基于网络线远程供电系统能量分配管理模块的设计

摘要

2003年6月IEEE正式通过的802.3af标准定义了一种允许网络线在传输数据的同时输送直流电源的技术，即PoE(以太网供电技术)标准。它的提出使通信网络为联网的中小功率设备提供电能成为可能，通过借助常规通信网的布线提供电力供应，能显著简化网络基础设施部署，减少用户布线负担，大大拓展了网络设备部署与应用范围。 近年来基于网络线传输电能的设计目前市场已推出不少，但多数的PoE技术产品系统功率扩展性不高，端口可提供的功率级别有限，在线运行监控范围不广，所以在对网络电能的监控和管理控制策略方面进一步改进提高的空间很大。 本文就基于网络线远程供电系统中电能如何在线智能分配管理的问题进行了深入研究和探讨，提出了功率接口扩展性好，具备智能化电力分配及保护的远程供电系统电能分配管理模块的设计方案。详细阐述了在以AT89C51RD2单片机为核心控制的监控模块中，扩展LCD人机界面、电压电流采样、开关控制、隔离保护、RS485通讯等的硬件设计，并阐述了该监控模块的人机界面设计、控制策略、信号分级处理、信号滤波、通讯等软件设计，提出了在电能监控模块中融合模糊控制技术实现智能化电能分配管理的方案，并给出了监控模块程序的空间复杂度优化和时间复杂度优化方法。课题完成的功能样机证明了所给出设计的可行性和实用性。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题的提出

1.2相关技术背景

1.2.1网络监控管理技术

1.2.2智能控制技术

1.3 PoE技术介绍

1.3.1 PoE供电技术原理

1.3.2 PoE技术的优势

1.3.3 PoE技术发展现状

1.4本文研究内容

第2章远程供电技术监控方案

2.1监控系统的组网方案探讨

2.2基于网络线的远程供电系统方案

2.2.1研究目标和内容

2.2.2 PoE系统性能概述

2.2.3远程供电系统的监控模块功能简介

第3章监控模块的硬件设计

3.1主控芯片

3.1.1 AT89C51RD2单片机控制器

3.1.2 LCD点阵液晶界面

3.1.3监控模块的外部通讯

3.2 PoE供电系统的监测和控制

3.2.1功率分配监测

3.2.2监测信号处理

3.2.3远程供电中对总电流的硬件保护

3.2.4模块设计中的隔离和保护

3.3电能分配管理中的开关控制

3.3.1继电器控制

3.3.2 MOSFET控制

3.4监控模块的CPU复位

3.4.1看门狗及复位电路

3.4.2手动复位

第4章监控模块的软件设计

4.1监控模块的人机界面

4.1.1设计原则

4.1.2界面性能指标

4.2 PoE系统中的模糊控制

4.2.1模糊逻辑控制

4.2.2系统中的模糊控制

4.2.3监控模块模糊控制的实现

4.3监控模块的程序设计

4.3.1监控功能和任务

4.3.2程序流程安排

4.3.3软件中对采样信号的分级检测

4.4信号滤波的软件处理

4.4.1信号滤波方法

4.4.2按键去抖设计

4.5 PoE系统的通讯

4.5.1上位机总监控

4.5.2上下位机通讯

4.5.3串行通讯的波特率设置

4.5.4通讯校验设计

4.6控制程序的优化

4.6.1监控程序的编译语言

4.6.2空间复杂度的优化

4.6.3时间复杂度的优化

第5章总结和展望

5.1总结

5.2展望

附录1监控调试实物图

攻读硕士学位期间发表和录用的论文

参考文献

致谢