基于扩频通信技术的远程抄表系统

论文摘要

随着现代电子技术的发展,通信技术、计算机网络技术都有了飞速的进步,而二者的结合又将两种技术推广到更多的应用领域。传统的通信网正在逐步发展成为以通信技术为底层支撑,以计算机网络技术为上层应用的新体制网络,这种结构变化趋势影响着其他通信网络,同时为自动抄表系统的实现提供了条件。因此,实现用户仪表的自动抄表已是必然趋势,也是近几年家庭自动化、智能小区研究中的一个热点。分析比较各种通信方案后,结合我国的实际情况,本课题提出一种基于低压电力线载波通信(底层)与无线数据通信GPRS(上层)相结合的远程自动抄表系统,并重点研究设计了底层通信模块。首先从理论上分析了低压电力线通信信道的衰减和干扰特性,并对电力线载波的三种通信方式及其在电力线上传输的优缺点进行了比较。最终选择扩频通信技术作为本系统的底层载波通信方案,在此基础上选择核心芯片——微处理器芯片ATMEGA16L及扩频载波芯片SC1128,并完成了其中采集器、集中器以及通信信道的软硬件设计。最后对抄表过程中的通信网络安全问题进行了分析。本课题的研究表明,基于扩频通信技术的远程抄表系统是可行和有效的,它将代表着抄表系统发展的趋势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 自动抄表系统概述
• 1.1.1 有线信道抄表系统
• 1.1.2 无线信道抄表系统
• 1.1.3 电力线载波抄表系统
• 1.1.4 其它通信方式
• 1.2 国内外自动抄表系统的发展及现状
• 1.3 本课题的意义及研究背景
• 1.4 课题研究的主要内容
• 2 远程抄表系统总体设计方案
• 2.1 系统的整体设计
• 2.2 通信方案分析
• 2.2.1 底层通信方案
• 2.2.2 上层通信方案
• 2.2.3 复合通信方案
• 2.2.4 本系统采用的通信方案
• 2.3 通信协议
• 2.3.1 字节格式
• 2.3.2 数据帧格式
• 3 扩频通信技术
• 3.1 电力线信道特性
• 3.1.1 时变特性
• 3.1.2 阻抗特性
• 3.1.3 衰减特性
• 3.1.4 干扰特性
• 3.2 低压电力线载波通信方式及选择
• 3.2.1 窄带通信
• 3.2.2 扩频通信
• 3.2.3 OFDM的基本原理
• 3.2.4 三种通信方式的比较
• 3.2.5 本文中设计的系统所采用的通信方式
• 3.3 扩频通信技术
• 3.3.1 扩频通信的原理
• 3.3.2 扩频增益和抗干扰容限
• 3.3.3 扩频技术的实现及工作方式
• 4 远程抄表系统软硬件设计
• 4.1 系统的构成
• 4.2 核心器件的选择
• 4.2.1 微控制器的选择
• 4.2.2 电力线载波芯片选择
• 4.3 各个模块工作原理
• 4.3.1 采集器
• 4.3.2 集中器
• 4.3.3 通信模块
• 4.4 软件架构及流程图
• 4.4.1 采集器程序流程
• 4.4.2 集中器程序流程
• 4.4.3 通信软件流程
• 4.5 自动抄表过程中的通信网络安全分析
• 4.5.1 计算机网络安全概述
• 4.5.2 计算机网络安全与自动抄表系统
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 相关领域的技术发展展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文