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低压电力线载波住宅远程自动抄表系统的研究

作　者: 赵英杰
导　师: 张旭辉
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 电力线载波 自动抄表系统 数据采集器 数据集中器
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


目前，伴随着科学文化的发展以及生活理念的转变，人们对住宅的智能化、安全性、舒适性、私密性要求日益提高。传统的人工抄表收费模式因实时性差、效率低、易受人为因素影响等，已经不能满足现代化能源管理的需求。构建住宅远程抄表系统，实现计算机自动监测、计量和收费管理，具有较高的经济性和可靠性，提高管理效率。本文针对智能小区家庭水、电、气、热四种能耗用表数量多、分散性大的特点，通过对几种常用通信方式的对比分析，确定本系统两级分布式体系结构的通信方案。底层的集中器与采集器之间为总线型结构，以低压电力线作为通信媒介，采用扩频芯片PL2102设计了电力线载波通信网络。上层的管理中心与集中器之间为星型结构，采用RTL8019AS芯片设计了基于TCP/IP协议的以太网连接，将数据传输至小区管理计算机进行存储、处理和分析，通过接入Internet与能源管理中心和银行收费系统相连。本文设计前端数据采集电路，选用符合国家计量标准的远传能耗基表，保证采集的数据准确可靠。采用高性能单片机PIC16C65B为核心设计采集器和集中器，以铁电FM24C系列芯片设计数据存储电路，确保数据准确安全；时钟电路采用芯片RX8025设计，实现分时计费、定点抄表的功能；设计了电源切换和断电保护电路，在交流电停电后，采集器能自动切换由后备电源供电，保证系统的可靠运行；设计了红外通信模块，与手持式红外抄表微型计算机通信，为没有安装远程抄表系统的用户提供本地抄表的功能。采集器、集中器各级站点相互独立，提高了系统的容量。本文采用PIC汇编语言编写了采集器和集中器各功能模块的软件，并在实验室对各功能模块及系统通信性能进行了测试，满足设计要求。所设计的住宅远程自动抄表系统具有施工量小、数据准确可靠、稳定性好、性价比高等优点，实现了能源耗用情况管理的规范化、自动化，具有很好的实际应用价值。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-14
  1.1 课题研究的目的意义  10-11
  1.2 国内外自动抄表系统研究现状  11-12
  1.3 低压电力线载波通信的工作方式  12-13
  1.4 本文的主要研究内容  13-14
第2章 住宅远程自动抄表系统整体方案设计  14-20
  2.1 住宅远程自动抄表系统设计原则  14-15
  2.2 通信方案的选取  15-16
    2.2.1 上行星型通信方案  15
    2.2.2 下行总线型通信方案  15-16
  2.3 住宅远程自动抄表系统工作原理  16-18
  2.4 住宅远程自动抄表系统特点  18-19
  2.5 系统技术要求  19
  2.6 本章小结  19-20
第3章 住宅远程自动抄表系统硬件设计  20-44
  3.1 远传能耗基表的选择  20-22
    3.1.1 远传基表的工作原理  20-21
    3.1.2 远传电表的选择  21-22
    3.1.3 远传水表、燃气表和热能表的选取  22
  3.2 数据采集器的硬件设计  22-36
    3.2.1 数据采集器 CPU 的选择  23-24
    3.2.2 脉冲采集电路的设计  24
    3.2.3 数据存储电路的设计  24-26
    3.2.4 数据通信电路的设计  26-31
    3.2.5 电源电路的设计  31-34
    3.2.6 显示电路的设计  34-36
    3.2.7 电源监测电路设计  36
  3.3 数据集中器的硬件设计  36-42
    3.3.1 集中器存储电路的设计  37-38
    3.3.2 红外通信电路的设计  38-39
    3.3.3 以太网硬件接口电路设计  39-40
    3.3.4 时钟电路设计  40-41
    3.3.5 液晶显示电路设计  41-42
    3.3.6 键盘接口电路设计  42
  3.4 本章小结  42-44
第4章 住宅远程自动抄表系统软件设计  44-59
  4.1 集中器的软件设计  44-50
    4.1.1 集中器主程序的设计  44-46
    4.1.2 集中器处理管理计算机命令子程序的软件设计  46-50
  4.2 采集器主程序的设计  50-56
    4.2.1 采集器处理任务子程序的设计  51-53
    4.2.2 采集器脉冲处理子程序  53-55
    4.2.3 电表与采集器数据传送子程序  55-56
  4.3 通信协议  56-58
    4.3.1 通信协议的说明和分类  57
    4.3.2 通信协议的数据帧格式  57-58
  4.4 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-64
攻读学位期间发表的学术论文  64-65
致谢  65

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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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