基于低压电力线通信的远程监控系统

论文摘要

近年来,通过配电网实现通信,又称低压电力线载波通信（PLC）越来越引起人们的广泛关注。电力线载波通信的许多优点为电力市场以及相关业务的发展提供了广阔的应用前景。特别是,这种通信方式可以利用现有的深入到千家万户的供电网络,而成为一种易于接入、方便使用且成本低廉的理想选择,因此,利用电力线通信技术构建针对家庭或楼宇的智能监控系统,是一种很有潜力的方案。然而,电力线网络总是处于强噪声环境下工作,电力线的低通特性、频率选择性衰减、网络阻抗的不匹配、信号的反射和折射以及严重的噪声干扰导致的小信噪比（SNR）等都会给电力线通信带来困难。针对这些不利因素,本文从技术角度探讨了窄带电力线通信系统的硬件设计和软件实现。本文研究了窄带电力线通信技术在监控系统中应用的可行性。概要介绍了低压电力线通信技术的理论研究和工业应用现状。结合实测数据,分析了低压电力线信道的低输入阻抗、高噪声、强衰减特性。设计了一个基于通用芯片ARM和DSP的窄带电力线通信系统的硬件平台。在该平台的基础上,实现了基于FSK的调制解调算法。此外,基于LPC2378和uC/OS-II实时操作系统,还构建了嵌入式Web Server,从而实现了基于电力线通信的远程监控系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 低压电力线载波通信的研究概况
• 1.3 论文的主要工作及章节安排
• 2 低压电力线通信信道特性及基本原理
• 2.1 引言
• 2.2 低压配电网阻抗特性分析
• 2.2.1 电压电力线输入阻抗特性的研究概况
• 2.2.2 低压配电网输入阻抗特性的测量及结果分析
• 2.2.3 低压配电网的特性阻抗分析
• 2.2.4 低压配电网的负载阻抗分析
• 2.3 低压配电网噪声的测量与分析
• 2.3.1 低压配电网噪声特性研究概况
• 2.3.2 低压配电网噪声分类及测量结果分析
• 2.4 低压配电网信号衰减特性
• 2.5 低压电力线通信信道模型研究
• 2.6 低压电力线载波通信的基本原理及发展
• 2.7 小结
• 3 窄带电力线载波通信系统的硬件设计
• 3.1 低力线载波通信系统的基本结构
• 3.2 数字信号处理单元
• 3.2.1 LPC2378 简介
• 3.2.2 TMS320F28016 简介
• 3.3 滤波及功率放大单元设计
• 3.4 带通滤波及信号放大电路设计
• 3.5 耦合电路设计
• 3.6 小结
• 4 窄带电力线载波通信系统的软件设计
• 4.1 引言
• 4.2 基于FSK 的调制解调算法的实现
• 4.2.1 基于欠采样的FSK 调制解调算法的基本原理
• 4.2.2 算法实测效果
• 4.3 基于 LPC2378 和 uC/OS-II 的嵌入式 Web Server 设计
• 4.3.1 TCP 连接的建立
• 4.3.2 HTTP 协议的实现
• 4.3.2.1 对请求数据报文的解析
• 4.3.2.2 对应答数据报文的封装
• 4.4 小结
• 5 全文总结
• 5.1 总结
• 5.2 有待进一步研究的工作
• 致谢
• 参考文献