支持DLMS/COSEM协议的智能电表数据链路层软件设计及测试

摘要

DLMS/COSEM协议体系是在智能电网和自动抄表行业迅猛发展的大环境下，为满足不同抄表设备、系统间的兼容性和多样化的能源信息采集需求，而提出的一种基于面向对象建模的新型抄表系统协议体系。它以良好的互操作性和强大的测量信息扩展能力，取得了广泛的应用，代表了自动抄表系统通信协议的发展方向。但我国对该协议的研究应用起步较晚，为解决国内自动抄表行业面临的通信协议不统一问题，并提升智能电表产品的国际竞争力，亟需设计一种满足DLMS/COSEM协议最新标准的智能电表。
　　本文主要研究DLMS/COSEM体系中，基于HDLC协议改造的DLMS数据链层协议。主要工作有：设计实现该数据链路层协议软件；开发该链路层协议的一致性测试软件。从而为DLMS智能电表的开发工作提供链路层实现范例和一致性测试工具。
　　本文首先对DLMS/COSEM协议体系进行整体介绍。随后，对DLMS数据链路层协议机制进行详细说明。设计了链路层软件的整体架构，包括：帧接收模块、帧处理模块、帧发送模块、上下层接口等。进行了有限状态机的设计，实现了连接管理、长帧分段传输、基于滑动窗口的差错控制与流量控制等机制，完成链路层软件的开发。
　　然后，在分析一致性测试软件需求的基础上，对一致性测试软件进行了模块化设计实现，包括：前端模块、后端模块、前后通道模块、定时器模块等。完成了一致性测试软件开发，并做出了四个方面的功能优化：利用命名通道等技术实现了交互过程可视，利用虚拟物理层简化了测试环境搭建，利用自创的HS脚本语法使测试例添加灵活，通过DLMS链路层模块与后端隔离增强了软件的定制化开发扩展性。
　　最后，利用一致性测试软件对 DLMS链路层软件进行一致性测试，并通过第三方测试平台进行二次验证。测试结果表明，所开发的链路层软件及一致性测试软件运行正确有效。论文工作对DLMS/COSEM智能电表协议开发具有积极的参考价值。

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第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2自动抄表系统的现状

1.3 DLMS/COSEM协议体系介绍

1.4本文的主要工作和内容结构

第二章 DLMS/COSEM的数据链路层协议介绍

2.1协议概述

2.2 MAC帧结构

2.3帧类型

2.4运行机制

2.5小结

第三章 DLMS/COSEM数据链路层协议的实现

3.1需求分析

3.2总体设计方案及外部接口模块的实现

3.3各模块的设计与实现

3.4有限状态机(FSM)的优化实现

3.5小结

第四章 一致性测试软件设计

4.1需求分析

4.2总体框架设计

4.3前端模块

4.4后端模块

4.5高效定时器管理

4.6小结

第五章 实验结果分析及结论

5.1 DLMS数据链路层软件的一致性测试需求及测试环境

5.2一致性测试过程与结果分析

5.3小结

第六章 总结和展望

6.1本文工作总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

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