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基于ZigBee与GPRS的电能管理系统设计

作　者: 朱慧
导　师: 张宏
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 电能管理系统 ZigBee技术 通用分组无线服务技术 操作系统描述层
分类号: TM73
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着城市经济的发展和城镇化建设的逐步推进,对电能进行实时高效地管理是一件迫切的事情。同时,为了提高电力行业的自动化管理水平,电力部门希望对以前的旧系统进行升级改造。另外,城市老居民区的改造、新用户楼和保障房的建设,它们为电能管理领域的技术研究提供了环境和广阔的应用空间。首先,本文针对电能管理系统的发展现状和存在的问题,分析了电能管理系统的总体结构和基本组成元素。同时,本文还对比分析了各种通信技术的特点和应用领域。然后,本文提出了一种基于ZigBee与GPRS的电能管理系统设计方案。一方面针对系统方案中的测量模块、采集器和集中器,进行了硬件电路设计,其中包括电压电流转换电路、计量模块电路、掉电数据保护电路、电源电路等。同时,进行了相应的软件设计。另一方面完成了对ZigBee协议栈的移植、数据传输协议的设计以及管理中心的管理软件设计等。最后,从测量模块精度、ZigBee网络、数据传输可靠性等几个方面对系统进行测试,并进行结果分析。从实际应用角度出发设计的电能管理系统,它集中了微处理器应用技术、计算机控制技术、通信技术等多种技术。它具有远程采集电能表数据,实时查询用户电量,对变电站电能数据进行测量,分析电量使用情况,按时段计费等功能。并且系统具有施工简单、成本低、反应快、易维护等特点。同时,它能够提高电力部门对电能的自动化管理水平,实现实时、高效、准确地管理电能的目标。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-18
  1.1 课题背景及意义  11-12
  1.2 国内外电能管理系统研究概况  12-16
    1.2.1 国外现状  12
    1.2.2 国内现状  12-13
    1.2.3 国内外几种典型的电能管理系统及问题  13-16
  1.3 论文的主要工作  16-18
第2章 电能管理系统方案研究  18-29
  2.1 电能管理系统概述  18-19
  2.2 系统组成成分  19-23
    2.2.1 数据采集设备  19
    2.2.2 数据集中设备  19-20
    2.2.3 管理系统  20
    2.2.4 电能表  20-21
    2.2.5 下层网络  21-22
    2.2.6 上层网络  22-23
  2.3 总体设计方案  23-25
  2.4 电能计量基本原理  25-27
  2.5 通信方案  27-28
    2.5.1 ZigBee 无线通信  27
    2.5.2 GPRS 通信  27-28
  2.6 方案特点以及优势  28
  2.7 本章小结  28-29
第3章 系统主要模块的硬件设计  29-40
  3.1 测量模块设计  29-36
    3.1.1 电压电流转换电路  30-31
    3.1.2 计量模块电路  31-32
    3.1.3 Zigbee 通信模块  32-34
    3.1.4 电源电路设计  34-35
    3.1.5 掉电数据保护  35-36
  3.2 采集器电路设计  36-38
  3.3 集中器电路设计  38-39
  3.4 本章小结  39-40
第4章 电能管理系统的软件设计  40-62
  4.1 软件开发环境  40
  4.2 测量模块软件设计  40-45
  4.3 采集器软件设计  45-47
    4.3.1 软件设计方案  45-46
    4.3.2 采集器主程序  46-47
  4.4 集中器软件设计  47-49
    4.4.1 软件设计方案  47
    4.4.2 集中器主程序  47-49
  4.5 关键技术  49-57
    4.5.1 ZigBee 协议栈移植  49-52
    4.5.2 任务调度与添加  52-54
    4.5.3 通信协议  54-56
    4.5.4 GPRS 模块通信软件设计  56-57
  4.6 管理软件设计  57-61
    4.6.1 总体设计  57-59
    4.6.2 数据库设计  59-60
    4.6.3 数据库访问技术  60-61
    4.6.4 ADO 编程步骤  61
  4.7 本章小结  61-62
第5章 系统测试及结果分析  62-67
  5.1 硬件测试  62
  5.2 测量模块精度测试  62-64
  5.3 ZigBee 网络测试  64-65
  5.4 数据传输可靠性测试  65-66
  5.5 存在的问题及解决方法  66
  5.6 本章小结  66-67
结论  67-68
参考文献  68-72
攻读硕士学位期间发表的学术论文  72-73
致谢  73

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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 > 电力系统的调度、管理、通信
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