嵌入式智能电表数据集中器的设计与实现

摘要

近年来，由于人们生活水平稳步提高以及电力事业的快速发展，我国工业和城乡居民用电量等数据的抄录工作量也随之急剧增加。由于目前用电设备分布较为分散、用电量数据的抄录难度较大，而且现阶段电力管理部门对用户用电量数据采集工作已不再仅限于将其作为电费征收依据，更重要的是要求能对用电量数据进行实时抄录以实现对电网的运行实时监测和管理，能使得抄录工作能为电力管理部门进行分析决策提供数据支持。然而现阶段我国电力系统中广泛采用的传统抄表方式显然已经很难适应上述诸多复杂的现实要求了。因此在现阶段必须逐步改善我国现有的电能表数据抄录方式，采用较为先进的自动抄表技术来实现电能表数据抄录工作就变得比较迫切。
　　 本文主要进行了电能表自动抄表系统中电能表数据集中器部分的设计与实现工作。在对整个电能表自动抄表系统的组成原理、工作流程特别是对数据集中器部分的工作原理、功能要求及在对现有实现技术进行分析比较的基础上，提出了嵌入式智能电表数据集中器设计方案，并依照方案分别对其软、硬件部分进行细化与实现。在设计中首先明确了数据集中器与系统中上、下行设备的通信方式，系统硬件部分采用ARM9微处理器(基于ARM920T内核的S3C2410X)为核心处理器，对外围接口部件进行适当扩展并设计通过串口与外部的GPRS模块连接实现与上行设备通信；软件部分采用多任务、可移植、可剪裁的嵌入式Linux2.6内核操作系统作为软件平台，制作了交叉编译工具链并对系统的引导程序、操作系统内核以及根文件系统进行了修改和移植；在详细分析了本设计中数据集中器所遵循的上、下行通信协议及规约的基础上对系统应用层软件进行了设计与实现。
　　 最后对本文设计开发过程进行了总结，并对系统下一步需要扩展和改进的工作进行了设计和展望。

目录

文摘

英文文摘

图和附表清单

1 引言

1.1 研究背景

1.2 研究内容

1.3 论文内容安排

2 电能表数据集中器设计方案

2.1 电能表数据集中器简介

2.2 数据集中器的功能设计

2.3 相关知识简介

2.3.1 嵌入式系统简介

2.3.2 GPRS简介

2.3.3 RS-485通信

2.4 系统总体设计方案

2.5 硬件设计方案

2.5.1 处理器选型

2.5.2 硬件结构设计

2.6 软件开发环境搭建与设计方案

2.6.1 操作系统的选择

2.6.2 宿主机开发环境的搭建

2.6.3 交叉编译链的制作

2.6.4 系统软件架构设计

2.7 本章小结

3 硬件设计与实现

3.1 硬件总体结构

3.2 UART模块

3.2 FLASH模块

3.3 SDRAM模块

3.4 网卡模块

3.5 外扩GPRS模块

3.6 本章小结

4 系统软件平台搭建

4.1 操作系统移植

4.1.1 系统Bootloader移植

4.1.2 系统内核移植

4.1.3 根文件系统移植

4.2 设备驱动程序

4.3 本章小结

5 应用程序设计

5.1 系统软件需求分析

5.2 设计遵循规约与协议

5.3 软件设计与实现

5.4 系统工作流程

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 进一步的工作

参考文献

致谢

个人简历

在学期间发表的学术论文与研究成果