使用结果表明:本课题所设计的无线抄表终端能够准确、可靠地完成数据采集、数据处理、数据传输等功能,完全满足了电力远程监控管理的要求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-14
  1.1 本课题的选题意义  10-11
  1.2 国内外抄表系统的现状  11-12
  1.3 课题来源及其本论文研究工作  12-14
第2章 基于GPRS通讯的远程抄表系统总体设计  14-25
  2.1 GPRS通讯技术介绍  14-17
    2.1.1 GPRS的网络结构  14-15
    2.1.2 GPRS的技术优势  15-17
  2.2 无线抄表系统的总体设计方案  17-24
    2.2.1 系统框图及工作原理  17-18
    2.2.2 GPRS通讯的传输层协议选择  18-21
    2.2.3 GPRS通讯模式选择  21-24
  2.3 本章小结  24-25
第3章 无线抄表终端的硬件设计  25-53
  3.1 终端系统结构  25-26
  3.2 ARM控制单元及相关外围电路设计  26-33
    3.2.1 ARM控制单元  26-29
    3.2.2 电源监控及复位电路  29-31
    3.2.3 JTAG接口电路  31-32
    3.2.4 时钟电路  32-33
  3.3 人机接口电路  33-35
  3.4 电源电路设计  35-36
  3.5 RS485电路  36-38
  3.6 存储器电路  38-41
  3.7 GPRS模块通信模块  41-51
    3.7.1 GPRS模块的选型  41-44
    3.7.2 MC55模块简介与主要特性  44-45
    3.7.4 MC55模块电源电路  45-46
    3.7.5 MC55模块启动  46-48
    3.7.6 SIM卡接口电路  48-49
    3.7.7 MC55通讯接口电路  49-51
  3.8 下位机终端的硬件抗干扰措施  51-52
  3.9 本章小结  52-53
第4章 下位机终端的软件设计  53-75
  4.1 终端集成开发环境和开发工具  53-54
  4.2 终端软件的设计思路  54-57
  4.3 上电初始化模块  57-59
  4.4 人机接口模块  59-60
  4.5 RS485通信模块  60-62
  4.6 GPRS通讯模块  62-73
    4.6.1 AT命令解析  62-64
    4.6.2 MC55初始化  64-66
    4.6.3 GPRS网络连接  66-68
    4.6.4 收发数据模块  68-70
    4.6.5 FTP远程下载升级  70-73
  4.7 软件抗干扰措施  73-74
  4.8 本章小结  74-75
第5章 终端系统调试和分析  75-84
  5.1 终端的硬件调试  75-76
  5.2 抄表终端的软件调试  76
  5.3 抄表终端的软硬件联调  76-77
  5.4 终端GPRS远程通信调试及其解决方案  77-83
    5.4.1 如何避免程序陷入"死循环"  81
    5.4.2 如何确保网络的可靠连接  81-83
    5.4.3 如何检测GPRS终端从GPRS网络上掉线  83
  5.5 本章小结  83-84
第6章 总结与展望  84-86
  6.1 本文总结  84
  6.2 研究展望  84-85
  6.3 本章小结  85-86
参考文献  86-89
致谢  89-90
攻读硕士期间发表的论文  90-91
附表1 终端的必备功能配置  91-92
附录2 采集电能表数据项  92-93

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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