基于WIA的工业用户分布式计量系统的设计

摘要

对分布式电能计量系统的研究对于智能电网的实现具有重要的积极意义，可以方便高效地实现用电数据的计量和管理，为电力用户用电信息化和自动化提供了技术支撑。本文设计的分布式电能计量系统，基于WIA技术，面向工业用户，在系统需求分析的基础上，本文主要进行了分布式电能计量系统的硬件设计和路由策略设计。
　　本文首先对工业用户分布式电能计量系统进行了硬件设计，搭建了对工业用户进行电能计量的硬件平台，包括四个部分:整体架构设计、总体计量模块设计、分布式计量模块设计和WIA网关模块设计。总体计量模块以STM32F103芯片为控制核心，在核心电路设计的同时也设计了外围电路设计，主要有WIA通信电路、供电电路、显示电路和存储电路，其中WIA通信电路选取Si4432芯片作为无线收发芯片。分布式计量模块以STC89C52单片机为核心，采用ATT7022B作为计量芯片，主要对计量电路、WIA通信电路、供电和存储电路进行了设计。WIA网关模块主要以S3C6410嵌入式微处理器为核心，实现了WIA到3G网络的转换。
　　本文为基于WIA的工业用户分布式计量系统设计了路由策略。首先本文阐述了设计的思路和设计原则，然后本文从表驱动路由和按需驱动路由两大类型路由出发，分析比较了mesh网络的路由策略。最后本文从系统的特点和需求出发，选择了以mesh网络路由协议为基础进行改进的路由设计思路，采用了DSDV-CGSR二层路由相结合的方式，对路由策略的路由发现、路由选择、路由维护进行了详细设计，并进行描述。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 无线传感网发展概况

1．2．2 计量系统发展概况

1．3 论文的主要研究内容及文章结构

第2章 分布式计量系统关键技术分析和需求分析

2．1 WIA技术

2．1．1 WIA-PA网络拓扑结构

2．1．2 WIA-PA的协议体系

2．1．3 WIA-PA的关键技术

2．2 无线Mesh网络技术

2．2．1 mesh网络的特点

2．2．2 mesh网络的网络架构

2．2．3 mesh网络的技术优势

2．3 工业用户分布式电畿计量系统需求分析

2．3．1 分布式电能计量系统用例分析

2．3．2 分布式电能计量系统功能分析

2．3．3 分布式电能计量系统服务分析

2．4 本章小结

第3章 工业用户分布式电能计量系统硬件设计

3．1 整体架构设计

3．2 总体计量模块设计

3．2．1 控制芯片选型

3．2．2 WIA通信电路

3．2．3 供电电路

3．2．4 显示电路

3．2．5 存储电路

3．3 分布式计量模块设计

3．3．1 控制芯片

3．3．2 计量芯片

3．3．3 WIA通信电路

3．3．4 供电和存储电路

3．4 WIA网关模块设计

3．4．1 CPU选取

3．4．2 WIA通信电路

3．4．3 USB主机控制器

3．4．4 3G模块

3．5 本章小结

第4章 分布式计量系统的路由策略设计

4．1 设计原则与设计思路

4．2 ad-hoc路由技术分析

4．2．1 表驱动路由策略

4．2．2 按需驱动路由策略

4．2．3 分析结果

4．3 路由设备mesh网络的路由算法描述

4．3．1 簇首节点的选择

4．3．2 路由发现过程

4．3．3 路由维护

4．3．4 路由选择

4．4 仿真验证

4．4．1 仿真环境设置

4．4．2 仿真结果分析

4．4 本章小结

第5章 结论和展望

参考文献

致谢

作者简介