学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

短距离无线通信技术在抄表系统中的应用

作　者: 王富斌
导　师: 徐建政
学　校: 山东大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 抄表系统短距离无线无线芯片路由协议
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 371次
引　用: 9次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着国民经济的快速发展,各种工业的、民用的仪表得到了日益广泛的应用,在地域上的分布也越来越分散。原始的采取人工抄表的方式即耗费大量的人力物力,又无法避免手工抄写和计算带来的差错,且对数据的分析处理也严重滞后,不利于及时发现问题、解决问题;而自动抄表方式则是新兴的、先进的抄表方式,融合了当今最先进的计算机和通信技术,能够降低设备成本、节约人力资源、提高可靠性、准确性和抄表效率,越来越受到用户的欢迎。由于电力系统的现场情况十分复杂,单独依靠某一种通信方式不能满足实际要求,只有综合不同通信方式的特点,取长补短,因地制宜,才能得到适合现场要求的通信模式,因此通信问题是自动抄表系统的关键。近年来,随着现代通信技术、计算机技术等相关技术的的发展,短距离无线通信技术逐渐成熟起来。无线局域网、蓝牙技术、ZigBee技术及移动自组织网络技术、Ad Hoc、无线网格网络(WMN)技术取得了巨大进展。将这种新兴技术用在自动抄表系统当中,可以克服当前各类有线远程自动抄表存在的室外长距离布线、短路、断线、调试和维护困难等缺点。本文简单介绍了自动抄表系统不同通信方式的优缺点;并采用先进的短距离无线通信这种新兴技术,结合其它通信形式来实现远程自动抄表任务;弥补了传统抄表方式的不足,使抄表方式变得更加灵活;本文还介绍了抄表网络的构成和功能,抄表终端的硬件结构、软件结构、通信协议等。本文采用C8051F310单片机作为处理器,以CC1100无线通信芯片作为无线收发器,设计了无线通信模块,并编写了相应的软件,实现了自动抄表的无线收发任务。并根据短距离无线通信的特点,借鉴现在流行的自组织通信技术,设计了一套适合无线抄表的通信路由协议。采用自动中继、自动路由,自组织网络,多跳技术等方法构成数据传输网络,实现特定区域的数据传递;再经由数据集中设备通过GPRS或宽带等构成更大范围的数据传输网络,完成自动抄表任务。实践证明,基于短距离无线通信的抄表系统运行稳定可靠,达到了预期的效果和设计要求,弥补了传统有线方式的缺陷,使得抄表方式的选择更加灵活。同时对加强用电管理和提高电网供电质量起到了积极的作用。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第一章概述  11-17
  1.1 课题研究背景与意义  11-13
  1.2 短距离无线通信简介  13-14
  1.3 本文的主要研究工作  14-17
第二章短距离无线抄表系统的总体设计  17-27
  2.1 自动抄表系统的基本组成  17-18
  2.2 短距离无线自动抄表系统的设计构成  18-20
  2.3 抄表终端的硬件部分设计  20-22
  2.4 抄表终端的软件部分设计  22-24
    2.4.1 终端与主站通信  22-23
    2.4.2 采集器与电表通信  23-24
    2.4.3 采集器与集中器之间的通信  24
  2.5 抄表系统主站软件功能介绍  24-27
第三章无线通信模块的硬件设计  27-39
  3.1 短距离无线通信方案的选择  27
  3.2 几种射频芯片的比较  27-29
  3.3 无线通信模块的硬件设计  29-37
    3.3.1 CC1100的简介  29-31
    3.3.2 C8051F310的简介  31
    3.3.3 SPI简介  31-33
    3.3.4 C8051F310与CC1100的连接设计  33-34
    3.3.5 功放设计  34-35
    3.3.6 功率控制电路  35-36
    3.3.7 其它硬件设计  36-37
  3.4 本章小结  37-39
第四章无线通信模块的软件设计  39-53
  4.1 SPI时序及软件设计  39-41
  4.2 数据包格式  41-43
  4.3 无线通信模块的的初始化配置  43-45
  4.4 CC1100的收发程序程序设计  45-48
    4.4.1 CC1100的状态转换图  45-46
    4.4.2 接收过程  46-47
    4.4.3 发送过程  47-48
  4.5 注意事项和改进措施  48-51
    4.5.1 通信频率  48-50
    4.5.2 信道滤波带宽和信号带宽的设计  50-51
    4.5.3 前向纠错(FEC)和数据白化  51
  4.6 本章小结  51-53
第五章通信协议研究  53-63
  5.1 Ad Hoc和自组网简介  53
  5.2 路由协议  53-54
  5.3 无线抄表网络路由方案  54-60
    5.3.1 路由方案  55-59
    5.3.2 通信问题及解决  59-60
  5.4 底层通信数据及通信可靠性设计  60-61
  5.5 本章小结  61-63
第六章调试和实验  63-67
  6.1 无线通信模块的调试与实验  63-64
    6.1.1 无线通信模块的测试  63
    6.1.2 功能测试  63-64
  6.2 网络调试与实验  64-65
    6.2.1 多点跳传测试  64
    6.2.2 网络试验  64-65
  6.3 现场情况  65-67
第七章结束语  67-69
  7.1 主要结论  67
  7.2 后续研究工作的展望  67-69
附录  69-79
参考文献  79-83
致谢  83-85
攻读学位期间发表的学术论文目录  85-87
学位论文评阅及答辩情况表  87

相似论文

基于LEACH的安全建簇无线传感器网络路由协议研究,TP212.9
基于无线传感器网络的煤矿瓦斯监测系统的研究,TN929.5
基于无线传感器网络的农田环境监测系统路由协议的研究,TN915.04
基于多层WSN结构的非均匀簇路由协议研究,TP212.9
无线传感器网络中基于簇的路由协议研究,TP212.9
基于Ad Hoc网络道路交通安全监控系统高速数据传输的研究,TN929.5
基于QoS优化的无线传感器网络高效路由研究,TP212.9
能量有效的无线传感器网络路由协议研究,TP212.9
多接口多信道无线Mesh网络路由协议研究,TN929.5
一种基于网卡的无线Mesh网络试验床的设计与实现,TN929.5
基于信息交互的无线传感器网络改进LEACH协议研究,TN915.04
道路交通监测无线传感网络通信协议的研究,TP212.9
基于服务强度的VANET服务发现策略与协议研究,TN929.5
基于C/S模式市级电能计量远程抄表系统设计与实现,TM76
车载自组织网络的QoS路由协议研究,TN929.5
基于无线传感器网络LEACH路由协议的数据融合算法研究,TP212.9;TN929.5
基于拓扑控制的无线传感器网络能量有效分簇路由协议的研究,TP212.9
机场跑道温度监控系统的设计与实现,TP277
基于ZigBee的自动抄表系统的设计,TP212.9;TP274
基于Internet的远程水表抄表系统的设计与实现,TP274.2
无线传感器网络路由协议研究,TN915.04