基于蓝牙的移动终端剩余电流智能检测系统研究

摘要

剩余电流是指由于电器绝缘涂层的老化而导致接地短路产生的电流，这种电流易引发电气火灾进而造成巨大的生命财产损失。在剩余电流事故频发的广大农村，现有的剩余电流保护装置存在着阈值难以设定、故障点定位困难等问题，给农户的日常生活带来了安全隐患，也极大地威胁到农网可靠、稳定的运行。据此本文研究了一种新型的剩余电流预警保护装置，这种装置将手机智能终端与传统的电流保护装置相结合，通过无线通讯技术可实现剩余电流的监测预警功能。
　　研制的剩余电流预警保护装置包括剩余电流采集器、集中处理器、移动终端监控软件三大部分。其中数据采集器以PIC16F1824单片机为控制核心，根据需求设计制作了相应外围模块电路，实现剩余电流数据的采集及发送。集中处理器以Atmega644p单片机作为控制器，通过ZigBee模块接收台区内所有采集器发送的故障数据并予以整合处理，再通过蓝牙模块将数据发送给手机监控终端。剩余电流采集器与集中处理器之间的通讯网络采用ZigBee无线传输技术，基于IEEE802.15.4底层协议，以DRF1607H模块为控制核心，采用MESH网络拓扑形式，以轮询模式进行数据的交互传输。
　　完成了剩余电流监控终端的软件设计，该软件基于Android平台的蓝牙通讯技术。借助Eclipse开发工具完整设计了软件的注册登录、设备扫描、数据查询以及参数配置等功能，其中注册登录可将农户信息与采集器编号对应，实现故障点自动定位，数据查询可实现按编号定位查询和实时查询，参数配置可调节数据的重发比率以及自设报警阈值。监控软件与数据处理器之间的通讯采用IEEE802.15.1协议，以HC-05芯片为控制核心，通过设置AT指令，以从机状态进行数据传输。
　　在完成了系统的调试、组网、成品加工后进行了实地的检测运行。台区内的实际测试表明剩余电流智能检测装置可以准确地预警故障信息、查询并定位故障点，系统具有组网方便、预警可靠性高、成本低廉等优点。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1研究背景

1．2国内外研究现状

1．3论文研究内容

第2章系统总体设计方案

2．1系统剩余电流检测方案设计

2．1．1剩余电流产生的原因

2．1．2剩余电流检测

2．1．3蓝牙技术

2．1．4 ZigBee通讯设备

2．1．5 ZigBee网络拓扑结构分析与选择

2．2系统设计基本要求

2．3系统总体设计方案

2．4本章小结

第3章剩余电流采集装置的设计与实现

3．1剩余电流采集装置的硬件电路设计

3．1．1总体设计方案

3．1．2主控芯片

3．1．3电源模块及超级电容设计

3．1．4电压采集电路设计

3．1．5电流采集电路设计

3．1．6 ZigBee芯片选型及其控制电路

3．1．7 ICSP下载口

3．1．8剩余电流采集装置PCB底板设计

3．2剩余电流采集器软件设计

3．2．1开发环境简介

3．2．2数据通信协议设计

3．2．3主控芯片软件设计

3．3本章小结

第4章剩余电流数据集中处理器的设计与实现

4．1剩余电流数据集中处理器的硬件电路设计

4．1．1整体设计方案

4．1．2主控芯片的选型与其控制电路的设计

4．1．3电源电路设计

4．1．4 ZigBee模块电路设计

4．1．5蓝牙模块电路设计

4．1．6时钟模块电路设计

4．1．7存储模块电路设计

4．1．8数据集中处理器硬件底板设计

4．2数据集中器软件设计

4．2．1数据存储

4．2．2蓝牙协议

4．2．3主程序设计

4．3本章小结

第5章手机监控终端软件设计

5．1．1 Android程序开发简介

5．1．2 Android蓝牙简介

5．2数据监控软件设计

5．2．1软件UI设计

5．2．2检测程序设计

5．3本章小结

第6章系统测试

6．1剩余电流和电压的标定测试

6．2设备的调试与安装

6．2．1 ZigBee网络组网仿真测试

6．2．2设备实地安装调试

6．3数据监控软件功能测试

6．4本章小结

第7章总结与展望

7．1全文总结

7．2工作展望

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢