基于GPRS网络的燃料电池备用电源监控系统的设计与实现

摘要

燃料电池通讯基站备用电源是近几年燃料电池应用方面的热点，相对于传统铅酸蓄电池通讯基站备用电源有着零污染、效率高、供电时间长、寿命长、重量轻等诸多优点。很多通讯基站处于偏远地区，没有人员职守，因此燃料电池备用电源的远程监控系统成为燃料电池备用电源系统中不可缺少的一部分。本文介绍了基于GPRS网络的燃料电池备用电源远程监控系统的设计与实现。其研究内容如下:
　　 分析了监控系统的设计要求，制定了燃料电池备用电源监控系统的总体设计方案。确定了现场监控站、中央服务器和远程监控站之间的网络拓扑结构。制定了现场监控站的总体硬件方案。了解了监控系统设计所需的实时嵌入式计算机系统和GPRS网络通讯技术等关键技术。
　　 介绍了现场监控站的硬件选型和主要外围电路。详述了uC/OS-Ⅱ操作系统在远程监控站硬件平台上的移植过程。着重讲解了SD卡、GPRS模块、MODBUS总线的驱动程序设计。并介绍了FAT32文件系统在SD卡上的移植和应用过程。
　　 设计了现场监控系统的应用层软件，现场监控站中的应用层软件基于uC/OS-Ⅱ操作系统，分为MODBUS总线收发、SD卡数据存储、GPRS数据收发等多个进程，实现了高实时性的多进程程序设计。使用Visual C++在中央服务器中设计了监控数据服务器程序，用C#编写了监控网站的脚本程序，并介绍了使用微软的互联网信息服务(IIS)发布监控网站的详细过程。
　　 在系统设计开发完成后，分别对现场监控器和中央服务器进行了测试，对测试结果进行了分析。并将新版的基于GPRS网络的现场监控器与早期开发的基于有线以太网的现场监控器进行分析比较。
　　 测试结果表明，本文所设计的远程监控系统具有较强的实时性、可靠性和适应性，较好的满足的设计要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 课题研究背景和意义

1．3 国内外研究现状

1．4 主要研究内容

第2章 远程监控系统总体方案设计

2．1 PEMFC燃料电池备用电源系统描述

2．2 燃料电池监控系统总体方案

2．2．1 监控系统总体功能要求

2．2．2 监控系统整体结构

2．2．3 现场监控站硬件结构

2．2．4 监控系统软件结构

2．3 燃料电池监控系统的关键技术

2．3．1 实时嵌入式计算机系统

2．3．2 GPRS网络通讯技术

2．4 本章小结

第3章 现场监控站硬件设计和操作系统中间层移植

3．1 现场监控站硬件电路设计

3．1．1 CPU选型及其外围供电电路

3．1．2 GPRS通讯模块

3．1．3 MODBUS总线

3．1．4 SD存储卡电路

3．2 uC／OS-Ⅱ操作系统的移植

3．2．1 移植uC／OS-Ⅱ所需的基本要求

3．2．2 OS-CPU．H文件的修改

3．2．3 OS_CPU_A．ASM文件的修改

3．2．4 OS_CPU_C．C文件的修改

3．3 操作系统所需驱动程序的设计

3．3．1 SD卡驱动程序设计

3．3．2 GPRS模块驱动程序设计

3．3．3 MODBUS驱动程序设计

3．4 FAT32文件系统的移植

3．5 本章小结

第4章 燃料电池远程监控系统应用层软件设计

4．1 现场监控站应用层软件设计

4．1．1 操作系统层面的进程分配

4．1．2 MODBUS总线数据发送、问询进程和接受进程的设计

4．1．3 SD卡数据存储进程

4．1．4 GPRS数据发送进程和接收进程

4．2 监控数据通讯服务器程序设计

4．2．1 监控数据服务程序的主要功能

4．2．2 监控数据服务器关键模块

4．3 监控网站脚本程序的设计与发布

4．3．1 WEB服务器脚本功能需求及其总体结构

4．3．2 WEB监控网站的发布

4．4 本章小结

第5章 系统测试与实验结果分析

5．1 现场监控器测试与比较分析

5．2 中央服务器程序测试及改进

5．3 本章小结

第6章 全文总结及展望

6．1 全文工作总结

6．2 展望

致谢

参考文献