基于LonWorks现场总线技术和GPRS机房动力监控系统的研究与实现

论文摘要

随着电子技术、计算机技术和通信技术的发展,无线通信技术和现场总线技术也得到了迅猛的发展,把两者结合成为一个必然的趋势。本文正是在这种背景下,结合一个机房的配电系统进行实时监控方面的课题,采用先进的电能计量芯片技术,进行基于LonWorks现场总线技术和GPRS的机房的配电系统研究。 本文通过采用专用的高精度电力参数采集芯片和GPRS无线Modem设计了集三相电力参数测量、数字输入测量、数字输出监控于一体的配电变压器远程网络监控终端。本文从硬件和软件分别阐述其实现过程。 论文第一章从总体上介绍了监控系统的分类以及国内外机房电力监控系统发展的现状,在此基础上提出了应用LonWorks现场总线技术和GPRS网络作为机房电力和实时监控系统的传输媒介。第二章介绍了LonWorks现场总线技术。第三章介绍GPRS通信原理的基础上,并从技术角度出发分析了现阶段采用LonWorks现场总线技术和GPRS技术的优越性。第三章着重介绍了机房配电监控终端硬件设计,特别是高精度电力参数采集芯片及其实际应用。第四章则着重介绍无线Modem模块的功能特性和AT命令集在无线Modem驱动方面和短信方面的具体应用,并结合实际给出了详细的应用例子。第五章介绍了系统通信的连接整体构建。第六章介绍了监控管理单元的上位机和现场节点的通讯实现。最后,本文进行了研究总结,并进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 本系统整体架构
• 1.3 现场总线的发展概况
• 1.4 GPRS网络发展概况
• 1.5 本论文研究的主要内容
• 1.6 特色与创新
• 第二章 LONWORKS现场总线技术及应用
• 2.1 LONWORKS技术的特点
• 2.2 LONWORKS技术核心—神经元（NEURON）芯片
• 2.2.1 Neuron芯片的主要性能特点
• 2.2.2 Neuron芯片的CPU结构
• 2.2.3 Neuron芯片的应用I／O对象
• 2.2.4 Neuron芯片的固件
• 2.3 LONWORKS通信核心—网络变量与显式消息
• 2.3.1 网络变量
• 2.3.2 显式消息
• 2.4 LONWORKS通信协议—LONTALK协议
• 2.4.1 LonTalk的大网络管理
• 2.4.2 LonTalk协议的消息服务类型
• 2.4.3 LonTalk介质访问控制MAC的特点
• 2.5 LONWORKS编程语言—NEURON C语言
• 2.6 LONWORKS开发工具
• 2.6.1 LonBuilder和NodeBuilder
• 2.6.2 LonManager工具
• 第三章 GPRS网络
• 3.1 GPRS网络的优势
• 3.2 GPRS网络结构
• 3.3 GPRS网络协议
• 3.4 中国移动的GPRS网络在实时监控应用的优势
• 第四章 机房电力参数远程监测系统的组成与实现
• 4.1 系统概述
• 4.2 电力参数采集模块的设计和实现
• 4.2.1 三相电力参数采集芯片SA9904B
• 4.2.2 SA9904B外围电路设计
• 4.2.3 电参数处理
• 4.3 GPRS通信模块的设计和实现
• 4.4 实时时间电路
• 4.4.1 DS12887时钟芯片介绍
• 4.4.2 DS12887时钟管脚定义
• 4.5 看门狗模块
• 4.6 LON主控模块的设计和实现
• 第五章 系统通信的构建
• 5.1 系统和LON网的连接
• 5.1.1 系统模块与LON网的连接框图
• 5.1.2 编译Neuron C程序并输出外部接口文件
• 5.1.3 定义网络各组件
• 5.1.4 网络数据检测
• 5.2 系统和GPRS通信连接
• 5.2.1 MC35i常用的AT控制指令
• 5.2.2 GPRS网络参数配置
• 5.2.3 短消息相关指令
• 5.2.4 短消息的发送与接收管理中心IP地址案例
• 第六章 监控中心软件设计
• 6.1 监控管理单元
• 6.2 上位机系统与现场监测节点的通讯
• 6.3 用组态王实现上位机软件的设计
• 6.3.1 组态王（电力版）特点
• 6.3.2 监控中心软件结构设计
• 研究总结
• 有待进一步完善的问题
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论
• 致谢