基于DLMS/COSEM的用电信息采集系统集中器设计

摘要

作为智能电网实现“互动化”的关键设施，用电信息采集系统承担着用户侧用电信息的采集管理与高效共享的任务，是智能用电服务体系的基础。集中器是连接用电信息采集系统主站与用户侧智能电表的枢纽设备，具有数据采集/缓存、上行-下行通信路由等功能。针对用电信息采集系统通信协议不一致、设备互操作性差的现状，本文基于国际标准IEC62056规定的DLMS/COSEM规约，设计并开发了一种功能先进、具备较强通用性与互操作性的集中器设备。
　　首先分析了用电信息采集系统集中器的功能需求，规划了集中器的功能配置，并据此设计了集中器的总体技术方案。选择上行通信方式为以太网/GPRS，通信规约为DLMS/COSEM；选择下行通信方式为RS-485/电力线载波，通信规约为DL/T645；硬件/软件平台选择ARM7微控制器+μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统。进而以LPC2478微处理器为主控核心，设计了集中器的硬件，给出了主控制器单元及上行/下行通信单元的电路原理图。然后系统地分析了DLMS/COSEM规约，设计了集中器的逻辑功能结构，构建了面向对象的集中器COSEM模型，给出了各逻辑设备中的典型接口类列表。鉴于以太网和GPRS通信均采用了TCP/IP协议，研究了COSEM应用层在TCP/IP网络上的具体通信实现过程。最后移植了μC/OS-II嵌入式操作系统内核，设计了集中器的应用软件程序，给出了核心软件程序的设计过程。在黑龙江省电能计量中心对所开发的集中器设备样机进行了各项测试，结果表明其达到了预定设计指标。
　　所开发的集中器设备样机已经在哈尔滨市平房区某供电台区投入试用，证明其工作稳定，数据传输准确，性能较佳。本文的研究工作对我国用电信息采集系统建设以及电力企业营销现代化管理具有一定的促进意义。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

第2章 集中器功能与总体方案设计

2.1 引言

2.2 集中器功能设计

2.3 集中器总体方案设计

2.4 本章小结

第3章 集中器核心硬件单元设计

3.1 引言

3.2 主控制器单元

3.2 下行通信单元

3.3 上行通信单元

3.3 本章小结

第4章 集中器COSEM对象模型构建

4.1 引言

4.2 DLMS/COSEM规约分析

4.3 集中器逻辑结构与对象模型

4.4 TCP/IP网络上的COSEM通信

4.5本章小结

第5章 集中器软件设计与整机测试

5.1 引言

5.2 嵌入式操作系统平台构建

5.3 下行通信任务程序设计

5.4 上行通信任务程序设计

5.5 整机测试

5.6 本章小结

结论

参考文献

附录

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致谢

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