用電信息采集自動(dòng)化是指通過各類智能電網(wǎng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信硬件以及數(shù)據(jù)通信技術(shù),以自動(dòng)化的方式將供電端的用電用戶電能計(jì)量信息進(jìn)行遠(yuǎn)程采集和存儲,為電網(wǎng)運(yùn)維人員提供用電信息分析和管理的功能支持。用電信息采集自動(dòng)化是未來電力行業(yè)的重要發(fā)展趨勢,同時(shí)能夠提高電力企業(yè)的電網(wǎng)運(yùn)維整體效率和管理水平。本文對國網(wǎng)四川供電公司的用電信息采集子系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),通過對用電信息采集自動(dòng)化的發(fā)展動(dòng)態(tài)進(jìn)行整理分析,介紹系統(tǒng)選擇的Modbus通信技術(shù)和Java Web開發(fā)技術(shù)。在此基礎(chǔ)上,通過考察分析系統(tǒng)開發(fā)的基本環(huán)境,提出系統(tǒng)所需實(shí)現(xiàn)的功能主要分為定時(shí)任務(wù)管理、采集質(zhì)量管理、設(shè)備監(jiān)測管理以及手動(dòng)采集管理,并且簡要說明了系統(tǒng)的性能需求。隨后,本文對系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)工作進(jìn)行闡述,介紹系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)原則以及后臺通信結(jié)構(gòu)體系的功能設(shè)計(jì),同時(shí)對系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊以及后臺數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)分析,得到系統(tǒng)的總體技術(shù)方案與框架。按照用電信息采集子系統(tǒng)的技術(shù)方案設(shè)計(jì),本文采用Java Web開發(fā)技術(shù)、嵌入式開發(fā)技術(shù)對系統(tǒng)的上層Web服務(wù)功能以及底層硬件通信功能進(jìn)行了詳細(xì)開發(fā)與實(shí)現(xiàn),并且展示系統(tǒng)的運(yùn)行效果。最后,本文對用電信息... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Modbus協(xié)議技術(shù)模型框架

第二章系統(tǒng)技術(shù)與理論基礎(chǔ)7鏈路層中分為針對基于串行鏈路的服務(wù)器端/客戶端通信鏈路標(biāo)準(zhǔn)和以太網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)[21]。在物理層中，Modbus技術(shù)支持基于RS232以及RS485的標(biāo)準(zhǔn)總線物理通信介質(zhì)，以及以太網(wǎng)的通信鏈路支持。Modbus通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。圖2-2Modbus協(xié)議技術(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在Modbus技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中分為總線環(huán)境下串行鏈路Modbus協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)體系和在TCP/IP通信中的Modbus/TCP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)體系，其中串行鏈路的Modbus協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)主要是通過TIA/EIA568-A技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，并且在GB/T19582-2008國標(biāo)文件中也遵循相同的技術(shù)規(guī)范[27]。在Modbus/TCP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中采用IETF組織發(fā)布的RFC793、RFC791文檔進(jìn)行技術(shù)約束[28]。所以，對于需要處理大量的現(xiàn)場設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用以及控制工具研發(fā)工作，采用Modbus協(xié)議技術(shù)能夠以較小的代價(jià)獲得工業(yè)級的數(shù)據(jù)通信質(zhì)量，同時(shí)在以太網(wǎng)TCP/IP通信標(biāo)準(zhǔn)的支持上也有豐富的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，整體技術(shù)開發(fā)的難度相對自定義的總線通信技術(shù)而言要更低，得到的通信效率更高，能夠提高應(yīng)用的整體效率。2.1.2串行Modbus技術(shù)串行Modbus通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)了工業(yè)總線的現(xiàn)場數(shù)據(jù)通信，采用Slave/Master主從式的數(shù)據(jù)交互模型實(shí)現(xiàn)，物理通信模式通�？蛇xRS485/RS232接口與協(xié)議，每個(gè)Master節(jié)點(diǎn)能夠支持247個(gè)最大Slave通信請求[29]。在實(shí)際應(yīng)用中，串行Modbus協(xié)議通常多采用標(biāo)準(zhǔn)的32接口支持模式。在協(xié)議棧結(jié)構(gòu)方面，通過和目前最常用

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文8的TCP/IPOSI協(xié)議棧結(jié)構(gòu)相比（見圖2-3所示），串行Modbus協(xié)議棧更為簡潔，配合工業(yè)總線物理鏈路，其數(shù)據(jù)交互的質(zhì)量更高，速率更快。圖2-3串行Modbus協(xié)議棧和OSI協(xié)議棧結(jié)構(gòu)對比串行Modbus協(xié)議支持單播通信模式和廣播通信模式兩種方式，其中單播模式實(shí)現(xiàn)了從Master節(jié)點(diǎn)向單個(gè)Slave節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能，在通信過程中采用Modbus功能碼進(jìn)行類型標(biāo)記，Slave的可選地址范圍為[1,247]，Master節(jié)點(diǎn)必須在Slave節(jié)點(diǎn)發(fā)送反饋信息之后才關(guān)閉通信連接[30]。在廣播模式中，Master節(jié)點(diǎn)直接將通信數(shù)據(jù)進(jìn)行廣播發(fā)送，并立即關(guān)閉本次通信連接。所有接收到廣播數(shù)據(jù)的Slave節(jié)點(diǎn)在反饋數(shù)據(jù)過程中，Master節(jié)點(diǎn)采用新連接進(jìn)行接收，并且不需要進(jìn)行功能碼的標(biāo)記處理。典型的串行Modbus協(xié)議棧應(yīng)用層數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。圖2-4串行Modbus協(xié)議應(yīng)用層數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)由于目前可用的工業(yè)級總線類型復(fù)雜，所以在串行Modbus協(xié)議棧中，在其數(shù)據(jù)鏈路層中設(shè)置了ProtocolDataUnit（PDU）單元，在其中對底層的總線類型及物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行屏蔽，向上提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)幀視圖[30]。同時(shí)，在串行Modbus協(xié)議棧的應(yīng)用層數(shù)據(jù)包中定義ApplicationDataUnit（ADU）單元進(jìn)行不同總線網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)的標(biāo)記[31]。因此，在串行Modbus通信的自定義開發(fā)中主要是通過對PDU單元

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