电能表及采集终端通信协议通用解析与生成算法研究.pdf

中南大学
硕士学位论文
电能表及采集终端通信协议通用解析与生成算法研究
姓名：王大宇
申请学位级别：硕士
专业：软件工程
指导教师：谭长庚;郑小平
20080401
摘要交换变得十分频繁。不同设备间的数据交换必然引起数据通信帧的识别和相互兼容问题，因此，对目前常用的协议进行归纳总结，设计一种通用的解析和生成算法，对解决设备间进行多协议兼容及提高相关程序的健壮性和可维护性具有重要意义。本文首先根据实际工作中的经验，对目前常用的协议解析方法进行分析，指出了其不足。在此基础上，设计实现了一种通用的解析／生成算法。该算法在结构上实现了程序和数据分离，使得在实现算法实现上，无论是上位机还是下位机，都可以根据实际开发平台进行代码实现，而不必局限于实现的具体工具。本文主要研究在上位机与电子式电能表或数据采集终端设备之间，以及下位机与下位机之间进行通信时，对数据帧进行生成与解析的通用算法。算法通过使用面向对象的方法，以程序与数据分离为原则，将具体协议数据以外部数据源的形式提供，程序仅实现算法。该算法具有通用性强、适用范围广的优点，封装后的对象可用于上位机软件相关通信程序的编写，算法及设计思路也可用于下位机通信相关程序或硬件传输协议的设计。该设关键词：电能表，数据采集终端，协议帧解析，协议帧生成在电力系统中，电能表和数据采集终端是常用的生产设备，随着电力行业的发展，自动化生产和管理水平的提高，在设备间进行数据时，可以仅关心算法流程，而不必关心不同协议的具体数据。在技术计己在实际工作中得到应用和验证，效果良好。
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⋯名雄翮签名雠吼逆幽号日翌奎§日期：生登年上月监日学位论文版权使用授权书原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，并通过网络向社会公众提供信息服务。包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，
第一章绪言电子式电能表及采集终端的发展及现状随着科技的进步，目前在很多行业中，电子设备间大多具有数据通信功能，数据交换和数据采集成为经常性的任务，即数据通信功能。在电力系统中，则集中体现在电子式电能表及采集终端这两种主要生产计量设备上。近年来，国外电子式电能表发展非常快，芬兰、瑞典、挪威等北欧各国以及法国、英国、德国、西班牙、比利时和意大利等西欧许多国家，其工商用户计费电能表已实现电子化。居民用户的计费电能表也正在逐步电子化过程中，如法国年起己停止购买安装感应式电能表；意大利在年已经将全部感应式电能表更新为自动抄表的电子式电能表；英国目前已有％居民计费用表为电子式电能表。现在上海电网％以上的居民使用了电子式电能表。当前电能表正向着全电子式、多功能、具有标准通讯接口以及远程抄控功能的方向发展。采集终端是汇聚电能表电量数据的装置，由单片机、存储器和接口电路等构成，现在已经出现了较成熟的产品，如东方电子公司的杉骱一集中器，威胜电子有限公司的等。我国电子式电能表和抄表系统的发展是现代化电网发展的要求，是电网自动化管理上的要求。从世纪年代初我国开始研制全电子式电能表，目前，我国已能自行设计、制造各种规格的电能表。电子式电能表与自动抄表系统取代感应式仪表已是大势所趋口·引。通信协议，并不仅仅存在于计算机网络中，实际上，只要是设备间进行数据交换，就存在协议问题。比如疘琔协议等口词羌扑慊缰谐Ｓ玫通信协议。设备间通信协议帧的数据生成或解析远比计算机应用中一般性的网络编程要复杂，因为直接牵涉到底层通信数据帧的结构设计问题，编程者必须对这些通信协议帧结构非常熟悉，才能写出正确的生成与解析程序。而一般性的计算机网络编程，大部分使用编程，对于所用通信协议的数据帧结构并不要求掌握得非常透彻，对于数据帧的解析或生成，也并不是从帧的头部开始分解或电力行业中，电子式电能表、数据采集终端以及其他下位机设备很多都具有通信功能，这些设备一般都具有自己的协议体系。在当前各类抄表系统的通信方案中，无论是采用有线通道如