基于M-Bus的数据采集与传输系统

论文摘要

M-Bus是一种专门用于公共事业仪表的总线结构,相比较国内普遍使用的RS485总线,M-Bus有着很多的优势,诸如在负载能力、拓扑结构、通讯距离以及传输信号抗干扰性等。本论文目标任务是在此总线结构的基础上,完成对终端水表数据的采集和运用ZIGBEE无线传输技术实现远程抄写水表的过程。对终端水表数据的采集的具体内容即是数据采集器的设计。这里主要包含数据发送电路和接收电路的设计。其中,论文中设计的发送电路具有简单,实时性好,成本低,稳定性高等优点。在数据的传输阶段,由于实际条件的限制,没有对实际的终端水表数据进行传输,而是利用实验设备CC2431 ZDK开发套件组成树形ZIGBEE网络,对字符信息进行传输,但不失一般性。同时,通过大量的实验验证了其可行性。在组网的过程中,首先简单介绍了ZIGBEE技术以及ZIGBEE网络的组建方案,归纳了多种ZIGBEE路由算法并选择了符合实际情况的静态路由。由于实验设备的限制,没有足够的终端设备来建立符合实际现场情况的网络拓扑结构。所以,利用NS2对符合实际项目的网络拓扑结构进行仿真分析,得到了很好的效果。由于用户水表数据是自来水公司销售过程中最原始的数据,这个数据的准确度和及时性直接影响了供求双方的利益关系,所以采用ZIGBEE技术来实现对数据的远程传输和保存具有非常高的要求,对功耗的要求也很苛刻。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 系统的整体框架
• 1.4 论文结构及章节安排
• 第二章 M-BUS数据采集
• 2.1 M-BUS数据通信协议
• 2.2 M-BUS数据采集器的设计
• 2.2.1 硬件设计
• 2.2.2 软件设计
• 2.3 MBUS-232电路转换
• 2.4 本章小结
• 第三章 ZIGBEE网络组网方案
• 3.1 组网方案概述
• 3.2 ZIGBEE网络拓扑
• 3.2.1 星形结构
• 3.2.2 网格形结构
• 3.2.3 树形结构
• 3.3 ZIGBEE组网流程
• 3.4 ZIGBEE路由算法
• 3.4.1 树路由算法
• 3.4.2 戴克私德拉算法
• 3.4.3 AODV路由算法及其改进
• 3.4.4 基于能量考虑的路由算法
• 3.5 选择路由算法
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于ZIGBEE的数据传输
• 4.1 硬件平台
• 4.1.1 ZIGBEE开发套件CC2431ZDK
• 4.1.2 协调器、路由器和终端节点
• 4.2 软件平台
• 4.3 ZIGBEE网络的搭建
• 4.3.1 ZIGBEE点对点通信
• 4.3.2 ZIGBEE树形网络通信
• 4.4 本章小结
• 第五章 NS2仿真及可靠性分析
• 5.1 NS2简介
• 5.2 NS2仿真实现
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录Ⅰ: M-BUS数据采集器PCB图
• TOP LAYER
• BOTTOM LAYER
• 附录Ⅱ: 数据采集器串口通信程序
• 作者在研究生期间参与项目和发表论文
• 致谢