开题报告-电能智能采集终端器设计

辽宁科技学院

题目：专题：系别：班

级：学生姓名：学

号：指导教师：本科毕业设计开题报告

电能智能采集终端器设计

软件设计

电气与信息工程学院

自BG071班

李健

1031107109 赵双元

2011年04月13日

开题报告撰写要求

1．开题是本科毕业设计最重要环节之一，学生要高度重视开题报告的撰写工作。

2．开题报告一式一份，由学生妥善保管，最后连同毕业设计任务书、说明书等相关资料一起装入学生本科毕业设计资料袋中存档。

3．开题报告应在指导教师指导下，由学生独立完成。

4．开题工作应在教学进程表中，本科毕业设计（论文）第二周周末前完成。

5．学生查阅的参考文献（含指导教师推荐的参考文献），设计类题目一般不少于10篇，论文类一般不少于12篇。

一、本课题的目的及意义，研究现状分析 电能，作为现代社会中最为重要的二次能源，它的应用成度已经成为一个国家发展水平的主要标志。与此同时，各行各业对电力系统供电的要求也越来越高。电能采集对电力系统电网和电气设备的安全、经济高效的运行以及维护人们日常生产和生活的正常秩序都有着重要意义。 电能采集是现代电力营销系统中的一个重要环节,传统的电能量结算是依靠人工定期到现场抄读数据,在实时性、准确性和应用性等方面都存在不足。而用电客户不仅要求有电用,而且要求用高质量的电,享受到更好的服务。因此提高电力部门电费实时性结算水平, 建立一种新型的抄表方式已成为所有电力部门的共识。 电能智能采集终端系统是将电能计量数据自动采集、传输和处理的系统。Ⅰ型智能采集终端是专变用户电能信息采集终端，实现对专变用户的电能信息采集，包括电能表数据采集、电能计量设备工况和供电电能质量监测，以及客户用电负荷和电能量的监控，并对采集数据进行管理和传输。它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。 传感器、自动化仪表以及集成电路技术的发展,使得无论是机电脉冲式还是电子式电能表已能够较好地满足当今电能自动采集技术的需要。预计今后相当一段时间内,电能采集系统的终端采集装置将以机电脉冲式电能表和电子式电能表两种仪表为主。 根据电能表的发展趋势，实现智能采集主要有两种方式：一是通过电能表本身来解决。即是采用IC卡形式的电能表，用户在售电机上买电后将卡插入自己的表中即可用电，预先将使用的电量记录在售电机内，实现先买电后使用；另一种就是利用自动抄表系统来解决。目前，世界上大多数国家都以后者的发展为主。许多国家和地区都都已广泛采用自动抄表系统代替传统的人工抄表。 具不完全统计，目前我国实现了电能智能采集的用户大约有260万户家庭，在具体实施电能智能采集上所采用的技术多种多样，且随着技术水平的不断提高，电能智能采集系统的功能逐步完善。但受硬件设施、通信技术等制约目前电能智能采集系统的普及率仍不高。因此，如何改进电能智能采集系统、发展电能采集技术具有十分重要的现实意义。

二、本课题的基本任务、拟解决的主要问题，及其实现途径、方法和手段 本课题是基于本人就业单位珠海泰坦科技股份有限公司的产品研发项目——I型电能智能采集终端所进行的设计与实践，主要完成以下任务： 1、通过查阅文献资料，了解目前国内外电能信息采集系统的应用现状，电能采集的相关理论基础，电力行业标准和电力用户用电信息采集系统技术规范，以及相关软硬件平台。 2、针对专变用户电能信息采集终端，设计实现对专变用户的电能信息采集，包括电能表数据采集、电能计量设备工况和供电电能质量监测，以及客户用电负荷和电能量的监控，并对采集数据进行管理和传输。具体解决一下问题： 数据采集：电能表数据采集，状态量采集； 数据处理：实时数据，历史日数据，历史月数据，电能表运行状态，电能质量统计； 参数设置和查询：时钟召测和对时，TA、TV和电表脉冲常数，控制参数，终端参数； 控制：主站远方控制； 事件记录：一般事件记录，重要事件记录； 数据传输：与主站通讯，与电表通讯； 本地功能：显示相关信息，用户数据接口； 终端维护：自检自恢复，终端初始化； 通过软件编程实现以上问题。 3、完成软件电路设计，实现对数据的采集、监控和管理。 本课题的设计方案： 1、壳体采用国外4047标准集中器壳体。 2、硬件平台采用ARM7平台，外扩4M FLASH，256K RAM，外扩高精度RTC带后备电池，LPC2214自带2个UART，另外再扩展4个UART，系统总共有6个UART，人机接口采用128×96点阵图形液晶和6按键。 3、电源系统，三相交流输入，任一相有电装置即能工作，三相整流后给DC/DC模块，输出5V（主系统供电），输出9V（电池充电），输出12V（开关信号采集及控制继电器），主系统电源由5V、3.3V、1.8V混合电压系统组成，3.3V和1.8V

由5V经低压差三端稳压器生成。 4、UART分配，2路RS485接口，1路本地RS232接口，GPRS接口，红外接口，中继接口。 5、开入标配6路。 6、开出标配3路。 7、RS485回路具备抗380V过压能力。 8、三相交流电压输入回路具备抗接地能力。 9、终端配置采集8块电表，生成8个总加组，电表协议支持645－1997和645－2007两个版本。 10、存盘能力，曲线数据15天，30个日数据，12个抄表日数据，12个月数据。 设计流程图： 壳体到位 空间布局设计 原理图设计，材料清单 PCB板设计及加工 软件设计，材料采购 焊板调试 项目资料整理 项目验收

三、完成本课题所需工作条件（如工具书、计算机、实验、调研等），可能遇到的问题以及解决的方法和措施 由于本设计的成果将是直接被使用的成品，要求具备在市场上的生存能力，因此在初期，必须清楚各个设计标准。对课题有所了解后，完成外文翻译，文献综述等基本内容。然后查看基本硬件的基本资料，尤其是arm7系列LPC2214,在清楚了基本性能后开始软件设计。 完成本课题需要电脑一台用来编程序，LPC2214的技术手册，uC/OS-II操作系统的相关资料，以及完成此终端器所需的相关硬件设备。 在本设计中可能遇到的问题及解决方法 1) 不熟悉有关软件的使用方法,需要时间去查资料学习。 2) 在程序设计时,可能会有一些错误,导致与理论结果不符合,需要细心仔细的去查错排错。 3) 程序调试涉及到的问题比较繁多,应该仔细考虑是否正确,及时纠正,以免发生连续性的错误。 4) 因为缺乏实践经验,可能会发生设计与实际不符合的情况,应重视从实际出发,理论联系实际。

四、已查阅参考文献目录 [1] 周立功，张华.深入浅出ARM7：LPC213X/214X（上册）[M].北京:北京航空航天大学出版社，2005 [2] 周立功，张华.深入浅出ARM7：LPC213X/214X（下册）[M]，第1版.北京:北京航空航天大学出版社，2006 [3] 任哲. 嵌入式实时操作系统uC/OS-II原理及应用[M]. 北京:北京航空航天大学出版社，2005 [4].周立功.ARM嵌入式系统基础教程[M]，第2版.北京:北京航空航天大学出版社，2008 [5] 焦海波，刘健康. 嵌入式网络系统设计--基于Atmel ARM7系列[M].北京:北京航空航天大学出版社，2008 [6] 中华人民共和国国家能源局.电能信息采集与管理系统 第1部分：总则[M].北京：中国电力出版社，2009 年11月 [7] 周立功.ARM嵌入式系统软件开发实例(1)[M]，第1版.北京:北京航空航天大学出版社，2004 [8] 张磊.电能信息采集系统运行及维护技术[M]，第1版.北京:中国电力出版社，2009年1月 [9] 美.Jean J.Labrosse.邵贝贝 等译.嵌入式实时操作系统uC/OS-II[M]，第2版.北京:北京航空航天大学出版社，2003 [10] 周立功.电力用户用电信息采集系统技术规范 第一部分：专变采集终端技术规范[M].北京:中国电力出版社，2010年2月 [11] 飞利浦半导体公司.LPC2114/2124/2212/2214 USER MANUAL.2004年5月3日

五、进程安排 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 时间要求 2011年01月03日－2011年01月13日 2011年01月15日－2011年04月02日 2011年04月06日－2011年04月15日 2011年04月18日－2011年05月13日 2011年05月09日－2011年05月13日 2011年05月16日－2011年06月03日 2011年05月30日－2011年06月03日 2011年06月7日－2011年06月10日 2011年06月15日－2011年06月24日 应完成的内容（任务）提要 选题、调研、搜集资料 做好设计准备工作 调研、搜集资料，确定设计方案 写作初稿 中期检查 设计和撰写设计说明书 修改设计说明书（论文） 定稿、打印 答辩 指导教师意见： 指导教师（签字）: 教研室审查意见： 专业教研室主任（签字）: 年 月 日 年 月 日 如预留空白部分不合适，可根据需要，适当调整。