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M-BUS在智能电网自动抄表AMR系统中的应用研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景

1.1.1 智能电网简介

1.1.2 自动抄表系统简介

1.2 国内外自动抄表技术发展现状

1.2.1 国外自动抄表技术现状

1.2.2 国内自动抄表技术现状

1.3 课题的研究内容

1.4 创新点

第2章 M-BUS仪表总线协议

2.1 M-BUS仪表总线产生背景

2.2 M-BUS仪表总线的拓扑结构和安装参数

2.2.1 M-BUS拓扑特性

2.2.2 M-BUS安装参数

2.3 M-BUS仪表总线结构模型

2.4 M-BUS帧格式

2.5 M-BUS数据传输次序

2.6 M-BUS总线与传统RS-485总线的对比

第3章 系统硬件设计

3.1 M-BUS专用收发器TSS721A

3.1.1 TSS721A芯片介绍

3.1.2 数据传输模式

3.1.3 TSS721A应用电路

3.1.4 TSS721A应用领域

3.2 系统硬件整体设计

3.2.1 智能电表

3.2.2 从机数据采集单元

3.2.3 M-BUS集中器

3.3 从机数据采集单元硬件设计

3.3.1 MSP430F5525电路设计

3.3.2 M-BUS通信电路设计

3.3.3 数据存储电路设计

3.3.4 遥信电路设计

3.3.5 遥控电路设计

3.4 M-BUS集中器硬件设计

3.4.1 供电电源

3.4.2 RS232通信模块

3.4.3 发送模块

3.4.4 接收模块

3.4.5 保护模块

3.5 硬件抗干扰设计

第4章 系统软件设计

4.1 系统软件整体设计

4.1.1 MSP430F5525与上位机的M-BUS通信

4.1.2 MSP430F5525与LPC1766的SPI通信

4.2 主程序设计流程

4.3 各功能模块设计流程

4.3.1 M-BUS收发数据流程

4.3.2 定时器流程

4.3.3 SPI修改地址和波特率流程

4.3.4 SPI查询方式要数据流程

4.3.5 遥信和遥控流程

4.4 软件抗干扰设计

第5章 智能电表数据抄收管理软件

5.1 智能电表数据抄收管理软件设计

5.1.1 程序模块

5.1.2 数据库设计

5.2 智能电表数据抄收管理软件应用

5.2.1 管理员登陆

5.2.2 管理系统

5.2.3 用户管理

5.2.4 智能电表管理

5.2.5 系统维护

5.2.6 报表打印

第6章 总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

学位论文评阅及答辩情况表

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摘要

自动抄表AMR(Automatic Meter Reading)系统是利用当代微机技术、数字通信技术与用户仪表计量技术,集数据采集、计量、处理于一体,将城市居民用水、电、气、热信息加以综合处理的系统,可以减少人工上门抄表的繁杂劳动强度,提高管理部门的工作效率,适应现代用户对缴费的新需求。
   目前,我国仍有部分用户电表及供电数据的抄收需要人工完成,这种传统收取电费的方式工作繁重、效率低、误差大、成本高,数据的统计分析准确率低且滞后,无法实现实时抄表、分时计费、实时监测供电等情况,而且近年来,我国推行“一户一表”和“两网改造”工程,电网中用于贸易结算的电能表迅速增加,这也给电力部门的抄表工作增加了许多难度。电力系统迫切需要电力网络技术支持以便及时准确的获取用电管理、收费管理、电力安全运行等各方面的信息。
   本课题就是在这种背景下,将欧洲新型仪表总线M-BUS(Meter-BUS)及其相关技术应用于智能电网自动抄表AMR系统。M-BUS总线是欧洲标准的两线总线,主要用于消耗类测量仪器诸如热表、水表、电表、煤气表系列。M-BUS总线具有显著的优点,如任意拓扑结构、总线极性可互换、远程供电等。基于M-BUS总线的智能电网自动抄表AMR系统不但抄收准确、性能可靠,而且施工简单、性价比高,具有十分广阔的应用前景。
   论文系统的介绍了M-BUS的总线结构和通信协议,并使用TI(TexasInstruments)公司生产的微处理器MSP430F5525和M-BUS专用收发芯片TSS721A开发出一套智能电网自动抄表系统,主要包括M-BUS从机数据采集单元、RS232转M-BUS集中器和智能电表数据抄收管理软件。M-BUS从机数据采集单元采用32位超低功耗微处理器MSP430F5525,可实现多节点无差错自动数据采集,并加入遥信、遥控等功能,方便特殊状况出现时进行相应处理;RS232转M-BUS集中器可实现1200bit/s~38400bit/s的可变传输速率通信;智能电表数据抄收管理软件主要用来监测智能电表运行状况,工作人员在监控室即可进行全面管理。
   基于M-BUS的智能电网自动抄表系统要在各种工作环境中运行,所以会存在各种外部或者内部噪声干扰。论文详细介绍了系统的抗干扰设计,主要包括硬件抗干扰设计和软件抗干扰设计。
   论文最后对本课题的完成情况做了总结,对基于M-BUS的智能电网自动抄表系统进行了展望。

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