基于GPRS的數據集中器設計

論文題目：基于 業(yè)：微電子與固體電子學 碩 士 生： （簽 名） 指導教師： （簽 名） 摘 要 目前遠程電力抄表系統(tǒng)成為電力部門管理、分析和處理各種電量數據的一種重要選擇措施。隨著人民生活水平的提高和國民經濟、房地產產業(yè)的迅速發(fā)展，居民住宅的質量和檔次越來越高，住戶對住宅環(huán)境、物業(yè)管理水平和數字信息化水平的要求也日益提高。對供水、供電、供氣部門和用戶來說，傳統(tǒng)的人工抄表方式已經遠不能滿足當今社會需求。這種落后的方式，消耗大量的人力、物力，給居民和供應部門帶來極大的不便，因此國內很多城鎮(zhèn)逐步出現了以計算機為基礎的自動抄表系統(tǒng)來取代傳統(tǒng)的人工抄表。 自動抄表系統(tǒng)集電子、計算機、通信、自動控制及計量技術于一體，具有抄表速度快、計算精度高、抄收方便等突出的優(yōu)點。基于綜合考慮，本文提出了一種無線抄表系統(tǒng)即基于文研究的是基于智能抄表系統(tǒng)由電表、集中器和后臺管理三個部分構成，其中集中器工作流程為：接受主站的控制指令，然后將電表數據保存并上傳至主站后臺管理系統(tǒng)。課題研究的目標：利用嵌入式技術，針對遠程抄表系統(tǒng)控制要求，深入研究集中器的軟硬件設計思想，為實際系統(tǒng)的開發(fā)提供較為全面的理論和技術支持。 回顧根據集中器的功能要求，結合國內外相關技術的發(fā)展現狀，提出了基于硬件上包括儲單元、電力線載波通訊、口通訊和電源管理單元六個功能部分。利用流行的嵌入式技術，采用載外圍擴展部件，構建硬件系統(tǒng)，并對系統(tǒng)進行相關模件的調試。使系統(tǒng)基本達到集中器的硬件平臺的要求。在軟件上，通過進行軟件程序的編寫，實現了兩個基本功能模塊：集中器與電表的通信和控制模塊、后臺與集中器的通信以及控制模塊的軟件系統(tǒng)的設計。充分考慮實際使用中的各種異常處理方法，保證集中器準確可靠地運行。通過本課題的研究，基本滿足了集中器的功能要求和指標性能要求，并在系統(tǒng)選型、軟件實現等環(huán)節(jié)，進行較為系統(tǒng)的研究，為實際裝置的設計提供重要的參考依據。 關鍵詞 ： 集中器 通訊協(xié)議 主站 研究類型：應用研究 : : ( ( t a of of is a of of s of of of is by On of of a of to so to to be to in a is a on a is is of in by to of in of of of to of a of of to of is of In is to on of In a on of of of of on in to of a ： 錄 I 目 錄 1 緒論.題的背景及研究的意義.究內容. 研究的主要內容. 集中器的研究方案及準備采取的技術路線. 擬解決的關鍵問題. 研究目標. . . . . . 動態(tài)分配方式下的上行. 下行數據傳送過程. . 吞吐量. 延時. .章小結. 集中器.中器通信規(guī)約分析. . 數據編碼.功能碼分類. . 兩種串行傳輸模式.錄 4 集中器硬件電路設計. .實時操作系統(tǒng)C/. 開發(fā)環(huán)境.集中器硬件電路. 集中器.集中器性能指標. 集中器軟件設計.統(tǒng)軟件設計概述. C/. 集中器中.集中器與主站之間通信協(xié)議解析.集中器與電表之間的通信. 集中器的測試與實現.中器硬件測試. . .統(tǒng)的軟件測試與實現.連接測試.通信數據傳輸測試.集中器采集與傳輸數據實現.中器在校園中的應用.章小結. 總結與展望.文總結.作展望. 謝.考文獻.緒論 1 1 緒論 題的背景及研究的意義 科技的發(fā)展動力及重要目標之一就是給人們的生活帶來便利。隨著信息技術的飛速發(fā)展，家具設施、工業(yè)控制的智能化、自動化水平越來越高，將各種信息數據用無線進行傳輸及采集已經成為人們追求的目標。傳統(tǒng)的有線數據傳輸方式、繁瑣的布線規(guī)則嚴重制約了其工作效率和應用范圍。在信息化和自動化迅猛發(fā)展的今天，無線傳感網絡，在各行各業(yè)都有著廣泛的應用，尤其是工業(yè)測量、控制方面，各種需要集中傳感與控制的現場對于無線傳感網絡表現出了極大的需求。 以呈現出相互融合的趨勢。動通信在目前的話音業(yè)務繼續(xù)保持發(fā)展的同時，對且也將成為第三代移動通信系統(tǒng)的主要業(yè)務特征。：o 對點）數據業(yè)務，o 對多點）廣播數據業(yè)務、o 對多點群呼）數據業(yè)務、些業(yè)務已具有了一定的調度功能，再加上I+中定義的話音廣播及話音組呼業(yè)務，子商務、信息查詢、遠程監(jiān)控等1。 數據遠程通訊技術是實現遠程傳輸系統(tǒng)可靠運行的關鍵，常用的數據遠程傳輸方式多依靠電臺、數傳機等無線通訊方式實現，這些方式不僅容易受到外界干擾，在使用過程中經常出現數據傳輸速度較慢、易丟失、準確性不高等問題，而且若系統(tǒng)所處位置地勢較為起伏，也會較大程度的影響通訊效果。在監(jiān)測點分散廣、外界干擾大、數據實時性要求高的情況下，上述的遠程傳輸方式不是最佳選擇。是目前通信體系中最成熟、最完善、覆蓋面積最廣的不需要利用電路交換模式的網絡資源，從而提供了一種高效、低成本的分組數據業(yè)務。特別適合用于簡短的、突發(fā)性的、頻繁的、少量的數據傳輸，也適合于偶爾的數據量傳輸。具有實時在線、按量計費、高速傳輸等優(yōu)點。 基于種是個監(jiān)測點采用一種是設計專門的集中器，通過力載波等通信方式采集各監(jiān)測點數據，由集中器通過一種方法雖然在數據傳輸的西安科技大學碩士學位論文 2 實時性和穩(wěn)定性上略高于第二種方法，但是系統(tǒng)造價高，維護工作也較繁重。考慮到系統(tǒng)的成本、實現方式、實時性等因素，本文提供一種使用方案成本低，通用性強，具有一定的應用前景2。 前全世界已有近百個運營商開通了商用系統(tǒng)或實驗系統(tǒng)。較為著名的有英國的國的國香港的國臺灣的班牙、葡萄牙、芬蘭、捷克、丹麥、比利時、意大利、俄羅斯、澳大利亞、新加坡、菲律賓等國家和地區(qū)的運營商?？梢哉f，待投入商業(yè)運行。 國內動作比國外要平緩，但是也取得了相應的進展。2002年南京的002年5月初，北京移動也在該地區(qū)開通了國移動2001年7月9日也已開始了醞釀已久的全國16個?。ㄊ校┑?5個城市投入試商用。 尷尬也好、爭議也好、炒作也好、實戰(zhàn)也好，總之我國益于然受金融危機影響使得隨著我國國民經濟的快速發(fā)展以及國際金融危機的逐漸消退，我國入2010年我國于新進入企業(yè)不斷增多，上游原材料價格持續(xù)上漲，導致行業(yè)利潤降低，因此我國業(yè)市場競爭也日趨激烈。面對這一現狀，重培養(yǎng)創(chuàng)新能力，不斷提高自身生產技術，加強企業(yè)競爭優(yōu)勢，于此同時業(yè)內企業(yè)還應全面把握該行業(yè)的市場運行態(tài)勢，不斷學習該行業(yè)最新生產技術，了解該行業(yè)國家政策法規(guī)走向，掌握同行業(yè)競爭對手的發(fā)展動態(tài)，只有如此才能使企業(yè)充分了解該行業(yè)的發(fā)展動態(tài)及自身在行業(yè)中所處地位，并制定正確的發(fā)展策略以使企業(yè)在殘酷的市場競爭中取得領先優(yōu)勢3。 前以成為邁向第三代移動通信部署的基石，并開啟了無線數據市場的大門。事實上，傳統(tǒng)的話音服務和其帶來的利潤增長現在已經出現了停滯不前。而以括手機上網、過部署營商可以開辟新興市場以及增加收入來源。分組交換使它能夠有效地使用現有的網絡容量。便吸引新的客戶，從而提高客戶的忠誠度并降低處理成本。由于以其可以一舉在全國范圍內推出。這樣，1緒論 3 運營商將會擁有一個新的機會，使其在新型服務合作伙伴關心的基礎上與互聯網服務提供商或信息提供商合作。新的市場帶來的另一個新商機就是無疑為終端設備制造商提供了一個新的市場增長點。 目前將用工業(yè)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控空間延伸到了公用通信網絡和保證系統(tǒng)實時性、可靠性的同時又降低了系統(tǒng)的開發(fā)成本以及運營費用。通、醫(yī)療、勘探、供熱暖等領域的工業(yè)遠程監(jiān)控系統(tǒng)中4。 究內容 究的主要內容 遠程電力抄表系統(tǒng)由電表、集中器和主站管理系統(tǒng)三個部分構成。集中器通常安裝在用戶配電變壓器出線側，負責管理多個電表，并與之進行通信，獲得電表讀數和傳送控制電表電源的指令，同時與主站中心通信，向主站中心傳送用戶電表讀數，接收主站控制中心對用戶電表下達的指令，起承上啟下的作用。針對已有的具體目標，這次系統(tǒng)建設的主要內容就是：集中器的設計，然后將采集到信息傳送到集中器，再由各集中器上傳數據到主站管理系統(tǒng)。 中器的研究方案及準備采取的技術路線 集中器除了接收電表傳來的信息外，還要將接收的信息通過某種方式傳送給主站管理系統(tǒng)，以便分析計算和決策使用。由于電網分布的廣泛性，用戶配電變壓器安裝位置往往遠離電力管理和調度中心，也就是說：集中器遠離電力管理中心。因此，集中器與電力管理中心的通信方式也必須加以研究，以解決集中器與管理系統(tǒng)的遠距離通信問題，盡可能減小運營成本。 基于中器的下行通信方式采用低壓電力線載波實現數據的讀取。其實現方法是在集中器與主站的上行通信段、數據采集終端、中繼器中集成在各無線設備中集成近距離這些設備以集中器為網絡中心，西安科技大學碩士學位論文 4 中器系統(tǒng)結構示意圖 集中器系統(tǒng)主要是由采集器（數據采集模塊和采集終端）、集中器、主站（數據處理中心）以及將這些設備連接起來的高效、可靠的數據傳輸通信方式組成的系統(tǒng)。 數據傳輸系統(tǒng)是指由主站通過傳輸媒介過這種方式實現系統(tǒng)主站和集中器之間的數據通訊，具有遠程傳輸和監(jiān)控等功能。一個系統(tǒng)，其總體設計往往包含有多方面，并且各方面的連接有不同的組合方案。在總體設計上，以軟硬件結合設計為主線，軟硬件結合仿真調試為輔線，主要分為硬件架構和軟件架構。 解決的關鍵問題 本課題擬解決以下問題：集中器的設計(軟件硬件的設計)、集中器和主站之間的通信以及數據的傳輸，集中器與電表之間數據采集和傳輸。 究目標 本課題研究的目標：利用對遠程抄表系統(tǒng)控制要求，深入研究集中器控制裝置的軟硬件設計思想，為實際系統(tǒng)的開發(fā)提供較為全面的理論和技術支持，最終完成集中器與主站之間的數據傳輸，集中器與電表之間數據的采集。 2 2 即通用分組無線業(yè)務的簡稱，是歐洲電信協(xié)會源利用率高、始終在線、傳輸速率高、資費合理等特點。目前世界上有大約10億普通電話用戶，3億無線通信用戶和1億互聯網用戶。世界電信業(yè)的發(fā)展趨勢將會是無線語音業(yè)務的發(fā)展速度超過普通電話業(yè)務，兩者也在不斷融合。未來的網絡將是一個有線、無線和互聯網三者合一的數字化全球網絡，其覆蓋將超越一切地理障礙，使信息無處不在。2005年大約就有10億無線互聯網用戶，中國的互聯網用戶數在2003年就有6千萬。 。 與外，s)，下一代s。 以使運營商在全國范圍內推出此項業(yè)務。相信在數年內，通過便攜式電腦，時也使一些對傳輸速率敏感的移動多媒體應用成為可能。 味著多個用戶可高效率地共享同一無線信道，從而提高資源的利用率。同時，用戶只需按數據通信量付費，而無需對整個鏈路占用期間付費。實際上，只需支付相對較少的連接費用，可使用戶的使用費用大大降低。應用到下列系統(tǒng)集成中：遠程數據監(jiān)測系統(tǒng)、遠程控制系統(tǒng)、自動售貨系統(tǒng)、無線定位系統(tǒng)、門禁保安系統(tǒng)、物流管理系統(tǒng)等。 為承載網絡，對用戶分配獨立地址，將用戶作為獨立的數據用戶，從而實現了從網絡到移動用戶端到端的數據應用。 為了實現數據承載，安科技大學碩士學位論文 6 以及其他輔助進行數據業(yè)務管理和應用的單元，如絡時間協(xié)議（計費網關（。只有通過對各功能單元特性的了解以及協(xié)議結構的認識，才可能為進一步的系統(tǒng)維護和優(yōu)化打好基礎。 統(tǒng)是我們通常所說的基于時分交換的無線移動系統(tǒng)中的第二代系統(tǒng)，它以提供話音業(yè)務為主；主要用于提供低速數據業(yè)務；目前處于試驗和測試階段的第三代系統(tǒng)（如 主要用于提供高速數據業(yè)務。為第三代系統(tǒng)可以充分利用 絡的核心網絡系統(tǒng)，如網絡技術和設備以及計費系統(tǒng)。另外，運營商可以充分利用在務種類和客戶群，盡快達到收益最大化的效果。由此可見，了解能夠為個人進一步的技術進步打好基礎。 (1)單來講，中他一些輔助單元雖然在在數據網絡中必不可少，因而也是 絡的一部分，如域名解析服務器（動態(tài)地址分配服務器（網絡時間協(xié)議（務器、認證與鑒權服務器(2)與供無線數據的處理功能，如邏輯鏈路與物理鏈路的映射、數據包的拆封、數據包的確認、無線數據信道的分配等。者作為獨立于與2 (3) 通過行移動數據的管理，如身份識別、加密、壓縮等；通過行用戶數據庫的訪問及接入控制；通過供及以支持數據業(yè)務和電路業(yè)務的協(xié)同工作和短信收發(fā)等。 (4) 供行移動用戶與外部數據網之間的數據傳送。 用用對于網絡發(fā)起的數據單元傳送業(yè)務，于計費信息的傳送工作，。 成協(xié)議處理和呼叫處理等功能。只有了解了網元之間的相互關系，才能對系統(tǒng)有一個完整的認識，從而更好地了解在常用也是最基本的系統(tǒng)功能包括用戶附著和激活動用戶在進行數據傳送時，首先需要進行網絡附著，即進行位置和身份登記，然后通過統(tǒng)根據接入申請信息中的通過 務器進行用戶地址分配及通過 終使合法用戶得到 址。作為數據用戶，用戶在進行數據傳送與接收時擁有獨立的一個真正意義上的到戶可以建立數據連接，進行數據收發(fā)。 在用戶附著過程中，主要涉及無線系統(tǒng)，如數據單元（如關；在激活及數據單元與無線單元的配合，如個單元的相互配合和作用是完成系統(tǒng)功能的基礎。 (1)移動用戶附著過程 移動臺（過附著過程登錄到 絡從而能夠進行位置區(qū)的更新，以及發(fā)起數據傳送和接收過程，其附著