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电能计量监控系统是实现居民用电信息数据采集的主要方式,具有节省人力、抄读数据准确、实时性好、适应地形等优点。数据无线采集技术是电能计量监控系统中一个重要的研究方向,它拥有其他数据采集方式不具备的优势,比如工程安装方便,后期维护方便,适应各种复杂地形等,是目前电能计量监控的主要发展趋势。
本文对现有电能计量监控系统的特点和应用现状进行分析,在结合课题项目的基础上提出了一种基于LoRa通信技术的电能计量监控系统。该系统通过组建无线自组织网络来实现远距离通信。电能计量监控终端和无线电能表均是无线网络的节点。整个系统分为三级,电能计量监控终端作为网络的中心节点,其与主站间通过串口进行数据传输,电能计量监控终端与电能表通过无线自组织网络进行数据传输。与传统的电能计量监控系统相比,其点对点通信距离有大幅提升。
在分析了电能计量监控系统结构后,对电能计量监控终端和LoRa无线发射模块进行了设计,针对课题项目中钢筋混凝土对无线信号强度的影响进行了分析,确定了LoRa无线模块的发射功率等参数。
本文建立了三层通信模型,包括:物理层,MAC层,应用层。MAC层使用了自适应速率算法和改进的退避算法,通过网络仿真软件,验证了两种算法对无线网络传输性能的改善。同时,根据电能表计量的国家规约和无线自组网中数据传输的特点,结合射频收发芯片SX1278的硬件特点,制订了通信模型的其他两层的协议。
最后,利用现有的实验条件,对电能计量监控系统的通信能力,组网能力以及数据传输能力进行了测试和验证,完成了点对点数据通信,组网数据通信,电能数据采集的测试,测试结果有效验证了无线电能监控系统,在电能数据采集上的实用性;同时也验证了LoRa无线模块的实用性和LoRaMAC协议在无线组网中的实用性。
本文对现有电能计量监控系统的特点和应用现状进行分析,在结合课题项目的基础上提出了一种基于LoRa通信技术的电能计量监控系统。该系统通过组建无线自组织网络来实现远距离通信。电能计量监控终端和无线电能表均是无线网络的节点。整个系统分为三级,电能计量监控终端作为网络的中心节点,其与主站间通过串口进行数据传输,电能计量监控终端与电能表通过无线自组织网络进行数据传输。与传统的电能计量监控系统相比,其点对点通信距离有大幅提升。
在分析了电能计量监控系统结构后,对电能计量监控终端和LoRa无线发射模块进行了设计,针对课题项目中钢筋混凝土对无线信号强度的影响进行了分析,确定了LoRa无线模块的发射功率等参数。
本文建立了三层通信模型,包括:物理层,MAC层,应用层。MAC层使用了自适应速率算法和改进的退避算法,通过网络仿真软件,验证了两种算法对无线网络传输性能的改善。同时,根据电能表计量的国家规约和无线自组网中数据传输的特点,结合射频收发芯片SX1278的硬件特点,制订了通信模型的其他两层的协议。
最后,利用现有的实验条件,对电能计量监控系统的通信能力,组网能力以及数据传输能力进行了测试和验证,完成了点对点数据通信,组网数据通信,电能数据采集的测试,测试结果有效验证了无线电能监控系统,在电能数据采集上的实用性;同时也验证了LoRa无线模块的实用性和LoRaMAC协议在无线组网中的实用性。