基于gprs非法用电报警装置的设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

基于gprs非法用电报警装置的设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

成窃电证据不能及时采集，窃电者仍有可趁之机．对于某些内外勾结进行大肆窃电的非法行为，不能得到有效的控制。 从根本上防止窃电行为的发生，只有通过实现基于供电和用电电量平衡的全程实时监测方案来解决，将整个供用电过程透明化使窃电者无机可趁 由于缺乏具体的监测手段，基站用电较难管理，也无法对基站的用电量进行科学系统地监测管理。 因此，研究并建设能适应大 规模基站系统需要的能耗管理系统，对于节能减排的建设和用电的精细化管理具有积极的意义。 研究现状 GPRS 技术的国内外现状 [1] GPRS 是通用分组无线业务 (General Packet Radio Service)的简称，它突破了 GSM网只能提供电路交换的思维方式，只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进石家庄铁道大学毕业设计 2 行部分改造来实现分组交换，这种改造的投入相对来说并不大，但得到的用户数据速率却相当可观。 GPRS(General Packet Radio Service)是一种以全球手机系统 GSM 为基础的数据传输技术，可说是 GSM 的延续。 GPRS 和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包 (Packet)式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。 GPRS 的传输速率可提升至 56 甚至 114Kbps。 而且，因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器，所以连接及传输都会更方便容易。 如此，使用者既可联机上网，参加视讯会议等互动传播，而且在同一个视讯网络上 (VRN)的使用者，甚至可以无需通过拨号上网，而持续与网络连接。 基站的现状及其发展 趋势 基站即公用移动通信基站是 无线电 台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。 移动通信基站的建设是我国移动通信运营商投资的重要部分，移动通信基站的建设一般都是围绕覆盖面、通话质量、投资效益、建设难易、维护方便等要素进行。 随着移动通信网络业务向数据化、分组化方向发展，移动通信基站的发展趋势也必然是宽带化、大 覆盖面建设及 IP 化 [2]。 广义的基站是基站子系统 (BSS， Base Station Subsystem)的简称。 以 GSM 网络为例，包括基站收发信机 (BTS)和基站控制器 (BSC)。 一个基站控制器可以控制十几以至数十个基站收发信机。 而在 WCDMA 等系统中，类似的概念称为 NodeB 和 RNC。 狭义的基站 ， 即公用移动通信基站是 无线电 台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。 无论 2G 还是 3G 基站，都有一些通用的要求，总结起来有八点：性能卓越，包括接收灵敏度、抗干扰能力、极限容量、发射频谱等；投资节省，就是降低综合运营成本，能够充分利用 已有投资，设备投资注重长远收益；基站的容量配置比较灵活，支持多载波技术、大功率功放、多频段；支持的业务更加多样，除了基本业务还能支持一些新的业务，对视频和其 他新的业务支持更加方便；产品的 形态更加丰富，如宏蜂窝基站、微基站，小型基站，室内站和室外站等；设备集成度更高，从射频和基带两方面提高设备的集成度；灵活的部署方式，要选址 /安装方便，共用已有设施，美化环境；另外，升级维护要方便，支持硬件 /软件升级、远程维护管理等。 传统型基站主要提供宏基站和微基站服务。 宏基站容量大、体积大、功率大，适用于大 部分区域；微基站特点是容量小、体积小，小功率型适用于密集地区和室 石家庄铁道大学毕业设计 3 内覆盖，大功率型适用于机房获取困难及偏远地区。 特色型基站包括分布式基站 RRU形式，其特点备受关注，应用前景广阔。 大功率的分布式基站被用于解决大容量问题，小型化基站则主要解决室内覆盖的建网。 另外还有概念型基站微微蜂窝，这主要是解决家庭小区域的覆盖。 从基站的发展趋势来看，主要呈现下面几个特点 [3]： 第一，将呈现开放式模块化的特点，使基站建设可以以 “搭积木 ”的方式进行，能够快速响应，缩短建设时间，同时使维护设备种类减少，降低运维难度，节省运维成本。 微基站将进一步缩小体积，分布式基站则继续强化灵活性，未来将扮演复杂无线环境的应用主角。 第二，基站将能够支持多载波、大容量，具有更高的集成度、更低的功耗、更高的性能。 容量需求变化时只需增加信道板，就可以实现快速平滑扩容，这将成为基站的另一个重要发展趋势。 现在能看到的是 12 个载波的系统，或者搭载更多，一个宏基站加上 RUU 就能够提供更好的覆盖。 第三，高功率效率。 功放部分现在有两种主流实现：一种是 DSP 加 IPTA，其中采用了软件技术，能够更灵活更快地响应市场需求；还有一种方式是采用专用的集成芯片，其优点是集成 芯片能够批量生产，成本和集成度方面比第一种方式更有优势，可以有效降低维护成本，并增强系统的可靠性。 第四， IP 化发展。 如今从核心网到无线接入网再到终端，移动通信网络整体都在向全 IP 方向发展，基站设备和传输也必须注重 IP 化，从而降低从传统的 TDM 网络直接升级为全 IP 网络的风险，保护投资。 第五，一些新的室内覆盖解决方案将面世。 3G 室内业务量特别是多媒体业务量在室内比较多，现在能够统计的结果是 70%左右的业务量是发生在室内的。 此外， 3G对室内覆盖的要求比 2G 要高，因此有必要细分各种室内覆盖的设备市场 ，发展大型、中型和小型室内办公，家庭办公等地区室内覆盖解决方案。 论文研究内容及创新特点 主要研究内容 (1)完成三相电参数数据的采集，包括各相电压电流有效值、各相和合相有功无功功率、各相和合相有功和无功电能、各相和合相功率因数以及电网频率等，计量精度达到 1S。 石家庄铁道大学毕业设计 4 (2)完成蓄电池电压、蓄电池电流的数据采集，电压采集精度达到 ，蓄电池电流精度达到 1mA。 (3)将数据预设定阈值进行比较，判断告警事件发生与否。 告警类型包括市电停电、蓄电池电压欠压、市电端相、市电过压、市电过流。 (4)可通过串口进行本地操作，通过上位机将各种数据从终端中读取出来。 主要创新特点 采用 MSP430F149 作为控制模块的主要部件，外围接有 GPRS 模块，数据采集模块， LED 灯，蓄电池电压电流采集模块，数据存储模块等。 而且如果发生故障或是达到报警阈值就会在 LED 灯上显示出来，以便工作人员检修和维护。 同时MSP430F149 通过串口 UART0 可与上位机相连，直接对其进行各种参数的复制，简单快捷。 该设计实现了对基站电量实时监控的功能，提高了效率，节省财力物力，是一个很实用的设备。 基于 GPRS 的通信 基站用电监测终端具有以下创新点： (1)电压采集一般用电阻分压后供 A/D 采样，本论文采用的继 电 器采集 方案用低成本的方式实现了蓄电池电压高精度采集，也达到了电气隔离和 抗干扰的作用。 (2)采用蓄电池充放电方向来判断市电停电与否。 (3)通信模块选择了华为公司的 GTM900，内置 TCP/IP 协议，大大缩短了项目开发时间。 (4)对通信故障发生后系统自主重连网络的机制进行了改进，不仅实现了可靠重连网络的功能，还大大缩短了重连网络所取消的时间。 (5)在 GPRS 网络正常情况下，由终端发起的通讯都采用 GPRS 方式，由 服务器发起的通讯都采用 SMS 方式；在 GPRS 网络故障情况下，终端通讯方式有 GPRS 方式转为 SMS 方式，每次有发送数据需求时，采用 SMS 发送，待 GPRS 故障恢复后，再启用 GPRS 模式，这样确保了通信的可靠性 [4]。 石家庄铁道大学毕业设计 5 第 2 章 硬件模块理论基础 本章简要介绍 华为公司的 GTM900 模块， MSP430F149 单片机模块及 ATT7022B模块等硬件的技术特点、功能、发展优势等等。 GTM900 系统简介 [4] 产品定位 华为 GTM900 无线模块是一款三频段 GSM/GPRS 无线模块。 它支持标准 的 AT命令及增强 AT 命令，提供丰富的语音和数据业务等功能，是高速数据传输等各种应用的理想解决方案。 同时， GTM900 无线模块也适合在 GT800 的网络下运行。 它提供组呼、广播、私密呼叫、优先级呼叫等丰富的集群功能，是 GT800 各类终端的核心解决方案。 产品外形 GTM900 无线模块的外形规格，如表 21 所示。 表 21 产品外形规格 外形规格 指标 重量 10 g 尺寸（长宽高） mm 36 mm 3 mm（包括屏蔽盒） GTM900 无线模块的物理外形，如图 21 所 示。 图 21 产品物理外形石家庄铁道大学毕业设计 6 产品特性 GTM900 的产品特性如所表 22 示。 表 22 产品特性 产品特性 描述 工作频段 EGSM900/GSM1800 双频 工作频段 GT800单频 GSM850/GSM1900（需要另外选配器件） 最大发射率 EGSM900/GT800 Class4(2W) GSM1800 Class1(1W) 接收灵敏度 102dBm 工作温度 30176。 C ～ +75176。 C 电源电压 ～ （推荐值 ） 工作电流 （空闲模式） 协议 兼容 GSM/GPRS Phase2/2+协议 支持华为 GT800 协议 AT 命令 GSM 标准 AT 命令 AT命令 AT命令 华为扩展的 AT 命令 40PIN FPC 连接器 UART 接口（最大串口速率可达 115200bit/s） 标准 SIM 卡接口（ 3V） 两路模拟音频接口 电源接口 GSC 射频天线连接器 50166。 Έ GSC 射频天线连接器 语音业务 支持 FR、 EFR、 HR 和 AMR 的语音编码 语音业务 支持免提通话，提供回声抑制功能 短消息业务 支持 MO 和 MT 短消息业务 点对点和小区广播 短消息模式支持 TEXT 和 PDU GPRS 数据业务 GPRS CLASS 10 编码方式 CS 1， CS 2， CS 3， CS 4 最高速率可达 支持 PBCCH 石家庄铁道大学毕业设计 7 内嵌 TCP/IP 协议：支持多链接，提供 ACK 应答，提供大容量缓存 电路型数据业务 支持 CSD 数据业务，最高速率可达 支持传真： Group3 ， 支持 USSD 补充业务 来电显示、呼叫转移、呼叫保持、呼叫等待、三方通话等 集群功 能 组呼，广播，私密呼叫等 逻辑框图 GTM900 使用 AT命令集，通过 UART 接口与外部 CPU 通信，主要实现无线发送和接收、基带处理、音频处理等功能。 键盘、 LCD(Liquid Crystal Display)等外部设备由外部 CPU 进行控制。 GTM900 的逻辑框图如图 22 所示。 图 22 逻辑框图 上述实现方式的优点如下： (1)接口简单。 (2)用户能利用各种键盘和 LCD 开发各种类型的终端产品。 产品应用 GTM900 在 Terminal型固定台、 Phone 型固定台、车载台和公用电话、电力无线抄表业务等方面被广泛的应用。 (1)业务演示框图 GTM900 的业务演示框图如图 23 所示。 电源管理单元 程序和数据存储 单元 SIM卡处理单元 串口处理单元 CPU中央处理器 单元 模拟基带处理单元 射频收发 单元 射频信号功率放大单元 音频处理单元 数字基带处理单元 AD/DA转换单元 射频天线开关单元 石家庄铁道大学毕业设计 8 到基站模拟器去的 50欧姆电缆或天线 标准 RS232串口 GSC 接头 3V 电平信号，需作电平转换 的射频电缆 40PIN 的 柔性电缆 图 23 业务演示框图 (2)Terminal 型固定台应用 GTM900 应用于 Terminal 型固定台时，需外接 CPU。 外接 CPU 主要完成对SLIC(Subscriber Line Interface Circuit)芯片的配置以及电源管理、串口通信等功能，其余的功能均由 GTM900 完成。 Terminal 型固定台应用的逻辑框图如图 24 所示 AUDIO 天 线 UART SIM IRDA POWER。