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基于电力载波通信的集抄控制系统设计

作　者: 黄英
导　师: 周敬东
学　校: 湖北工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: ST7538 电力载波通信 集抄系统 路由算法
分类号: TM764.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


低压电力载波通信技术以现有的低压电力网为传输通道,实现数据传输和信息交换。它具有不用布线、覆盖范围广、连接方便等优势,是一种新兴的通信手段。但在实际应用过程中,由于噪声干扰强、信号衰减大,且通信信道时变性等原因,信号在低压电力线上传输效果不是很好,阻碍了低压电力线载波通信的发展和普及。本文通过分析我国低压电力线的信道特性,开发了基于低压电力载波通信的集抄控制系统。该系统由电能表、数据采集器、集中器、主站四部分组成,上行信道采用电话线技术、下行信道采用电力线载波通信技术。本课题所完成的工作包括以下几个方面:1.研制了基于ST7538的载波通信模块,包括电路设计及软件设计,硬件抗干扰技术(如:采用滤波电路、保护电路等措施)和软件抗干扰技术(设置软件陷阱、软件滤波、指令冗余等)应用。通过实验证明该模块的抗干扰能力强,载波通信稳定、可靠。2.完成了脉冲采集模块、中继模块、存储模块、时钟模块等数据采集器中相关功能模块的电路设计,实现了电话modem接口模块、串口扩展模块等集中器相关功能模块的电路设计,制定了数据采集器与集中器之间以及集中器与主站之间的通信协议。3.根据低压电力线载波通信集抄系统的网络传输结构,提出适合该电力线通信的动态路由算法。通过对路由表进行建立和维护,可以有效地维护电力线通信的传输路径,增强远程抄表数据传输的可靠性,使系统正常工作。本课题所设计的集中抄表系统已经在实验室调试成功,并应用于某小区,达到了系统的设计目标。整个自动抄表系统具有经济实用、抗干扰能力强、可靠性较好、精度高等特点。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-15
  1.1 课题研究的目的与意义  8-9
  1.2 集抄系统研究现状  9
  1.3 总体方案设计  9-13
    1.3.1 通信方案选择  9-12
    1.3.2 集抄系统结构  12-13
  1.4 课题的主要研究内容  13-15
第2章 低压电力线传输特性分析及路由算法实现  15-25
  2.1 低压电力线传输特性分析  15-18
  2.2 信道模型  18-19
  2.3 电力载波通信网络拓扑结构分析  19-20
  2.4 动态路由算法实现  20-24
    2.4.1 理论基础  21
    2.4.2 路由表建立  21-22
    2.4.3 路由表维护  22-24
  2.5 小结  24-25
第3章 低压电力线载波通信模块设计  25-38
  3.1 元器件选型  25-26
  3.2 电力线接口设计  26-29
    3.2.1 接收电路  27
    3.2.2 发送电路  27-28
    3.2.3 保护电路  28-29
  3.3 ST7538 编程控制  29-33
    3.3.1 ST7538 寄存器配置  29-32
    3.3.2 程序设计  32-33
  3.4 硬件抗干扰设计  33-36
  3.5 软件抗干扰设计  36-37
  3.6 小结  37-38
第4章 基于电力载波通信的集抄控制系统设计  38-56
  4.1 数据采集器  38-43
    4.1.1 脉冲采集模块  39
    4.1.2 电源模块  39-40
    4.1.3 存储和时钟模块  40-41
    4.1.4 通信模块  41
    4.1.5 通断电模块  41-42
    4.1.6 中继模块  42-43
    4.1.7 部分程序设计  43
  4.2 集中器  43-51
    4.2.1 电话Modem 接口模块  44-47
    4.2.2 串口扩展模块  47-48
    4.2.3 部分程序设计  48-51
  4.3 主站  51-52
  4.4 通信协议  52-55
    4.4.1 下行通信协议  52-53
    4.4.2 上行通信协议  53-55
  4.5 小结  55-56
第5章 系统测试  56-61
  5.1 电力载波通信模块测试  56-57
  5.2 集抄控制系统运行结果及分析  57-61
第6章 总结与展望  61-63
  6.1 总结  61-62
  6.2 展望  62-63
参考文献  63-66
致谢  66-67
附录1 硬件电路原理图  67-71
附录2 部分程序  71-77
附录3 攻读学位期间发表的学术论文  77

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的自动化 > 遥远测量与遥远控制 > 电力系统遥远测量
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