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基于WaveMesh和GPRS的无线远传燃气抄表系统的设计

作 者: 蔚庆高
导 师: 金燕
学 校: 浙江工业大学
专 业: 控制工程
关键词: WaveMesh GPRS 无线自组网 远传抄表系统
分类号: TP274.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 14次
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内容摘要


在燃气领域,随着城镇的发展和城镇人口的增加,用户数量日益庞大,传统的人工抄表方式己经不能满足行业需要,而新兴的预付费IC卡智能燃气表也逐渐暴露出了缺陷:无法实时监控用户的使用情况;用户囤积气量而无法更新、调整价格;气量用完就关阀停气,给用户带来不便等等,这就需要一种全新的自动化抄表管理系统来解决燃气公司和用户面临的这些问题。本文针对这种情况开发了一种基于无线WaveMesh自组网技术和GPRS无线通信网络技术的燃气表远传抄表系统。系统由加装电子控制器的智能燃气表、集中器和远程管理中心三部分组成。智能燃气表和集中器之间通过短程无线WaveMesh自组网进行通信,集中器和远程管理中心之间通过GPRS网络进行远程通信。本文的主要工作和成果如下:1.在系统硬件开发中,设计了基于内嵌WaveMesh协议的RF模块的智能燃气表中的电子控制器和基于RF模块、GPRS模块的集中器。2.在系统软件开发中,设计了智能燃气表中电子控制器的单片机软件程序、集中器中运行的程序和远程管理中心上位机软件系统中的GPRS管理模块。3.根据数据采集和管理的需要,本系统数据是双向传输的,设计了智能燃气表与集中器、集中器与远程管理中心之间的通讯协议和通信帧格式。智能燃气表采集燃气数据之后,通过无线WaveMesh自组网上传至集中器,由集中器进行汇总,再经过GPRS网络上传给远程管理中心;远程管理中心也可以通过集中器下发命令给智能燃气表。论文对整个抄表系统进行了测试,测试表明该系统在软件、硬件的协调工作下,能够实现自动抄表的功能。论文的最后对全文进行了总结,并对进一步的研究提出一些展望。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-14
  1.1 课题背景及意义  10-11
  1.2 燃气抄表系统的发展及现状  11-12
    1.2.1 燃气表的国内外现状和发展趋势  11
    1.2.2 自动抄表系统的国内外现状和发展趋势  11-12
  1.3 本课题的研究目的与主要内容  12-14
第2章 系统的关键技术  14-22
  2.1 无线Mesh网络  14
  2.2 无线WaveMesh网络  14-20
    2.2.1 WaveMesh网络特点  15
    2.2.2 WaveMesh协议  15-20
  2.3 GPRS技术  20-21
    2.3.1 GPRS网络系统  20
    2.3.2 GPRS技术的特点  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章 系统整体方案的设计  22-26
  3.1 系统的功能需求分析  22
  3.2 系统的构成及工作流程  22-25
    3.2.1 远程管理中心  23
    3.2.2 集中器  23-24
    3.2.3 智能燃气表  24
    3.2.4 无线WaveMesh自组网络  24
    3.2.5 GPRS通信网络  24-25
  3.3 系统的开发工具  25
  3.4 本章小结  25-26
第4章 抄表系统硬件的研究与设计  26-47
  4.1 智能燃气表的设计原则  26
  4.2 电子控制器的功能需求分析  26-27
  4.3 电子控制器的硬件设计  27-38
    4.3.1 单片机主控电路的设计  28-31
    4.3.2 电源电路的设计  31
    4.3.3 计量电路的设计  31-32
    4.3.4 无线数据收发电路的设计  32-34
    4.3.5 报警提示电路的设计  34-35
    4.3.6 电池电量检测电路的设计  35-36
    4.3.7 阀门电路的设计  36-37
    4.3.8 燃气泄露检测电路的设计  37-38
  4.4 集中器的功能需求分析  38
  4.5 集中器的硬件设计  38-46
    4.5.1 单片机主控电路的设计  39-41
    4.5.2 电源电路  41-43
    4.5.3 存储器电路  43-44
    4.5.4 RF射频通讯电路  44
    4.5.5 GPRS通讯电路  44-46
  4.6 本章小结  46-47
第5章 抄表系统软件的研究与设计  47-64
  5.1 电子控制器的单片机软件设计  47-55
    5.1.1 软件的主函数设计  48-50
    5.1.2 EEPROM数据结构的设计  50
    5.1.3 燃气计量模块程序的设计  50-52
    5.1.4 无线模块程序的设计  52-55
  5.2 集中器的单片机软件设计  55-58
    5.2.1 集中器的主程序  55-56
    5.2.2 无线数据通讯模块  56-57
    5.2.3 数据存储模块  57
    5.2.4 GPRS通讯模块  57
    5.2.5 GPRS通讯协议  57-58
  5.3 上位机管理软件系统的设计  58-64
    5.3.1 管理软件的功能需求分析  58
    5.3.2 管理软件的构成  58-59
    5.3.3 管理软件GPRS管理模块的设计  59-64
第6章 系统的测试  64-69
  6.1 电子控制器的功耗  65
  6.2 电子控制器的提示与报警功能  65
  6.3 电子控制器的计数  65
  6.4 上位机对电子控制器参数的设置  65-66
  6.5 系统读表信息  66-69
    6.5.1 单表读表信息  66
    6.5.2 多个电子控制器的数据集抄  66-68
    6.5.3 多个电子控制器的数据集抄测试总结  68-69
第7章 结束语  69-71
  7.1 总结  69
  7.2 展望  69-71
参考文献  71-74
致谢  74-75
攻读学位期间参加的科研项目和成果  75

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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 > 数据收集和处理系统
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