基于ZigBee与GPRS的电能管理系统设计

论文摘要

随着城市经济的发展和城镇化建设的逐步推进,对电能进行实时高效地管理是一件迫切的事情。同时,为了提高电力行业的自动化管理水平,电力部门希望对以前的旧系统进行升级改造。另外,城市老居民区的改造、新用户楼和保障房的建设,它们为电能管理领域的技术研究提供了环境和广阔的应用空间。首先,本文针对电能管理系统的发展现状和存在的问题,分析了电能管理系统的总体结构和基本组成元素。同时,本文还对比分析了各种通信技术的特点和应用领域。然后,本文提出了一种基于ZigBee与GPRS的电能管理系统设计方案。一方面针对系统方案中的测量模块、采集器和集中器,进行了硬件电路设计,其中包括电压电流转换电路、计量模块电路、掉电数据保护电路、电源电路等。同时,进行了相应的软件设计。另一方面完成了对ZigBee协议栈的移植、数据传输协议的设计以及管理中心的管理软件设计等。最后,从测量模块精度、ZigBee网络、数据传输可靠性等几个方面对系统进行测试,并进行结果分析。从实际应用角度出发设计的电能管理系统,它集中了微处理器应用技术、计算机控制技术、通信技术等多种技术。它具有远程采集电能表数据,实时查询用户电量,对变电站电能数据进行测量,分析电量使用情况,按时段计费等功能。并且系统具有施工简单、成本低、反应快、易维护等特点。同时,它能够提高电力部门对电能的自动化管理水平,实现实时、高效、准确地管理电能的目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外电能管理系统研究概况
• 1.2.1 国外现状
• 1.2.2 国内现状
• 1.2.3 国内外几种典型的电能管理系统及问题
• 1.3 论文的主要工作
• 第2章 电能管理系统方案研究
• 2.1 电能管理系统概述
• 2.2 系统组成成分
• 2.2.1 数据采集设备
• 2.2.2 数据集中设备
• 2.2.3 管理系统
• 2.2.4 电能表
• 2.2.5 下层网络
• 2.2.6 上层网络
• 2.3 总体设计方案
• 2.4 电能计量基本原理
• 2.5 通信方案
• 2.5.1 ZigBee 无线通信
• 2.5.2 GPRS 通信
• 2.6 方案特点以及优势
• 2.7 本章小结
• 第3章 系统主要模块的硬件设计
• 3.1 测量模块设计
• 3.1.1 电压电流转换电路
• 3.1.2 计量模块电路
• 3.1.3 Zigbee 通信模块
• 3.1.4 电源电路设计
• 3.1.5 掉电数据保护
• 3.2 采集器电路设计
• 3.3 集中器电路设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 电能管理系统的软件设计
• 4.1 软件开发环境
• 4.2 测量模块软件设计
• 4.3 采集器软件设计
• 4.3.1 软件设计方案
• 4.3.2 采集器主程序
• 4.4 集中器软件设计
• 4.4.1 软件设计方案
• 4.4.2 集中器主程序
• 4.5 关键技术
• 4.5.1 ZigBee 协议栈移植
• 4.5.2 任务调度与添加
• 4.5.3 通信协议
• 4.5.4 GPRS 模块通信软件设计
• 4.6 管理软件设计
• 4.6.1 总体设计
• 4.6.2 数据库设计
• 4.6.3 数据库访问技术
• 4.6.4 ADO 编程步骤
• 4.7 本章小结
• 第5章 系统测试及结果分析
• 5.1 硬件测试
• 5.2 测量模块精度测试
• 5.3 ZigBee 网络测试
• 5.4 数据传输可靠性测试
• 5.5 存在的问题及解决方法
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢