基于GPRS的远程电压监测系统研究与设计

论文摘要

随着我国经济的快速发展,改善电能质量已经成为国家政策的重要内容。电压是电能质量的主要指标之一。为了提高电压监测数据的准确性、真实性和完整性,有效地减少管理人员统计和录入数据的时间,加大分析,提高供电电压的管理水平和保证电能质量,本课题设计了一套基于GPRS的远程电压监测系统。远程电压监测系统按工作过程可分为三大部分,即电压监测终端设备、GPRS无线网络、后台管理系统。本课题首先研究和分析数据采集方法,在现有交流采样理论的基础上提出了改进措施,设计出符合要求远程电压监测系统终端设备。终端设备通过A/D模数转换芯片MAX197实时采集电压信号,单片机AT89C52处理采集到的电压数据并将结果和实时时钟SD2203对应的时间数据通过GPRS模块H7112发送给后台管理系统,同时也将该组数据保存于外部数据存储器AT24C128中。另外还可通过按键和液晶显示器查询采集到的电压数据,同时还可进行参数设置。本系统中采用GPRS无线网络实现终端设备与后台管理系统之间的通信。通过后台管理系统可同时监测多个现场终端设备,同时后台管理系统将接收到的电压和时间数据信息按照一定的格式(接收到的数据为16进制)分类保存于数据库中,根据需要用户可随时调出、显示、统计、打印、分析接收到的电压和时间数据。以便对稳定性较差的监测点及时制定相应的措施,保证电压稳定。本文的研究成果为低压配电网实时监测的创新和发展提供了一定的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外电压监测系统发展状况
• 1.3 课题的主要研究内容及论文的安排
• 1.3.1 本论文的主要研究内容
• 1.3.2 本论文的工作安排
• 2 远程电压监测系统的总体设计
• 2.1 引言
• 2.2 远程电压监测系统功能
• 2.3 远程电压监测系统设计
• 2.4 GPRS系统概述
• 2.4.1 GPRS系统的特点
• 2.4.2 GPRS的应用
• 2.4.3 GPRS的市场前景
• 2.5 远程电压监测系统的通信方案设计
• 2.6 本章小结
• 3 数据采集和相关算法
• 3.1 引言
• 3.2 交流采样技术
• 3.2.1 硬件同步采样
• 3.2.2 软件同步采样
• 3.3 交流采样计算算法分析
• 3.3.1 均方根法
• 3.3.2 全周波付里叶算法
• 3.3.3 递推付里叶算法
• 3.4 系统用到的算法及算法优化措施
• 3.5 仿真分析
• 3.5.1 测量误差与采样点数N的关系
• 3.5.2 测量误差与采样起始点的关系
• 3.6 本章小结
• 4 远程监测系统终端硬件的设计
• 4.1 引言
• 4.2 终端系统的功能要求
• 4.3 单片机系统电路的设计
• 4.3.1 单片机时钟电路与复位电路的设计
• 4.3.2 数据采集电路设计
• 4.3.3 实时时钟电路
• 4.3.4 外部数据存储电路设计
• 4.3.5 液晶显示电路
• 4.3.6 按键的设计
• 4.3.7 单片机与GPRS模块之间通信电路设计
• 4.4 硬件调试
• 4.4.1 晶振及复位电路的调试
• 4.4.2 数据采集电路的调试
• 4.4.3 液晶电路的调试
• 4.4.4 串口通信电路的调试
• 4.5 硬件抗干扰设计
• 4.5.1 滤波设计
• 4.5.2 隔离和屏蔽设计
• 4.5.3 PCB电路板抗干扰设计
• 4.6 本章小结
• 5 远程监测系统终端软件的设计
• 5.1 引言
• 5.2 软件编程语言的选择
• 5.3 单片机系统程序的设计
• 5.3.1 系统程序的组成和组程序的设计
• 5.3.2 数据采集模块子程序
• 5.3.3 实时时钟子程序
• 5.3.4 外部数据存储子程序
• 5.3.5 液晶显示子程序
• 5.3.6 按键子程序
• 5.4 系统通信协议
• 5.4.1 单片机与GPRS模块之间的串行通信
• 5.4.2 单片机与GPRS模块之间的通信程序设计
• 5.4.3 无线通信工作方式
• 5.5 终端系统调试与验证
• 5.5.1 终端系统综合调试
• 5.5.2 终端系统验证
• 5.6 软件抗干扰设计
• 5.6.1 重复功能的设定
• 5.6.2 指令冗余
• 5.6.3 软件看门狗
• 5.7 本章小结
• 6 后台管理系统设计
• 6.1 引言
• 6.2 数据传输
• 6.3 后台管理系统的总体设计
• 6.3.1 后台管理系统的功能要求
• 6.3.2 解决方案的设计
• 6.4 数据库的设计
• 6.4.1 数据库总体介绍
• 6.4.2 数据表的设计
• 6.5 系统模块设计与调试
• 6.5.1 登陆模块
• 6.5.2 系统主窗口
• 6.5.3 终端设备管理
• 6.5.4 数据管理
• 6.6 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 论文的主要工作和成果
• 7.2 论文展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录: 远程电压监测原理图