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基于GPRS电网监控系统的研究与开发--上位机系统样本
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l
XXXX学院本科生毕业论文（设计）
基于GPRS电网监控系统的研究与开发--上位机系统
1
2 内 容 摘 要
从实际工程应用角度出发,以计算机串口通信原理为指导, 本文通过对国家电力工业部颁布的多功能电能表的通信规约（DL/T
645-1997）进行分析,介绍了用VB6.0开发电能量数据采集子系统的编程技术,对无线远程抄表系统的方案、系统的组成、硬件的配置、软件设计、工作原理、功能以及技术性能进行了论述。该系统通过下位机（MCU）和无线收发模块（PTR2000）采集、整理数据,通过串口经MODEM模块与上位机通信,供电公司通过上位机（PC机）收集数据,实现GPRS远程无线自动抄表的功能。它代替人工抄表及一连串后续工作,对电能计量数据自动采集、传输和处理,克服了传统人工抄表模式的低效率和不确定性,推进了电能管理现代化的发展进程。还介绍了电能量自动抄表系统的结构和特点,从电能表、采集器和集中器,以及通信信道等方面阐述了电能量自动抄表技术的现状,指出电能量自动抄表技术在电力线载波通信、无线扩频通信、复合通信和自动抄表的安全性等方面的研究热点和发展方向。
关键词
多功能电能表; 通信规约</B>DL/T 645-1997; 上位机(PC) ;
自动抄表系统;GPRS
3 Abstract
This paper,through analyzing
multifunctional ammeter communication protocol(DL/T 645-1997)
promulgating by national electric power industry
department,introduces programme technique about electricity watch
supervise flat foof GPRS data collection subsystem with vb6.0 and
treatises long-distance read meter system project,makeup of the
system, collocation of hardware,software designing,work
principle,function and technic performance.The system collects and
clears up data by MCU and PTR2000,communicates with PC through
serial port by MODEM module.And power supply company uses PC to
collect data,coming ture the function of long-distance nonwire read
meter.It takes place a succession of manual read meter and the
subsequent work,collects automaticly,transmits and deals with the
electric power computation data,overcoming the lower efficiency and
incertitude of the traditional manual read meter module,And boosting
the development of electric power government modernization.This
thesis also introduces the structure and trait of this
system,explains actuality of the automatic reading meter technique
on ammeter,collection ware,concentrator and communication
channels,pointing out the researching hotspot and developing
orientation on electric power line carring wave
communication,nonwire expand frequency communication,compound
communication and the security of automatic reading meter
system
Key words
Multifunctional ammeter; Communication protocol
(DL/T 645-1997); Personal Computer; Automatic Reading Meter
System；GPRS
目 录
内 容 摘
要 II
Abstract III
第1章 绪
论 1
1.1开发背景 1
1.2 功 能 概 述 3
1.3 系 统 特
点 4
1.4 编 写 目 的 4
1.5 意 义 4
第2章
相关技术介绍 6
2.1 Visual Basic概述 6
2.2 Visual Basic
特点 6
2.3 串口通信介绍 6
2.3.1 串口通信原理 6
2.3.2
RS232标准串行电气接口 7
2.3.3
RS-485标准串行电气接口 7
2.3.4串口通信的实现方法 8
2.4
MSComm控件简介 10
2.4.2 MSComm控件的主要属性、事件 11
2.4.3
MSComm控件处理通信的方式 12
2.4.4 MSComm控件属性的详细说明 12
2.5
ACCESS数据库简介 13
2.5.1 引入 Ado
Data控件访问ACCESS数据库 13
2.5.2 控件的主要属性、事件和方法 14
第3章
可行性分析 16
3.1 可行性研究 16
3.1.1 基本要求 16
3.1.2
功能需求 16
3.1.3外部功能 16
3.1.4 具备条件 16
3.1.5
可行性研究的方法 17
3.2 可行性分析 17
3.3 社会因素的可行性 18
3.4
结论 18
第4章 系统总体设计 19
4.1
系统模块图 19
4.2数据库分析与主要表结构 19
4.2.1
数据库分析 19
4.2.2 数据库主要表结构 20
4.3
串口数据采集模块实现 22
4.3.1 模块功能 22
4.3.1
编码设计 22
4.4 权限管理模块实现 33
4.4.1 模块功能 33
4.4.2
代码设计 33
4.5 数据库管理模块实现 34
4.5.1 模块功能 34
4.6.2
代码设计 34
4.6 事件查看模块实现 35
4.6.1 模块功能 35
4.6.2
代码设计 36
4.4 系统主要界面 38
参考文献 43
致
谢 44
综述 45
4 第1章 绪
论
4.1 1.1开发背景
在我国电力工业快速发展的同时,电力体制改革也逐步深入,电力系统自动化和智能型变电设备产业化：加快数字式保护系统和设备的软、硬件产业化,尽快消除高压直流换流站和阀系统控制、调节技术瓶颈；满足电网改造对户内外紧凑型和智能化开关设备的需求；加快改造光纤复合架空地线生产线,大力发展光通信等新型电力系统通信设备；促进一、二次设备生产企业战略重组,提高智能化、系统化和成套设备的市场满足度及服务能力。电力系统商业化运营对电业局的运行和调度水平提出了更高要求,不仅需要准确、准时抄录用电户的用电量,计算线损,做好线路的优化,还需要了解每天的用电曲线,做好负荷预测,为电厂或者电站进行有效的反馈,使其能更有效地制定计划发电。因此,传统的人工抄表的计量方式已经不能满足商业化运营的要求。同时由于电能表的升级换代,电子式电能表(主要有红相,威远等)已经逐步替代掉传统的机械式电能表,这都为自动准确的远程电量测定打下了坚实的基础。
随着现代计算机技术和无线通讯技术的迅猛发展,全面实现用电管理和集中抄表的现代化已成为必然趋势。尤其是在电力线载波抄表,IC卡预付费电表以及红外抄表在实用中遇到不少问题的情况下,无线远程抄表开创一个新的局面.无线抄表在发达国家和地区早已盛行,抄表车在用户电表附近行走一遍,电表的各种数据就抄入抄表车.
电力调度是电力行业最核心的业务之一。电力调度系统由调度中心和调度终端(RTU)两大部分组成。电力调度监控自动化系统,可以通过分散分布的各个远端采集单元RTU采集覆盖密集的电网上的信息,
可实现实时数据的采集、电网实时运行状态的监视与显示、实现远程控制与调节、事故报警、越限/变位报警、数据计算统计、工作信息登录、自动化系统运行状态监视、事故追忆等功能。
电力调度自动化系统帮助调度员及时了解、掌握电力情况,监控电网信息,通过对电力信息的实时掌控可以优化资源调配,更有效地利用和调配有限的电力资源。电力调度自动化系统是帮助电力系统运行调度人员及时掌握电网运行状况,并及时合理地调度系统运行的有力工具,它能大大的提高电网运行的经济效益并极大的减轻调度人员和各分站运行人员的劳动强度。
目前,全国已形成五级调度管理系统。电力调度数据网主要由国家电力调度数据一级网,区域二级网,
省级三级网,地市四级网和县级五级网,覆盖各级调度中心和直调发电厂、变电站。目前一级网基本建成,二、三级网工程正在实施,少数省市已经开始建设四级网。
随着电力调度数据采集系统建设的完成和逐步成熟,电力数据的传输和联网工作成为下一步工作重点。采用GPRS无线数据传输业务能有效地利用电力调度数据网实现实时传输,解决有线通道所无法解决的问题,电力数据通过GPRS移动数据网络传输到控制系统后,进行相应的计算和存储,得到精确的量化的实时,调度员掌握了这样的信息,做出相应的反映。满足电力调度自动化发展的需要。
GPRS是一种新型的移动数据通信业务。GPRS是中国移动在完善优化GPRS网络建设过程中推出的第2.75代通信技术,它在目前GPRS网络的基础上进一步升级了无线接口,使其支持高速补充业务信道,从而可实现高速互联网接入服务。GPRS在传递速率、功能方面较GPRS具有突出的技术优势,特别适合像金融交易、远程监测等行业的通信需求,完全取代过去传统的有线MODEM、X.25、数传电台、短信等通信方式。
GPRS通信方式更适合于电力数据采集业务,以往的电力调度基本上是靠人工方式来进行,采用电话线传送数据或手工抄录,实时性差,费用也不便宜。GPRS无线传输数据有以下优势：
1）GPRS用户可随意分布和移动自己的网点,无需担心线路的维护或有线在移机时导致的通讯中断。建设新的监测点无需进行拉线、埋线等工作。较光纤或专线系统投资较少,设备安装方便。
2）终端价格比较低。与DDN相比,较DTU或DDN专线Modem其终端价格便宜很多。
3）GPRS资费便宜,计费合理。GPRS资费包月比有线电话网络资费还便宜。电力数据采集业务没有大数据量的信息传输,不必要采用资费很高的专线（DDN、帧中继）。GPRS还可根据通信的数据量和提供的服务质量进行计费。在GPRS网中,用户只需与网络建立一次连接,就可长时间的保持这种连接,并只在传输数据时才占用信道并被计费,保持时不占用信道不计费。这样,监测点既不用频繁建立连接,也不必支付传输间隙时的费用。
4）GPRS能最好地支持频繁的、少量突发型数据业务。通信质量稳定可靠,永不掉线。
5）GPRS网络接入速度快,提供了与现有数据网的无缝连接。由于GPRS网本身就是一个分组型数据网,
支持TCP/IP、X.25协议,因此无需经过PSTN等网络的转接,直接与分组数据网（IP网或X.25网）互通,接入速度仅几秒钟,快于电路型数据业务。采用TCP/IP协议,较以前的无线数据网络（集群,双向传呼,GSM短信息）而言,网络接入更加直接方便。
6）覆盖较好。比较很多无线数据网络（集群,双向传呼,CDPD,CDMA）而言,其网络覆盖是比较好的。。在windows平台上针对ARM的编译器已经有当前的主流开发语言之一的vb的支持,使可视化系统系统的软件系统设计如虎添翼。本系统结构框架简单,功能强大。可以仅仅通过更改配置文件或者加入新的采集类命令就能够适应不同地方的电业局的对电表和采集量的不同需求,发展出
自身可裁减的远程采集系统。经过很小的改造,就可以将此系统应用于智能水表等类似的远程数据采集转发的场合,作为一个通用的远程数据终端系统。
4.2 1.2
功 能 概 述
该系统采用目前最流行的数据库开发工具Visual Basic
6.0作为开发工具并结合串口通信控件MScomm。其主要功能模块为
●站点信息管理模块,设置各站点的基础数据。
●实时数据查询模块,各个站点监控数据库的实时察看。
●用户管理模块,设置各个用户的权限,包括文件管理,数据查看,用户管理,系统维护
●事件查看模块,查看数据库操作日志,系统登陆日期,以及,数据处理日志。
●数据库管理模块：对数据库空间进行清理,查看数据库空间情况。
●系统设置模块：设置数据库备份路径、数据库备份频次、操作日期保留天数以及要从哪个串口读取数据等。
4.3 1.3
系 统 特
点
1. 该软件是一款能够在Windows平台上独立应用的软件,安装简单迅速.
2. 本软件每次选择一个设备号,然后选择要发送的命令进行读取数据和写数据操作.
3. 系统运行硬件要求低.可节省客户投入费用。
4. 系统修改方便,可根据不同需求,加入要读取数据和写数据的命令.
5. 系统具有并发性特点,在收到正确的数据或错误的数据之前,系统停留在发送命令之后等待,直到判断变量改变了才进行下一步操作。
6. 用户界面友好、方便客户使用。
4.4 1.4
编 写 目
的
系统开发的总体任务是实现上位机软件与多功能电表之间管理的系统化、规范化和自动化。实现基本的实时数据采集、实时数据处理、实时数据访问、图形数据显示和各种控制的下发,为上层应用提供电网实时数据和数据表示的各种手段。
4.5 1.5
意
义
随着电力自动化系统产品实用化的推进,生产监控、调度、指挥、管理类的自动化应用需求日益实用化、也日益复杂化。应用的复杂化对数据源头要求多样化,数据源的种类多样化、与兄弟系统的互连复杂化,在中间往往还夹带着中国特色的管理性质的内容。在电力系统中,常常需要对众多的变电站设备进行实时监测,大部分监测数据需要实时发送到管理中心的后端服务器进行处理。由于监测点分散,分布范围广,而且大多设置在偏远的地区,通过电话线传送数据往往事倍功半。利用GPRS网络进行无线数据传输,成为电力部门选择的通信手段亮点之一。变电站监测设备将采集到的电力数据和告警信息,通过GPRS网络,及时发送到电力管理部门,可以实现对变电站设备的及时管理,大大提高了工作效率,为电力调度自动化提供了崭新方式。
控制中心间的信息交互已经从以往单纯的转发,向分布式的网络传播进行转化。信息的流向不再是单点单向的,而转变为多点多向的。对分布式的网络多级控制中心间互连依赖大大加强,新一代的系统必须具备良好的接入能力；实现基本的实时数据采集、实时数据处理、实时数据访问、图形数据显示和各种控制的下发,为上层应用提供电网实时数据和数据表示的各种手段。利用自适配通信环境和多平台GUI应用程序接口,提供一个独立于特定的硬件和操作系统的概念简单、功能强大的开发平台。
5 第4章 系统总体设计
5.1 4.1 系统模块图
5.2 4.2数据库分析与主要表结构
5.2.1 4.2.1 数据库分析
5.3 4.4
系统主要界面
系统主界面
图4-1系统主界面
该界面是系统的核心界面,对所有模块的操作都在这里进行.这里可以方便的从下拉框中选择要发送的命令,或者选择旁边的按钮
图4-2登陆界面
该界面用来登陆系统数据库。可以输入用户名1和密码1来进行操作。
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图4-3站点信息设置模块
该模块主要用来设置站点的基本数据
图4-4采集方案设置模块
该模块主要用来设置系统的采集方案
图4-5采集方案设置模块