基于GPRS的远程电压监测系统研究与设计
|
摘要
随着我国经济的快速发展,改善电能质量已经成为国家政策的重要内容。电压是电能质量的主要指标之一。为了提高电压监测数据的准确性、真实性和完整性,有效地减少管理人员统计和录入数据的时间,加大分析,提高供电电压的管理水平和保证电能质量,本课题设计了一套基于GPRS的远程电压监测系统。
远程电压监测系统按工作过程可分为三大部分,即电压监测终端设备、GPRS无线网络、后台管理系统。本课题首先研究和分析数据采集方法,在现有交流采样理论的基础上提出了改进措施,设计出符合要求远程电压监测系统终端设备。终端设备通过A/D模数转换芯片MAX197实时采集电压信号,单片机AT89C52处理采集到的电压数据并将结果和实时时钟SD2203对应的时间数据通过GPRS模块H7112发送给后台管理系统,同时也将该组数据保存于外部数据存储器AT24C128中。另外还可通过按键和液晶显示器查询采集到的电压数据,同时还可进行参数设置。
本系统中采用GPRS无线网络实现终端设备与后台管理系统之间的通信。通过后台管理系统可同时监测多个现场终端设备,同时后台管理系统将接收到的电压和时间数据信息按照一定的格式(接收到的数据为16进制)分类保存于数据库中,根据需要用户可随时调出、显示、统计、打印、分析接收到的电压和时间数据。以便对稳定性较差的监测点及时制定相应的措施,保证电压稳定。
本文的研究成果为低压配电网实时监测的创新和发展提供了一定的参考。
Along with the economy expeditiousness development of our country, the improvement of electrical energy quality has already been the most important content in the national policy. Voltage is not only one of the most index of electrical energy quality, but also it proves the electrical power system level. In the case of low electrical power automatism management in our country, and in order to improve voltage monitoring data veracity、authenticity、integrality, and reduce the time of making statistics and record data efficiently for administrators, increase the analysis, and raise the management level of power supply voltage efficiently. We designe a set monitor voltage system based on the GPRS, which has actual use value.
By compassion of scheme, requirement and function analysis, we use the GPRS module which has AT commands to control agreement and can achieve remote data transmission. And we compute virtual voltage value based on AC sampling theory that is in existence, and then we design a set monitor voltage system, which can real-time or timing compute values. The RTU terminal unit real time collect voltage signal, which be managed by SCM what can also send data to administer system. In addition, we can use key-press and LCM to setting RTU parameters.
In order to make the data collection be easier, we have developed one monitoring system based on the GPRS remote data transmission network, the system includes lots of RTU terminal unites, what can also save and display and Statistic and analyse data which received from RTU.
This paper research results have laid the good foundation for the innovation and the development of the real time monitor for our country low voltage distribution network.
远程电压监测系统按工作过程可分为三大部分,即电压监测终端设备、GPRS无线网络、后台管理系统。本课题首先研究和分析数据采集方法,在现有交流采样理论的基础上提出了改进措施,设计出符合要求远程电压监测系统终端设备。终端设备通过A/D模数转换芯片MAX197实时采集电压信号,单片机AT89C52处理采集到的电压数据并将结果和实时时钟SD2203对应的时间数据通过GPRS模块H7112发送给后台管理系统,同时也将该组数据保存于外部数据存储器AT24C128中。另外还可通过按键和液晶显示器查询采集到的电压数据,同时还可进行参数设置。
本系统中采用GPRS无线网络实现终端设备与后台管理系统之间的通信。通过后台管理系统可同时监测多个现场终端设备,同时后台管理系统将接收到的电压和时间数据信息按照一定的格式(接收到的数据为16进制)分类保存于数据库中,根据需要用户可随时调出、显示、统计、打印、分析接收到的电压和时间数据。以便对稳定性较差的监测点及时制定相应的措施,保证电压稳定。
本文的研究成果为低压配电网实时监测的创新和发展提供了一定的参考。
Along with the economy expeditiousness development of our country, the improvement of electrical energy quality has already been the most important content in the national policy. Voltage is not only one of the most index of electrical energy quality, but also it proves the electrical power system level. In the case of low electrical power automatism management in our country, and in order to improve voltage monitoring data veracity、authenticity、integrality, and reduce the time of making statistics and record data efficiently for administrators, increase the analysis, and raise the management level of power supply voltage efficiently. We designe a set monitor voltage system based on the GPRS, which has actual use value.
By compassion of scheme, requirement and function analysis, we use the GPRS module which has AT commands to control agreement and can achieve remote data transmission. And we compute virtual voltage value based on AC sampling theory that is in existence, and then we design a set monitor voltage system, which can real-time or timing compute values. The RTU terminal unit real time collect voltage signal, which be managed by SCM what can also send data to administer system. In addition, we can use key-press and LCM to setting RTU parameters.
In order to make the data collection be easier, we have developed one monitoring system based on the GPRS remote data transmission network, the system includes lots of RTU terminal unites, what can also save and display and Statistic and analyse data which received from RTU.
This paper research results have laid the good foundation for the innovation and the development of the real time monitor for our country low voltage distribution network.
引文
[1]孔勇,段峥辉.GSM短信电压监测仪的应用分析.电力设备,2005,6(12):61-63
[2]叶慧萍,李力杭.低压集中抄表系统.农网自动化,2006,234(11):39-40
[3]唐运虞,刘向东,修春波.基于GPS/GPRS/GIS的车辆监控系统的设计[J].计算机系统应用,2004,10:7-9
[4]韩斌杰.GPRS原理及其网络优化[M].北京:机械工业出版社,2003
[5]深圳宏电科技开发有限公司,GPRS无线DDN技术交流,深圳宏电科技开发有限公司,2006
[6]韩晓萍,邵宏强,李佰国.GPRS技术在电力远程抄表系统中的应用.电子测量与仪器学报,2005,19(4):81-84
[7]金福宝,曹军.基于GPRS网络远程抄表系统的设计.电测与仪表,2006,490(43/10):38-41
[8]陈堂,赵祖康,陈星莺,胡大良.配电系统及其自动化技术[M].北京:中国电力出版社.2003
[9]Juan Ventura Agustin,Peng zhang.Performance Evaluation of GSM Handover Traffieina GPRS/GSM Network[J],COMPUTER SOCIETU.
[10]Phone Lin and Yi-Bing Lin,"Channel Allocation for GPRS"[J],IEEE transactions on vehicular technology,Vo.50,No.2,march 2001
[11]刘春玲,阎新堂,孟宪宇.交流电参数的同步采样方法研究.辽宁工学院学报,2004,24(3):18-20
[12]刘海林,杨润生,赵新青.基于锁相环与双A/D的交流采样技术及其应用.计算机测量与控制,2007,15(2):245-247
[13]张红,王诚梅.电力系统常用交流采样方法比较.华北电力技术,1999,(4):25-27
[14]崔学深,郭志忠,杨小青,曹全喜.一种利用微机精确测量电力系统频率和其它电气量的方法.继电器,1999,(4):36-38
[15]史旺旺,陈虹.交流采样的误差分析与补偿.电测与仪表[J],1999,36(10):4-6
[16]王再英,刘淮霞,陈毅静.过程控制系统与仪表[M].北京:机械工业出版社,2006
[17]马淑华,王凤文,张美金.单片机原理与接口技术.北京:北京邮电大学出版社,2005
[18]龚中字,赵开健.看门狗电路的探讨.自动化与仪器仪表,2007,130(2):65、76
[19]赵茂泰.智能仪器原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2004
[20]金峰.智能仪器设计基础[M].北京:清华大学出版社,2005
[21]董建.基于GPRS和单片机的数据采集器.科技创业月刊,2007,2:196-197
[22]深圳兴威帆电子技术有限公司.高精度实时时钟.SD2203AP.http://www.whwave.com.cn
[23]Two-Wire Serial EEPROMsAT24C128.0670Q-SEEPR-05/05
[24]李晓明,李申乾.基于80C196KC单片机的电气参数交流采样技术.湖北电力,2003,27(3):23-25
[25]张新成,李庆亮,吴相林,徐立新.基于GPRS远程数据采集系统的设计与实现.计算机工程与设计,2006,27(7):2561-2563
[26]魏宁,王宇寰,施勇红.基于GPRS无线网络的数据采集系统设计.北京电子科技学院学报,2006,14(4):79-82
[27]鲍卫兵,杜丰,周云水.GPRS在远程抄表终端中应用.浙江工业大学学报,2006,43(4):420-424
[28]+5V-Powered,Multichannel RS-232 Drivers/Receivers.http://www.maxim-ic.com
[29]肖金球.单片机原理与接口技术[M].北京:清华大学出版社,2004
[30]朱勇.单片机原理与应用技术[M].北京:清华大学出版社,2006
[31]深圳宏电科技开发有限公司.移动数据通信行业应用解决方案,深圳宏电科技开发有限公司,2006
[32]S.A.Money.Mieroproeessors in Instrumentation and Control,William Collins Sons&Co.Ltd,1999,:110-113
[33]Jiangtao Xi,JoeF.Chivharo.A New Algorihtm for 1mPorving the Accuacry of Periodic Singal Analysis.IEEE transaction on instrumentation and measuremen,1996,45(4):827-831
[34]刘俊峰,李雪玲.基于单片机的电力监控系统交流采样技术的实现.单片机嵌入式系统应用,2006,6:67-70
[35]Philips Semiconductors.74HC/HCT21 Dual 4-input AND gate.December 1990
[36]林凌 李刚,丁茹,李晓霞.新型单片机接口器件与技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2005
[37]马明建.数据采集与处理技术[M].西安:西安交通大学出版社,2005
[38]周林,殷侠.数据采集与分析技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2005
[39]夏继强,沈德金.单片机实验与实践教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2001
[40]汪晓平,钟军.Visual Basic网络通信协议分析与应用实现[M].北京:人民邮电出版社,2003
[41]仵浩,齐燕杰,宋文超.Visual Basic串口通信工程开发实例导航[M].北京:人民邮电出版社,2003
[42]沈群群,吴智敏,符影杰.GPRS的电网电压/谐波监测管理信息系统的设计.仪表技术,2007,5-8
[43]塞奎春,高春艳,李俊民.Visual Basic工程应用于项目实践[M].北京:机械工业出版社,2004
[44]徐谡,徐立,吴明旺.Visual Basic应用与开发案例教程[M].北京:清华大学出版社,2005
[45]李存斌,郭晓鹏.Visual Basic高级编程及其项目应用开发[M].北京:中国水利水电出版社,2003
[46][美]Mike Gunderloy Joseph L.Jorden.Master SQL Server 2000.北京:电子工业出版社,2001
[47]梁伟,苏瑞.Visual Basic管理信息系统项目开发实践[M].北京:科学出版社,2005
[48]Dinis M,Fernandes J.Provision of Sufficient Transmission Capacity for Broad Band Mobile Multi-media:a Step To Zward 4G IEEE Communication Magazine,2001,39(8):41-46
[49]Smallwood C L.Power Quality Issues Relating to Power Line Carrier Automated Meter Reading Technology.IEEE Rural Electric Power Conference,2001,29(5):11-18
[50]Gregory Smith.Cable Modem Certification.Communication systems design.2000,:23-25
[51]何立民.单片机高级教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2000
[2]叶慧萍,李力杭.低压集中抄表系统.农网自动化,2006,234(11):39-40
[3]唐运虞,刘向东,修春波.基于GPS/GPRS/GIS的车辆监控系统的设计[J].计算机系统应用,2004,10:7-9
[4]韩斌杰.GPRS原理及其网络优化[M].北京:机械工业出版社,2003
[5]深圳宏电科技开发有限公司,GPRS无线DDN技术交流,深圳宏电科技开发有限公司,2006
[6]韩晓萍,邵宏强,李佰国.GPRS技术在电力远程抄表系统中的应用.电子测量与仪器学报,2005,19(4):81-84
[7]金福宝,曹军.基于GPRS网络远程抄表系统的设计.电测与仪表,2006,490(43/10):38-41
[8]陈堂,赵祖康,陈星莺,胡大良.配电系统及其自动化技术[M].北京:中国电力出版社.2003
[9]Juan Ventura Agustin,Peng zhang.Performance Evaluation of GSM Handover Traffieina GPRS/GSM Network[J],COMPUTER SOCIETU.
[10]Phone Lin and Yi-Bing Lin,"Channel Allocation for GPRS"[J],IEEE transactions on vehicular technology,Vo.50,No.2,march 2001
[11]刘春玲,阎新堂,孟宪宇.交流电参数的同步采样方法研究.辽宁工学院学报,2004,24(3):18-20
[12]刘海林,杨润生,赵新青.基于锁相环与双A/D的交流采样技术及其应用.计算机测量与控制,2007,15(2):245-247
[13]张红,王诚梅.电力系统常用交流采样方法比较.华北电力技术,1999,(4):25-27
[14]崔学深,郭志忠,杨小青,曹全喜.一种利用微机精确测量电力系统频率和其它电气量的方法.继电器,1999,(4):36-38
[15]史旺旺,陈虹.交流采样的误差分析与补偿.电测与仪表[J],1999,36(10):4-6
[16]王再英,刘淮霞,陈毅静.过程控制系统与仪表[M].北京:机械工业出版社,2006
[17]马淑华,王凤文,张美金.单片机原理与接口技术.北京:北京邮电大学出版社,2005
[18]龚中字,赵开健.看门狗电路的探讨.自动化与仪器仪表,2007,130(2):65、76
[19]赵茂泰.智能仪器原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2004
[20]金峰.智能仪器设计基础[M].北京:清华大学出版社,2005
[21]董建.基于GPRS和单片机的数据采集器.科技创业月刊,2007,2:196-197
[22]深圳兴威帆电子技术有限公司.高精度实时时钟.SD2203AP.http://www.whwave.com.cn
[23]Two-Wire Serial EEPROMsAT24C128.0670Q-SEEPR-05/05
[24]李晓明,李申乾.基于80C196KC单片机的电气参数交流采样技术.湖北电力,2003,27(3):23-25
[25]张新成,李庆亮,吴相林,徐立新.基于GPRS远程数据采集系统的设计与实现.计算机工程与设计,2006,27(7):2561-2563
[26]魏宁,王宇寰,施勇红.基于GPRS无线网络的数据采集系统设计.北京电子科技学院学报,2006,14(4):79-82
[27]鲍卫兵,杜丰,周云水.GPRS在远程抄表终端中应用.浙江工业大学学报,2006,43(4):420-424
[28]+5V-Powered,Multichannel RS-232 Drivers/Receivers.http://www.maxim-ic.com
[29]肖金球.单片机原理与接口技术[M].北京:清华大学出版社,2004
[30]朱勇.单片机原理与应用技术[M].北京:清华大学出版社,2006
[31]深圳宏电科技开发有限公司.移动数据通信行业应用解决方案,深圳宏电科技开发有限公司,2006
[32]S.A.Money.Mieroproeessors in Instrumentation and Control,William Collins Sons&Co.Ltd,1999,:110-113
[33]Jiangtao Xi,JoeF.Chivharo.A New Algorihtm for 1mPorving the Accuacry of Periodic Singal Analysis.IEEE transaction on instrumentation and measuremen,1996,45(4):827-831
[34]刘俊峰,李雪玲.基于单片机的电力监控系统交流采样技术的实现.单片机嵌入式系统应用,2006,6:67-70
[35]Philips Semiconductors.74HC/HCT21 Dual 4-input AND gate.December 1990
[36]林凌 李刚,丁茹,李晓霞.新型单片机接口器件与技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2005
[37]马明建.数据采集与处理技术[M].西安:西安交通大学出版社,2005
[38]周林,殷侠.数据采集与分析技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2005
[39]夏继强,沈德金.单片机实验与实践教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2001
[40]汪晓平,钟军.Visual Basic网络通信协议分析与应用实现[M].北京:人民邮电出版社,2003
[41]仵浩,齐燕杰,宋文超.Visual Basic串口通信工程开发实例导航[M].北京:人民邮电出版社,2003
[42]沈群群,吴智敏,符影杰.GPRS的电网电压/谐波监测管理信息系统的设计.仪表技术,2007,5-8
[43]塞奎春,高春艳,李俊民.Visual Basic工程应用于项目实践[M].北京:机械工业出版社,2004
[44]徐谡,徐立,吴明旺.Visual Basic应用与开发案例教程[M].北京:清华大学出版社,2005
[45]李存斌,郭晓鹏.Visual Basic高级编程及其项目应用开发[M].北京:中国水利水电出版社,2003
[46][美]Mike Gunderloy Joseph L.Jorden.Master SQL Server 2000.北京:电子工业出版社,2001
[47]梁伟,苏瑞.Visual Basic管理信息系统项目开发实践[M].北京:科学出版社,2005
[48]Dinis M,Fernandes J.Provision of Sufficient Transmission Capacity for Broad Band Mobile Multi-media:a Step To Zward 4G IEEE Communication Magazine,2001,39(8):41-46
[49]Smallwood C L.Power Quality Issues Relating to Power Line Carrier Automated Meter Reading Technology.IEEE Rural Electric Power Conference,2001,29(5):11-18
[50]Gregory Smith.Cable Modem Certification.Communication systems design.2000,:23-25
[51]何立民.单片机高级教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2000