公共照明远程监控设备的设计和实现

论文摘要

传统的公共照明控制和管理维护手段存在效率低、成本高、无法监控等问题,已经不能适应现代化城市的发展速度。随着社会和科技的不断发展,采用先进的公共照明远程监控系统,具有自动化程度高、运行可靠、使用维护方便等特点,成为各市政府极为关心的市政形象工程。本文在分析比较现存公共照明监控设备功能的基础上,研究了公共照明远程监控系统的工作原理、实现的功能及特点,结合当今社会对公共照明控制管理的要求,针对其中的传统通讯方式存在的不足,借助自动化控制、数据采集系统和当今先进的远程无线通讯技术——GPRS无线通信的方式,设计了一套公共照明远程监控设备。该设备以TI公司的MSP430F149型单片机为主控器,实现对现场接触器状态、电压、电流等开关量和模拟量的检测控制。通过GPRS无线远程通讯的方式与监控中心建立网络连接,接受监控中心的命令,并将检测到的数据通过GPRS无线网络上传到监控中心,并在此基础上制定了一套成熟的通信规约。该设备设计有带LCD的人机接口界面,使用户可以现场更直观地查询公共照明设施的运行状况。另外,对主控器的串口进行了扩展,实现了以电力载波扩频技术为基础的电缆防盗功能和基于DL/T-645规约的远程抄表功能,使用户在监控中心就可以了解到现场状况,及时采取措施解决问题。本文第一章首先简要概述了课题的背景和研究意义、国内外公共照明监控系统的现状和发展及本人的主要工作;第二章在分析各种远程通讯方式的优劣,结合公共照明远程监控系统应具有的功能和设计原则,确定了监控设备的总体设计方案;第三章详细阐述了公共照明远程监控设备的硬件设计;第四章分析了公共照明远程监控设备软件的整体架构及具体实现方法;第五章对监控中心软件的配置方案及实现的功能进行了初步的研究;第六章介绍所设计的公共照明远程监控设备的实现;第七章对本文进行了总结。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 课题产生的背景和研究意义
• 1.2 国内外公共照明监控系统的现状和发展
• 1.3 本人的主要工作
• 第二章 公共照明远程监控设备的总体设计方案
• 2.1 公共照明远程监控系统总体设计方案
• 2.1.1 系统设计所遵循的原则
• 2.1.2 系统的功能设计需求
• 2.1.3 系统的总体设计方案
• 2.2 现有通讯方式的比较和选择
• 2.3 本章小结
• 第三章 公共照明远程监控设备的硬件设计
• 3.1 设备硬件总体构成
• 3.2 微处理器的选择
• 3.3 电源模块的设计
• 3.3.1 12V电源
• 3.3.2 5V及3V电源
• 3.4 外围测控模块的设计
• 3.4.1 人机接口模块
• 3.4.2 开关量采集及控制模块
• 3.4.3 电参量采集模块
• 3.4.4 时钟模块
• 3.4.5 温度采集模块
• 3.5 GPRS通讯模块
• 3.5.1 SIM300模块简介
• 3.5.2 通讯模块硬件设计
• 3.6 通讯模块扩展
• 3.6.1 远程抄表
• 3.6.2 电缆防盗模块
• 3.7 监控设备的硬件抗干扰措施
• 3.8 本章小结
• 第四章 公共照明远程监控设备的软件设计
• 4.1 MSP430的C语言开发调试环境
• 4.2 监控设备的总体软件设计方案
• 4.3 初始化模块中完成的工作
• 4.4 人机接口模块程序设计
• 4.5 开关量控制及采集模块程序设计
• 4.6 电参量采集模块程序设计
• 4.6.1 有功功率和无功功率的计算
• 4.6.2 电压有效值的计算
• 4.6.3 电流有效值的计算
• 4.7 时钟模块程序设计
• 4.8 温度采集模块程序设计
• 4.9 电力抄表功能程序设计
• 4.10 电缆防盗功能程序设计
• 4.11 GPRS通讯程序设计
• 4.11.1 SIM300的AT命令解析
• 4.11.2 GPRS通讯功能的实现
• 4.11.3 GPRS通讯程序的设计
• 4.11.4 远程监控设备与监控中心通讯规约
• 4.12 软件抗干扰措施
• 4.13 本章小结
• 第五章 监控中心配置方案及其实现功能
• 5.1 硬件配置方案
• 5.2 软件开发平台
• 5.3 软件规划配置
• 5.4 监控软件实现的功能
• 5.5 本章小结
• 第六章 公共照明远程监控设备的实现
• 第七章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文