發(fā)布時間：2017-10-28 15:18

  本文關(guān)鍵詞：基于電力線載波通信系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)計

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【摘要】：電力線載波通信(Power Line Communication, PLC)利用現(xiàn)有的電力線網(wǎng)絡(luò)資源,不需要重新布線,大大降低了通信網(wǎng)絡(luò)成本,這種通信方式可將一定區(qū)域內(nèi)的用電設(shè)備組合起來,非常便捷。基于電力線載波通信系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)計,旨在對用電力線網(wǎng)絡(luò)連接的用電設(shè)備進行控制和數(shù)據(jù)采集,并將采集到的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)、公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)共享到云端。根據(jù)功能要求,先設(shè)計硬件電路,后設(shè)計軟件程序。硬件方面,通信網(wǎng)關(guān)以ARM芯片為核心處理器,設(shè)計大容量存儲電路,程序調(diào)試下載接口電路、網(wǎng)絡(luò)通信接口電路、串行通信接口電路、電力線通信接口電路。軟件運行環(huán)境為Linux嵌入式操作系統(tǒng),可提供豐富的底層驅(qū)動程序,降低了開發(fā)難度。通信網(wǎng)關(guān)作為連接云端設(shè)備和控制設(shè)備的橋梁,與云端設(shè)備通信采用兩種方式：(1)以太網(wǎng),通過網(wǎng)線將云端設(shè)備和通信網(wǎng)關(guān)連接起來,采用HTML、CGI技術(shù)與Web服務(wù)器相結(jié)合的方法,實現(xiàn)云端與通信網(wǎng)關(guān)通信。此時系統(tǒng)采用B/S模式,Web界面作為人機界面,Web界面除了與嵌入式Web服務(wù)器進行TCP通信,還有訪問嵌入式SQLite數(shù)據(jù)庫的功能,以方便對歷史數(shù)據(jù)的下載和應(yīng)用。(2)無線網(wǎng),當(dāng)沒有以太網(wǎng)時,通信網(wǎng)關(guān)和云端設(shè)備通過通用分組無線服務(wù)技術(shù)(General Packet Radio Service, GPRS)將數(shù)據(jù)返回給客戶端,客戶端軟件采用的是GPRS供應(yīng)商提供的調(diào)試軟件。通信網(wǎng)關(guān)和控制設(shè)備通信時,采用電力線將二者連接起來,通信網(wǎng)關(guān)控制用電設(shè)備讀取數(shù)據(jù)的指令,先經(jīng)過LDPC編碼、DSSS,通過電力線信道發(fā)送給用電設(shè)備,用電設(shè)備經(jīng)過解擴、解碼之后,采集電表數(shù)據(jù),并將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過LDPC、DSSS,經(jīng)電力線回發(fā)給通信網(wǎng)關(guān),通信網(wǎng)關(guān)采用DSSS解擴與LDPC譯碼相結(jié)合的數(shù)字通信方法對收到的數(shù)據(jù)進行處理,并將數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中,同時可將數(shù)據(jù)返回給云端。論文應(yīng)用Linux嵌入式開發(fā)平臺,實現(xiàn)了通過電力線采集電能表數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)共享至云端設(shè)備的過程,無需布線,可方便快捷的控制用電設(shè)備。
【關(guān)鍵詞】：電力線載波通信 以太網(wǎng) GPRS Linux
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN913.6;TN915.05
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 課題研究背景9-10
• 1.2 電力線載波通信系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀10-11
• 1.3 論文研究意義11
• 1.4 論文內(nèi)容及章節(jié)安排11-13
• 2 系統(tǒng)方案設(shè)計和工作平臺搭建13-25
• 2.1 系統(tǒng)設(shè)計需求13
• 2.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)13-15
• 2.3 軟件開發(fā)平臺搭建15-23
• 2.3.1 安裝虛擬機和Linux系統(tǒng)16
• 2.3.2 嵌入式Linux操作系統(tǒng)的特點16-18
• 2.3.3 移植嵌入式交叉編譯工具18-19
• 2.3.4 移植嵌入式Boa服務(wù)器19-21
• 2.3.5 移植SQLite數(shù)據(jù)庫21-23
• 2.4 硬件開發(fā)平臺搭建23-24
• 2.5 小結(jié)24-25
• 3 硬件電路設(shè)計25-41
• 3.1 CPU芯片選擇26-28
• 3.2 外圍電路28-34
• 3.2.1 存儲電路28-29
• 3.2.2 網(wǎng)絡(luò)電路29-32
• 3.2.3 程序下載電路32-33
• 3.2.4 時鐘電路33
• 3.2.5 指示燈電路和串口電路33-34
• 3.3 RS-485數(shù)據(jù)采集電路34
• 3.4 電源電路34-38
• 3.5 電力線載波通信電路38-39
• 3.6 印刷電路板設(shè)計39-41
• 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計41-56
• 4.1 總體軟件設(shè)計41-43
• 4.2 電力線通信發(fā)送數(shù)據(jù)處理43-47
• 4.2.1 LDPC編碼43-45
• 4.2.2 DSSS擴頻45-46
• 4.2.3 BFSK調(diào)制46-47
• 4.3 電力線通信接收數(shù)據(jù)處理47-51
• 4.3.1 解擴譯碼47-49
• 4.3.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換49-50
• 4.3.3 數(shù)據(jù)存儲50-51
• 4.4 以太網(wǎng)程序設(shè)計51-54
• 4.4.1 實時讀取數(shù)據(jù)52-53
• 4.4.2 歷史數(shù)據(jù)下載53-54
• 4.5 GPRS程序設(shè)計54-56
• 4.5.1 AT指令集54-55
• 4.5.2 GPRS程序設(shè)計流程55-56
• 5 系統(tǒng)功能測試與性能評估56-66
• 5.1 以太網(wǎng)讀取數(shù)據(jù)界面56-58
• 5.1.1 讀取數(shù)據(jù)界面56-58
• 5.1.2 電能表歷史數(shù)據(jù)下載58
• 5.2 GPRS數(shù)據(jù)讀取結(jié)果58-59
• 5.3 系統(tǒng)功耗59-60
• 5.4 系統(tǒng)誤碼率60-63
• 5.5 系統(tǒng)響應(yīng)時間測試63-66
• 結(jié)論66-67
• 參考文獻67-69
• 附錄1 通信網(wǎng)關(guān)的電路布局圖69-70
• 附錄2 通信網(wǎng)關(guān)的電路板實物圖70-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況71-72
• 致謝72-73

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李榮幸;;低壓電力線載波通信技術(shù)在用電信息采集系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J];科技展望;2015年10期

2 陳曉芳;蔡小慶;魯小利;;PLC自動化系統(tǒng)中信息系統(tǒng)的多協(xié)議網(wǎng)關(guān)應(yīng)用[J];電子技術(shù)與軟件工程;2014年04期

3 胡江溢;祝恩國;杜新綱;杜蜀薇;;用電信息采集系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];電力系統(tǒng)自動化;2014年02期

4 申斌;張桂青;汪明;李成棟;;基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居設(shè)計與實現(xiàn)[J];自動化與儀表;2013年02期

5 王寶忠;馬成;;基于CGI技術(shù)的嵌入式動態(tài)Web的研究與實現(xiàn)[J];電子設(shè)計工程;2012年18期

6 邵鵬飛;王U，

本文編號：1108798