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基于GPRS的远程监控系统在变电站直流融冰系统中的应用研究

作　者: 魏雯
导　师: 刘宇红；李强
学　校: 贵州大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 远程监控 GPRS TCP/IP PPP 嵌入式系统无线通信 μC/OS-II
分类号: TM769
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

2008年1月中旬,我国南方地区遭受了一场历史罕见的持续低温雨雪冰冻灾害,由此引起多条线路断线、多基杆塔倒塌,整个电网解列成多个孤立电网运行。解决线路的覆冰问题,确保电网的稳定运行,成了亟待解决的难点问题。因此,直流融冰技术与远程监控技术相结合,具有重要的理论与现实意义。本文通过对目前远程监控系统可能采用的几种主要的通信方式原理和特点进行比较后,选择了GPRS作为远程监控系统中的通信方式。以220KV站街直流融冰系统数据采集为例,开展了具体的研究和设计。直流融冰系统远程数据采集模块采用高性能的dsPIC30F6011处理器,它的两个串口分别与CMS91和现场监控后台相连,串口使用中断方式。在dsPIC30F6011上移植了μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统,修改了与处理器相关的代码。CMS91驱动、网络协议等模块都以任务的形式存在,由μC/OS-Ⅱ调度运行,任务间使用消息队列通信。为了增强可靠性,传输层采用TCP协议,能够与对方建立一个连接,有重发功能和基本的流控。通过内存管理系统进行协议之间的数据传递,各协议的函数不相互调用,统一由主程序调用,避免单片机堆栈溢出,实现了GPRS通信需要的PPP、IP和UDP协议。但在实际应用中,由于μC/OS-Ⅱ系统函数都是按可重入标准写的,编译不能完全产生可重入代码,代码生成的函数重入性受到限制,因此直接采用MPLAB ICD2在线编译与仿真。利用GPRS进行远程数据传输具有运行成本低、实时性好、可靠性高、不受地域限制等优点。GPRS无线通信网络实现对直流融冰系统的远程实时监测,使变电站综合自动化系统建设及维护成本大大降低,并为电网管理的自动化水平提供了有力的技术手段,因此具有广阔的应用前景。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
第1章前言  6-10
  1.1 课题研究的目的及意义  6
  1.2 现状、水平及发展  6-8
  1.3 内容和方法  8-10
第二章 GPRS的通信原理  10-17
  2.1 引言  10
  2.2 GSM系统结构  10-11
  2.3 GPRS系统结构  11-12
  2.4 GPRS的传输协议平台  12-13
  2.5 GPRS的信令平台  13
  2.6 GPRS的移动性管理功能  13-15
    2.6.1 移动性管理状态  13-14
    2.6.2 GPRS附着程序  14
    2.6.3 GPRS分离程序  14-15
  2.7 GPRS的会话管理功能  15-16
    2.7.1 概述  15
      2.7.1.1 PDP环境  15
      2.7.1.2 PDP状态  15
    2.7.2 移动台发起的分组数据业务  15-16
      2.7.2.1 PDP环境的激活  15-16
      2.7.2.2 PDP环境的撤消  16
  2.8 小结  16-17
第三章 TCP/IP协议原理  17-26
  3.1 引言  17
  3.2 TCP/IP协议的体系结构  17-18
    3.2.1 OSI参考模型  17-18
    3.2.2 TCP/IP协议的参考模型  18
  3.3 PPP协议  18-21
    3.3.1 PPP协议的帧格式  18-19
      3.3.1.1 HDLC帧的格式  18
      3.3.1.2 LCP包的格式  18-19
      3.3.1.3 IP报的格式  19
      3.3.1.4 PAP包的格式  19
      3.3.1.5 IPCP包的格式  19
    3.3.2 PPP协议的阶段划分  19-20
    3.3.3 PPP协议的选项协商  20-21
  3.4 IP协议  21-22
  3.5 UDP协议  22-23
  3.6 TCP协议  23-25
    3.6.1 TCP的数据报格式  23-24
    3.6.2 TCP连接的建立和终止  24
    3.6.3 TCP的流量控制  24-25
  3.7 小结  25-26
第四章基于GPRS的远程监控系统在变电站直流融冰系统中的应用研究  26-49
  4.1 直流融冰系统  26-27
    4.1.1 直流融冰系统原理  26
    4.1.2 直流融冰装置样机研发及应用  26
    4.1.3 25MW直流融冰装置样机  26-27
    4.1.4 直流融冰装置应用  27
  4.2 dsPIC30F6011介绍  27-33
    4.2.1 dsPIC30F6011编程模型  28-30
      4.2.1.1 工作寄存器阵列  29-30
      4.2.1.2 影子寄存器  30
    4.2.2 数据存储器  30-31
    4.2.3 闪存和EEPROM编程  31
    4.2.4 中断  31-32
    4.2.5 时钟  32
    4.2.6 UART  32-33
  4.3 μC/OS-II及其移植  33-35
    4.3.1 μC/OS-II简介  33
    4.3.2 μC/OS-II软件  33-35
  4.4 需传送数据内容  35-38
  4.5 系统的硬件设计  38-44
    4.5.1 外围电路  39-40
    4.5.2 存储器  40-42
    4.5.3 串口  42
    4.5.4 GPRS模块  42-44
      4.5.4.1 CMS91的硬件结构  42
      4.5.4.2 CMS91的软件接口  42-44
  4.6 系统的软件设计  44-48
    4.6.1 处理器的启动代码  44-45
    4.6.2 处理器串口的驱动  45
    4.6.3 任务的分配  45-46
    4.6.4 CMS91的驱动  46
    4.6.5 PPP协议  46-47
    4.6.6 IP协议  47
    4.6.7 TCP协议  47-48
    4.6.8 接收测量数据  48
    4.6.9 控制任务  48
  4.7 小结  48-49
第五章系统测试和结论  49-54
  5.1 测试平台的构建  49
  5.2 传送数据内容  49-50
  5.3 测试目的  50-51
  5.4 测试结果  51-52
  5.5 结论及展望  52-54
    5.5.1 结论  52-53
    5.5.2 展望  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-57
研究生期间参加课题研究工作及论文发表情况  57-59

基于GPRS的远程监控系统在变电站直流融冰系统中的应用研究

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