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基于M-Bus的热量表数据采集器的设计与实现

作　者: 赵文明
导　师: 邵仙鹤
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: M-Bus 热量表 数据采集器 GPRS 网络接口
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 48次
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内容摘要


随着人们节能意识的提高以及国家相关政策的出台，我国居民供热逐步由按面积收费体制向按实际使用热量收费体制转变。一户一表、按量收费，可以提高用户的节能意识，达到节能的目的。随着一户一表的逐步普及，如何实现数据集中获取和自动抄读成为了新的焦点。两线制总线M-Bus（Meter Bus）是专门针对消费性户用仪表集抄开发的，它采用电压电流调制，具有通信距离长、负载多、不区分正负极、拓扑任意、施工方便等特点。在住建部颁布的《热量表》标准中，明确规定热量表的集抄首选M-Bus接口。本文就基于M-Bus的热量表集中抄表用数据采集器进行了研究，设计出一款价格低廉、数据传输准确、负载能力较强的热量表数据采集器。本文的内容包括如何实现M-Bus总线信号调制和解调，如何实现数据采集器的多应用环境下的可用性，主要的研究工作如下：1、针对市场上M-Bus采集器价格昂贵，种类少，同时考虑带有M-Bus接口的热量表的逐步推广，对M-Bus采集器的需求逐渐增多等问题。本文对M-Bus协议进行研究，分析M-Bus总线调制和解调方式，通过仿真和实验相结合的方式，设计出硬件电路实现M-Bus总线信号的调制和解调；2、针对M-Bus采集器有限的输出功率导致负载能力有限这一问题，考虑采用继电器进行通道切换，多个通路分时使用调制和解调部分电路，有效的增加了采集器的负载能力；3、由于目前M-Bus采集器只起到信号转换的作用，必须配合上位机才能采集从机仪表的数据，如果上位机出现故障，从机数据将会丢失。为此针对采集器的这个弊端，对采集器进行了智能化的设计，实现采集器的自动采集和本地数据存储功能，使得采集器在与上位机出现通信故障的情况下，也可以独立进行数据的采集和本地存储；4、通常采集器需要安装在现场，远离数据中心。针对如何将采集器数据汇总到数据中心的问题，设计了GPRS方式数据远传模块和网络接口模块，实现了多种方式的数据远传。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-12
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状及分析  10-11
  1.3 本课题的研究内容  11-12
第2章 M-Bus 通信原理  12-21
  2.1 M-Bus 通信协议  12-13
  2.2 M-Bus 物理层  13-15
    2.2.1 M-Bus 原理  13
    2.2.2 数据传输的机制  13-14
    2.2.3 终端收发芯片 TSS721  14-15
  2.3 M-Bus 数据链路层  15-17
  2.4 M-Bus 应用层  17-19
  2.5 RS485 总线  19-20
  2.6 本章小结  20-21
第3章 采集器硬件电路设计  21-44
  3.1 采集器模块  21
  3.2 调制解调电路  21-29
    3.2.1 电路仿真  22-24
    3.2.2 硬件电路的设计  24-29
  3.3 采集器智能化设计  29-37
    3.3.1 主控芯片的选择  30-31
    3.3.2 多通道切换电路  31-32
    3.3.3 定时器电路  32-34
    3.3.4 存储器的选择  34-35
    3.3.5 通信接口的设计  35-37
  3.4 数据远传电路  37-42
    3.4.1 GPRS 模块硬件的设计  38-41
    3.4.2 网络接口电路的设计  41-42
  3.5 本章小结  42-44
第4章 采集器软件设计  44-53
  4.1 智能化采集器  44-49
    4.1.1 采集器的通信协议  44-45
    4.1.2 采集器的多通道切换  45-46
    4.1.3 存储器程序和定时器程序  46-49
  4.2 GPRS 模块程序的设计  49-51
  4.3 网络接口模块程序的设计  51-52
  4.4 本章小结  52-53
第5章 测试与分析  53-65
  5.1 采集器负载能力测试  53-58
  5.2 自动采集存储测试  58-61
  5.3 GPRS 模块测试  61-62
  5.4 网络接口模块测试  62-64
  5.5 本章小结  64-65
结论  65-66
参考文献  66-69
攻读学位期间发表的学术论文  69-71
致谢  71-72
附录 1 M-Bus 采集器电路  72-73
附录 2 GPRS 模块电路  73-74
附录 3 网络接口模块电路  74

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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 > 数据收集和处理系统
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