自动抄表系统集中器仿真软件设计与实现

摘要

随着资源和环境压力的增大，电量的增长和电力新业务的不断增加，传统的人工抄表方式面临着很多困难，这使得自动抄表系统成为一种新趋势。针对现实环境自动抄表系统很难做到大容量的压力测试，本文设计实现基于MODBUS以及DLMS/COSEM协议的自动抄表系统集中器仿真软件。
　　论文主要工作包括:
　　(1)介绍了自动抄表系统的总体结构、通讯方案选择、物理部署及总体工作过程，并对自动抄表系统集中器在该系统的作用进行了分析。详细地分析了自动抄表系统集中器仿真软件所需要的电力抄表协议:MODBUS协议和DLMS/COSEM协议。
　　(2)针对已有自动抄表系统难以支持大容量的压力测试业务问题，进行了需求分析，提出了自动抄表系统集中器仿真软件的逻辑架构、物理部署、各个模块的总体设计方案。
　　(3)实现的主要功能模块，并以集中器仿真软件与主站的交互的数据报文为例，对软件进行了功能测试和性能测试，检验设计的有效性。
　　从实际的应用效果来看，本软件实现了与主站的连接以及数据交互功能，达到了预期效果。同时集中器仿真软件可以模拟大批量的设备对自动抄表系统主站进行压力测试，解决了现实环境中的设备太少无法对自动抄表系统主站进行压力测试的难题。该软件可以模拟DLMS/COSEM协议的报文以及MODBUS协议的报文达到了目前自动抄表系统主流电力抄表的协议要求。

目录

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摘要

图例索引

表格索引

缩略词表

第一章 引言

1．1 研究背景

1．2 发展趋势

1．3 研究现状

1．3．1 电能表现状

1．3．2 采集器和集中器现状

1．3．3 通信信道现状

1．4 课题组织结构

1．5 本章小结

第二章 自动抄表系统概述

2．1 自动抄表系统软件

2．2 通信方案选择

2．3 物理部署

2．4 工作过程

2．4．1 上行信道

2．4．2 下行信道

2．5 集中器

2．6 多功能电表

2．7 本章小结

第三章 通信协议

3．1 MODBUS通信协议简述

3．2 DLMS／COSEM通信协议简述

3．2．1 对象标识系统OBIS

3．2．2 抽象语法语言ASN．1

3．2．3 接口类

3．3 DLMS／COSEM协议通信流程

3．3．1 DLMS／COSEM应用层通信

3．3．2 DLMS／COSEM传输层通信

3．4 通信报文格式

3．4．1 MODBUS报文格式

3．4．2 DLMS报文格式

3．5 报文种类

3．5．1 MODBUS报文种类

3．5．2 DLMS／COSEM报文种类

3．6 本章小结

第四章 仿真软件设计与实现

4．1 集中器仿真软件需求分析

4．2 集中器仿真软件设计

4．2．1 逻辑架构

4．2．2 物理部署

4．2．3 Socket通信原理

4．2．4 客户端／服务端模式设计

4．2．5 仿真软件模块设计

4．2．6 用户界面流程设计

4．2．7 仿真终端流程设计

4．2．8 仿真终端登录流程设计

4．2．9 仿真终端响应主站流程设计

4．2．10 仿真终端心跳流程设计

4．2．11 批量生成终端流程设计

4．2．12 协议处理流程设计

4．2．13 通用模块设计

4．3 集中器仿真软件实现

4．3．1 开发环境

4．3．2 仿真软件总体流程的实现

4．3．3 服务端模块的实现

4．3．4 客户端模块的实现

4．3．5 终端控制模块的实现

4．3．6 终端实体模块的实现

4．3．7 批量生成终端模块的实现

4．3．8 数据产生模块的实现

4．3．9 协议处理模块的实现

4．3．10 多地址端口的实现

4．4 报文实例分析

4．4．1 MODBUS协议报文

4．4．2 DLMS／COSEM协议报文

4．5 本章小结

第五章 系统测试

5．1 功能测试

5．1．1 连接主站测试

5．1．2 建立档案测试

5．1．3 召测数据测试

5．1．4 采集任务测试

5．2 性能测试

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献