《现代计算机网络技术》课程设计报告

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1、软硕1003班张倩倩M201076031华中科技大学小区居民电力抄表系统设计课程：现代计算机网络技术班级：软硕1003班姓名：张倩倩学号：M20107603113软硕1003班张倩倩M2010760311.居民小区远程抄表系统方案1.1背景与集抄现状（1）人工抄表工作量大，抄表工作定额大、周期短、频率高，难免出现漏抄、错抄，极易与客户发生纠纷，影响优质服务的水平。（2）数据处理不及时。（3）抄表质量低，不明损失大。（4）快速便捷、准确稳定的远程电力抄表系统可以解决以上问题。1.2目标本系统实现的是电力公司对小区居民用电实现远程抄表和远程控制的功能。1.3功能需求（1）数据采集方式：用

2、集抄终端采集一个楼栋所有用户相关信息，由集抄终端和供电局机房主站通信。主站采集服务器与终端的通信应支持TCP协议或UDP协议。系统可定时和随时抄录远方数据，定时采集的时间间隔和数据采集项目可由授权用户灵活定义，重复召唤的次数也可由授权用户灵活定义。根据应用需要可灵活制定抄表策略。（2）数据采集方式：自动（定时）和随时定点采集。采每户采集的参数包括：累计电量、瞬时电流、瞬时电压、瞬时功率。（3）及时上传用电事件包括断电、上电、超功率等事件报警信息。（4）实现心跳功能，对无法抄录的计量点，系统应以多种的方式发出报警，以便值班人员进行人工抄表，在系统恢复正常时，应能自动补测。（5）为提高数

3、据通信的安全性和降低通信运行费用，主站与终端之间的数据通信可以采用可靠的数据压缩和加密算法。（6）用电控制：动态监测用户用电量，实现预付费用电。欠费实现远程拉闸。缴费后实现远程合闸。合闸前应控制嗡鸣器报警三次。（7）终端设备可由不同厂商提供,主站能判定终端设备生产商。13软硕1003班张倩倩M2010760311.4仿真系统要求仿真系统的功能需求有：（1）终端仿真能灵活设定要传输的各项参数和故障状态。（2）终端仿真能以二进制形式显示发送和收到的帧。（3）终端仿真收到过负荷报警和断路信息后能有相应信息显示。（4）终端仿真能按要求发送各种数据帧。（5）主站仿真能以二进制形式显示发送和收到

4、的帧。（6）主站仿真能显示收到的各种数据和故障状态。（7）主站仿真能按要求发送各种命令帧。1.5用户电表和集抄终端通信通讯由于终端和电表连线距离不远，多块电表共用一个终端，那么可以采用集抄终端与用户电表间课使用有屏双绞线通过RS-485接口连接通讯，用户电表选用RS-485接口单相电子式电能表。采用通过RS-485接口连接进行通讯，原因如下：1.RS-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6）V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（2—6）V表示。接口信号电平低，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。2.RS-485的数据最高传输

5、速率为10Mbps。可满足每个终端与电表通讯实际中距离及电表数量。3.RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。4.RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达3000米(理论上的数据，在实际操作中，极限距离仅达1200米左右），RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点，所以为本设计中电表和终端通讯所选接口。13软硕1003班张倩倩M2010760311.6集抄

6、终端和主站通讯考虑到集抄终端和主站连接的复杂性，那么可采用无线网络，通讯距离较为复杂，那么GPRS/GSM通讯为首选方案，（如：集抄终端可绑定SIM卡）抄表数据终端起着管理和协调GPRS网络和仪表数据通信的作用。由于无线传输是基于GPRS的，所以抄表数据传输终端也可以称为GPRS终端，要完成硬件和软件的设计。抄表终端的硬件设计选用已有的GPRS模块作为抄表终端与GPRS网络连接的中间件，实现同基站空中接口的连接，选用高速微处理器连接仪表和GPRS模块，处理两者间的数据通信问题。总体系统可如下图：13软硕1003班张倩倩M2010760311.集抄终端和主站通讯协议设计本协议基于TCP

7、/IP协议。大用户终端设备为从站，监控设备为主站，把主站设为服务器，通信链路的建立是通过从站发送请求数据包来控制的。每个数据包由从站地址域、控制码、功能码、数据长度、数据域、校验码等六个部分组成，每个部分包含若干字节。2.1字节格式和帧格式2．1．1字节格式字节格式：每个字节包含八个二进制码，其传输顺序下图所示。其中，D0是字节的最低有效位，D7是字节的最高有效位。0D0D1D2D3D4D5D6D7P1传送方向起始位8位数据偶校验位停止位2．1．2帧格式帧