本文關(guān)鍵詞：應(yīng)用于遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的智能集中器研制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：從2003年開始,我國北方供暖由按面積收費(fèi)變?yōu)榘礋嵊?jì)費(fèi),而作為熱計(jì)量的唯一儀表,熱量表由于可以直接測量供暖系統(tǒng)中的熱量值,得到了迅速的普及,形成了龐大的熱量表網(wǎng)絡(luò)。對(duì)熱量表的信息進(jìn)行人工讀取、傳遞和管理顯然不切實(shí)際,遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的開發(fā)與完善變得至關(guān)重要。然而,傳統(tǒng)抄表系統(tǒng)中,服務(wù)器擁有唯一抄表權(quán),抄表效率低下；此外,傳統(tǒng)的抄表系統(tǒng)中M-Bus集中器只能傳輸小字節(jié)數(shù)據(jù),嚴(yán)重制約了熱量表數(shù)據(jù)的采集速率。傳統(tǒng)抄表系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足日益龐大的熱量表網(wǎng)絡(luò)的抄表需求。因此,本文提出了一種用于大字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝нh(yuǎn)程抄表系統(tǒng)方案,自主研發(fā)了智能集中器硬件及配套的軟件系統(tǒng),智能集中器通過獲取抄表主動(dòng)權(quán),極大地提高了新型抄表系統(tǒng)的抄表效率。此外,該系統(tǒng)可以傳輸和備份大字節(jié)數(shù)據(jù),增大了系統(tǒng)的傳輸容量,進(jìn)一步增強(qiáng)了抄表系統(tǒng)的通訊能力。本文主要完成了以下工作：(1)智能集中器軟硬件系統(tǒng)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)。智能集中器以單片機(jī)為主控、外部實(shí)時(shí)時(shí)鐘計(jì)時(shí)、SD卡備份大字節(jié)數(shù)據(jù)、GPRS模塊遠(yuǎn)程上傳,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)抄表、定時(shí)存儲(chǔ)抄表數(shù)據(jù)、按時(shí)向服務(wù)器回傳抄表數(shù)據(jù)等功能。此外,智能集中器的電源進(jìn)行了防反插設(shè)計(jì),實(shí)時(shí)時(shí)鐘添加了備份電源。特別針對(duì)GPRS模塊,設(shè)計(jì)了靜電保護(hù)和接口匹配電路,設(shè)計(jì)了心跳機(jī)制以解決GPRS模塊易掉線等難題。(2)智能集中器的大字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)實(shí)時(shí)調(diào)整電路特性的M-Bus主機(jī)模塊,大大提高了智能集中器大字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?降低了其功耗并簡化了其硬件電路。(3)智能集中器的可靠性測試。經(jīng)測試,智能集中器M-Bus主機(jī)端實(shí)現(xiàn)了不少于64個(gè)字節(jié)的大數(shù)據(jù)正常通訊,GPRS模塊掉線后20秒重連、SD卡備份數(shù)據(jù)。采用了智能集中器的新型抄表系統(tǒng)日抄表300萬臺(tái),效率是傳統(tǒng)抄表系統(tǒng)的100倍。
【關(guān)鍵詞】：遠(yuǎn)程抄表 智能集中器 M-Bus主機(jī) GPRS模塊 穩(wěn)定性設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH81
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 智能集中器的研究背景與意義10-16
• 1.1.1 熱量表市場的新形勢10-11
• 1.1.2 遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)介紹11-12
• 1.1.3 傳統(tǒng)透明型遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)及其抄表容量12-14
• 1.1.4 新型非透明遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)及其抄表容量14-16
• 1.2 應(yīng)用于遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的集中器研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.1 應(yīng)用于傳統(tǒng)透明型遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的M-Bus集中器16-17
• 1.2.2 應(yīng)用于新型非透明遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的智能集中器17-18
• 1.3 本文所完成的內(nèi)容18-19
• 1.3.1 課題來源與研究目的18
• 1.3.2 本文所完成的主要內(nèi)容18-19
• 1.4 本章小結(jié)19-20
• 2 智能集中器的硬件設(shè)計(jì)與開發(fā)20-36
• 2.1 硬件方案總體架構(gòu)設(shè)計(jì)21
• 2.2 單片機(jī)硬件資源設(shè)計(jì)21-24
• 2.3 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路的雙電源供電設(shè)計(jì)24-25
• 2.4 存儲(chǔ)模塊的高速接口電路設(shè)計(jì)25-27
• 2.4.1 存儲(chǔ)模塊的小型化設(shè)計(jì)25-26
• 2.4.2 microSD卡的SPI作模式電路圖26-27
• 2.5 GPRS遠(yuǎn)程無線通訊電路設(shè)計(jì)27-33
• 2.5.1 內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議的雙頻GPRS模塊27-28
• 2.5.2 DC/DC降壓電源電路設(shè)計(jì)28-29
• 2.5.3 上電自啟開機(jī)電路設(shè)計(jì)29-30
• 2.5.4 模塊工作狀態(tài)的LED展示電路設(shè)計(jì)30
• 2.5.5 Micro SIM卡接口電路及其防靜電保護(hù)設(shè)計(jì)30-31
• 2.5.6 單片機(jī)與模塊通訊接口電路的可靠性設(shè)計(jì)31-33
• 2.5.7 天線的阻抗匹配設(shè)計(jì)33
• 2.6 LDO降壓電源電路設(shè)計(jì)33-34
• 2.7 本章小結(jié)34-36
• 3 智能集中器的軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)36-59
• 3.1 軟件方案總體架構(gòu)設(shè)計(jì)36
• 3.2 智能集中器的通訊協(xié)議36-40
• 3.2.1 制定通訊協(xié)議36-38
• 3.2.2 運(yùn)用通訊協(xié)議38-40
• 3.3 主函數(shù)main()的外設(shè)初始化設(shè)計(jì)40-44
• 3.3.1 單片機(jī)片內(nèi)硬件資源初始化41-42
• 3.3.2 來自服務(wù)器的命令中斷42-43
• 3.3.3 抄表周期中斷43
• 3.3.4 存儲(chǔ)周期中斷43-44
• 3.3.5 上傳周期中斷44
• 3.4 時(shí)序設(shè)計(jì)microSD卡驅(qū)動(dòng)程序44-50
• 3.4.1 單片機(jī)的SPI時(shí)鐘的極性和相位選擇44-45
• 3.4.2 microSD卡的SPI模式初始化流程圖45-47
• 3.4.3 microSD卡的讀寫數(shù)據(jù)塊的接口設(shè)計(jì)47-50
• 3.5 字符串設(shè)計(jì)GPRS模塊驅(qū)動(dòng)程序50-56
• 3.5.1 GPRS遠(yuǎn)程連接組網(wǎng)方案50
• 3.5.2 AT指令字符串輸出的模塊化設(shè)計(jì)50-53
• 3.5.3 透明模式的TCP/IP連接狀態(tài)圖編程實(shí)現(xiàn)53-55
• 3.5.4 心跳掉線后軟硬件重連的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)55-56
• 3.6 實(shí)時(shí)時(shí)鐘的讀寫日歷時(shí)間的時(shí)序設(shè)計(jì)56-57
• 3.7 本章小結(jié)57-59
• 4 用于大字節(jié)數(shù)據(jù)通訊的M-Bus主機(jī)設(shè)計(jì)59-74
• 4.1 M-Bus總線介紹59-60
• 4.2 傳統(tǒng)非智能M-Bus集中器及其弊端60-65
• 4.2.1 傳統(tǒng)非智能M-Bus集中器介紹60-63
• 4.2.2 傳統(tǒng)非智能M-Bus集中器的弊端63-65
• 4.3 大字節(jié)數(shù)據(jù)通訊M-Bus主機(jī)模塊工作原理65-69
• 4.3.1 升壓電路65-66
• 4.3.2 主機(jī)發(fā)送電路66-67
• 4.3.3 主機(jī)接收電路67-68
• 4.3.4 報(bào)警電路68-69
• 4.4 M-Bus主機(jī)接收電路的軟件設(shè)計(jì)69-73
• 4.4.1 ADC采樣編程69-71
• 4.4.2 PWM模擬DAC71-73
• 4.5 本章小結(jié)73-74
• 5 智能集中器的測試74-81
• 5.1 抄表效率測試74-75
• 5.2 GPRS模塊測試75-76
• 5.2.1 GPRS模塊大字節(jié)數(shù)據(jù)通訊能力測試75-76
• 5.2.2 GPRS模塊掉線重連時(shí)間76
• 5.3 M-Bus主機(jī)測試76-79
• 5.3.1 攜帶多從機(jī)的性能測試76-78
• 5.3.2 大字節(jié)數(shù)據(jù)包的性能測試78-79
• 5.4 microSD卡測試79-80
• 5.4.1 microSD卡備份抄表數(shù)據(jù)測試79-80
• 5.4.2 microSD卡備份配置參數(shù)測試80
• 5.5 本章小結(jié)80-81
• 6 總結(jié)與展望81-83
• 6.1 總結(jié)81-82
• 6.2 展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-86

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：應(yīng)用于遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的智能集中器研制，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：282019