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基于低压电力线载波通信的用电信息采集系统

作　者: 钟永进
导　师: 王新
学　校: 复旦大学
专　业: 计算机技术
关键词: 电力线通信正交频分复用直接序列扩频自动抄表
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着我国国民经济和电力事业的迅速发展,绝大部分地区的用电已没有限制,一户一表制已基本普及。开展“电力用户用电信息采集系统”建设,实现电力公司对电力用户“全覆盖、全采集”的目标,是贯彻科学发展观、确保实现国家节能降耗战略的重要举措。基于电力线载波通信技术的用电信息采集系统由于可以节约大量的成本越来越受到电力行业的关注,投入这一领域的研究越来越多,技术越来越成熟。利用电力线进行用电信息采集,既可不必占用原本紧张的无线信道资源,也不必建设专用通信网络,节省了大量的人力、物力,其发展有着广阔的前景。本文研究和分析了在中国大陆低压配电网下利用低压电力线载波通信技术进行抄表的现况及存在的问题,提出了一种解决方案——基于正交频分复用(OFDM)和直接序列扩频(DSSS)技术的低压电力线载波用电信息采集系统,并分析了此系统的实际应用情况。本文讨论的重心放在低压电力线载波通信方案的设计方面,内容主要包括低压电力线载波通信的需求分析、直接序列扩频理论和正交频分复用理论的介绍、系统方案的设计与实现、系统现场试验情况的介绍。实际试验的结果表明,这个方案可以实现的接收灵敏度相当高,初步测试结果高于国内的同类产品。

全文目录

目录  2-4
摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
第1章绪论  6-12
  1.1 背景  6
  1.2 低压电力线载波通信的现况  6-8
  1.3 低压配电网分析  8-10
    1.3.1 低压配电网的拓朴结构  8-9
    1.3.2 低压电力线的传输特性  9
    1.3.3 低压电力线上的干扰  9-10
    1.3.4 低压电力线载波通信的调制方式  10
  1.4 本文的工作和意义  10-12
第2章基本理论研究  12-27
  2.1 扩频通信理论  12-17
    2.1.1 扩频通信的基本概念  12
    2.1.2 扩频通信的理论基础  12-14
    2.1.3 扩频通信的主要性能指标  14
    2.1.4 扩频通信的主要特点  14-16
    2.1.5 扩频通信的工作原理  16
    2.1.6 扩频通信的几种工作方式  16-17
  2.2 直接序列扩频理论  17-23
    2.2.1 直扩系统的组成与原理  17-19
    2.2.2 直扩信号的波形与频谱  19-21
    2.2.3 扩频码序列  21-22
    2.2.4 直扩系统的同步  22-23
    2.2.5 直扩系统的性能  23
  2.3 正交频分复用理论  23-27
    2.3.1 OFDM系统原理和基本模型  23-25
    2.3.2 OFDM系统关键技术  25-27
第3章系统的设计与实现  27-57
  3.1 系统总体设计  27-29
    3.1.1 术语  27-28
    3.1.2 系统总体结构  28-29
  3.2 通信协议的设计  29-48
    3.2.1 物理层协议  29-33
      3.2.1.1 正交频分复用(OFDM)算法的设计  30-31
      3.2.1.2 直接序列扩频(DSSS)算法的设计  31-32
      3.2.1.3 同步算法的实现  32-33
    3.2.2 数据链路层协议  33-40
      3.2.2.1 帧类型  34-35
      3.2.2.2 命令集  35-36
      3.2.2.3 功率、通道和比特分配策略  36-37
      3.2.2.4 通信链路的建立  37-40
      3.2.2.5 通信数据的传递  40
    3.2.3 网络层协议  40-48
      3.2.3.1 数据结构  40-43
      3.2.3.2 帧协议  43-48
  3.3 硬件方案的实现  48-51
    3.3.1 集中器控制块方案  48-49
    3.3.2 载波模块方案  49-51
  3.4 软件方案的实现  51-56
    3.4.1 总体结构  51
    3.4.2 主站软件方案  51-52
    3.4.3 集中器软件方案  52-54
    3.4.4 终端软件方案  54-56
  3.5 小结  56-57
第4章实验分析和结论  57-66
  4.1 实验环境介绍  57-58
    4.1.1 实验环境1  57
    4.1.2 实验环境2  57-58
  4.2 信道特性实验  58-61
    4.2.1 基本情况  58-59
    4.2.2 实验结果  59-61
    4.2.3 结论  61
  4.3 两种同步算法的对比实验  61-64
    4.3.1 基本情况  61
    4.3.2 实验结果  61-63
      4.3.2.1 实验环境1的实验结果  61-62
      4.3.2.2 实验环境2的实验结果  62-63
    4.3.3 结论  63-64
  4.4 与国内主流方案的对比实验  64-66
    4.4.1 基本情况  64
    4.4.2 实验结果  64-65
    4.4.3 结论  65-66
第5章总结与展望  66-68
  5.1 论文总结  66
  5.2 工作展望  66-68
参考文献  68-69
致谢  69-70

基于低压电力线载波通信的用电信息采集系统

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