低壓電力線載波通信系統(tǒng)的研究與設(shè)計-開題報告

1、.PAGE . . . . . . .專業(yè) . .畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告題 目： 低壓電力線載波通信系統(tǒng)的研究與設(shè)計 開題報告填寫要求1開題報告含“文獻綜述作為畢業(yè)設(shè)計論文辯論委員會對學(xué)生辯論資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計論文工作前期完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效。2開題報告容必須用黑墨水筆工整書寫或按此電子文檔標準格式可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載打印，制止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見。3“文獻綜述應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫或打印在本開題報告第一欄目，學(xué)生寫文獻綜述的參考文獻應(yīng)不少于10篇不包括辭典、手冊，其中至少應(yīng)包括

2、1篇外文資料；對于重要的參考文獻應(yīng)附原件復(fù)印件，作為附件裝訂在開題報告的最后。4統(tǒng)一用A4紙，并裝訂單獨成冊，隨“畢業(yè)設(shè)計論文說明書“等資料裝入文件袋中。 畢 業(yè) 設(shè) 計論 文開 題 報 告1文獻綜述：結(jié)合畢業(yè)設(shè)計論文課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫2500字以上的文獻綜述，文后應(yīng)列出所查閱的文獻資料。1、電力線通信概述電力線載波通信PLC利用輸電線路作為信號的傳輸媒介，人們利用電力線可以傳輸、電報、遠動、數(shù)據(jù)和遠方保護信號等。由于電力線機械強度高，可靠性好，不需要線路的根底建立投資和日常的維護費用，因此PLC具有較高的經(jīng)濟性和可靠性，在電力系統(tǒng)的調(diào)度通信、生產(chǎn)指揮、行政業(yè)務(wù)通信以及各

3、種信息傳輸方面發(fā)揮了重要作用。2、電力線通信信道低壓電力線并不是專門用來傳輸通信數(shù)據(jù)的，它的拓撲構(gòu)造和物理特性都與傳統(tǒng)的通信傳輸介質(zhì)雙絞線、同軸電纜、光纖等不同。它在傳輸通信信號時信道特性相當復(fù)雜，又有自己的特點，負載多，噪聲干擾強，信道衰減大，信道延時，通信環(huán)境相當惡劣。因此必須對它的信道特性進展分析，并據(jù)此提出解決方案，以實現(xiàn)高品質(zhì)的通信數(shù)據(jù)傳輸。3、擴頻通信簡介隨著人們的需求以及通信技術(shù)不斷的開展，通信正朝著高速率、寬頻帶、大容量方向開展。就理論研究而言，低壓電力線載波通信已從傳統(tǒng)的頻帶傳輸幅頻鍵控ASK，頻移鍵控 FSK，相移鍵控 PSK開展到擴頻通信SSC技術(shù)、多載波正交頻分多址OF

4、DM技術(shù)以及使用高速光纖的光波分復(fù)用WDM技術(shù)等。所謂擴展頻譜通信，可簡單表述如下：“擴頻通信技術(shù)是一種信息傳輸方式，其信號所占有的頻帶寬度遠大于所傳信息必需的最小帶寬；頻帶的擴展是通過一個獨立的碼序列來完成，用編碼及調(diào)制的方法來實現(xiàn)的，與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān)；在接收端則用同樣的碼進展相關(guān)同步接收、解擴及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。其具體原理框圖如下：信源數(shù)據(jù)調(diào)制擴頻調(diào)制擴頻編碼發(fā)生器信息接收數(shù)據(jù)解調(diào)擴頻解調(diào)擴頻解調(diào)發(fā)生器傳輸媒介同步電路 擴頻通信原理框圖4、電力線載波通信芯簡介本課題中載波通信系統(tǒng)的組成主要采用電力線載波專用MODEM SC1128和PC機以及單片機構(gòu)造。其中SC1128完成數(shù)據(jù)的調(diào)制和解

5、調(diào)功能，PC機完成人機界面設(shè)計，而單片機與MODEM的通信用軟件模擬總線來完成。在電力線載波通信系統(tǒng)的設(shè)計中，數(shù)據(jù)信號的信噪比決定傳輸距離的遠近，因此電力線載波通訊的關(guān)鍵就是設(shè)計出一個功能強大的電力線載波專用modem芯片。由于國外電力線modem芯片是針對本地區(qū)電網(wǎng)特性、電網(wǎng)構(gòu)造，且一般是針對家庭部自動化而設(shè)計，因此在國適應(yīng)都難盡人意。SC1128 MODEN芯片是面向國電力線載波通信市場而開發(fā)研制的專用擴頻調(diào)制解調(diào)電路。由于采取了直接序列擴頻、數(shù)字信號處理、直接數(shù)字頻率合成等新技術(shù)，因此該電路應(yīng)用在電力線通信方面具有較強的抗干擾及抗衰減性能。SC1128芯片部集成了擴頻/解擴、調(diào)制/解調(diào)、

6、D/A和A/D轉(zhuǎn)換、置電子表、輸出驅(qū)動、輸出信號放大、看門狗、工作電壓檢測以及與單片機(MCU)串口通信等功能。該芯片在小型多功能應(yīng)用系統(tǒng)中可以降低系統(tǒng)本錢并提高系統(tǒng)功能的作用。5、具體電路圖和仿真 要用Protel畫出各模塊電路圖，并用SystemView進展仿真6、完畢語隨著互聯(lián)網(wǎng)在全球圍的迅速開展和用戶對新業(yè)務(wù)效勞要求的不斷增加，PLC低廉的價格、使用靈活方便、提供寬帶效勞等優(yōu)點將會有巨大的開展空間。然而，進展PLC技術(shù)推廣是一個系統(tǒng)工程，不能在短時間解決。盡管PLC有覆蓋面廣、使用方便、價格合理、設(shè)備簡單等優(yōu)勢，但是到目前為止，還沒有大規(guī)模商用化PLC系統(tǒng)投入使用，其主要原因首先是法律

7、上的，世界各國沒有建立廣泛成認的PLC技術(shù)標準，因此支持的生產(chǎn)廠家比擬少；另一方面沒有立法允許在電力線上經(jīng)營Internet效勞和電信效勞。其次是效勞上的，PLC技術(shù)提供的速率和效勞質(zhì)量還不穩(wěn)定，沒有到達高質(zhì)量電信效勞標準。第三是技術(shù)上的，國外配電網(wǎng)構(gòu)造與中國相比有很大區(qū)別，國外產(chǎn)品無法在中國直接使用，居民小區(qū)的低壓配電線路還不夠規(guī)，各種電器插座的規(guī)、質(zhì)量不同，這給電力線寬帶接入的普及帶來了極大困難，因此需要在中國電網(wǎng)環(huán)境下進一步完善PLC技術(shù)。參考文獻1 朱近康.擴展頻譜通信及其應(yīng)用. 中國科學(xué)技術(shù). 1993年1月2 培仁.基于C語言編程MSC-51單片機原理與應(yīng)用. 清華大學(xué). 2003

8、年7月3 譚浩強. C語言程序設(shè)計. 清華大學(xué)。1991年7月4 朱近康. 擴展頻譜通信技術(shù)的應(yīng)用和開展. 國際先驅(qū)報. 19891：235 賢達. 保錚. 通信信號處理. 國防工業(yè)，2003年6月6 王秉均，學(xué)軍，保鎖等.現(xiàn)代通信原理及其應(yīng)用. *大學(xué). 2001年6月7 虞湘濱，辛雅.低壓電力線載波通信技術(shù)研討. 河海大學(xué)分校學(xué)報， 2001年158 康華光 電子技術(shù)根底. 高等教育. 2005年7月9 君里，為理 信號與系統(tǒng). 高等教育. 1997年12月10 閻石 數(shù)字電子技術(shù). 高等教育. 2000年2月畢 業(yè) 設(shè) 計論 文開 題 報 告開題報告：一、課題的目的與意義；二、課題開展現(xiàn)

9、狀和前景展望；三、課題主要容和要求；四、研究方法、步驟和措施 開 題 報 告1、課題的目的與意義本課題介紹了電力線載波通信的概念和開展狀況，主要研究了電力線信道的根本特性，分析了電力線作為通信媒介的特點，建立了信道模型。擴頻技術(shù)采用直接序列擴頻方式，芯片采用了SC1128芯片，建立一個簡單的電力線載波通信系統(tǒng)電力通信作為行業(yè)性的專用通信網(wǎng)，是隨電力系統(tǒng)的開展需要而逐步形成和開展的。它主要用來緩解公網(wǎng)開展緩慢而造成的通信能力缺乏并填補公網(wǎng)難以滿足一些電力部門特殊通信需求的矛盾，以保證電力專業(yè)化生產(chǎn)正常高效地進展。 電力通信主要為電網(wǎng)的自動化控制、商業(yè)化運營和實現(xiàn)現(xiàn)代化管理效勞。它是電網(wǎng)平安穩(wěn)定控

10、制系統(tǒng)和調(diào)度自動化系統(tǒng)的根底，是電力市場運營商業(yè)化的保障，是實現(xiàn)電力系統(tǒng)現(xiàn)代化管理的重要前提，也是非電產(chǎn)業(yè)經(jīng)營多樣化的根底。 2、課題開展現(xiàn)狀和前景電力通信網(wǎng)是為了保證電力系統(tǒng)的平安穩(wěn)定運行而應(yīng)運而生的，它同電力系統(tǒng)的平安穩(wěn)定控制系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)被人們合稱為電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定運行的三大支柱。目前，它更是電網(wǎng)調(diào)度自動化、網(wǎng)絡(luò)運營市場化和管理現(xiàn)代化的根底；是確保電網(wǎng)平安、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的重要手段；是電力系統(tǒng)的重要根底設(shè)施。由于電力通信網(wǎng)對通信的可靠性、保護控制信息傳送的快速性和準確性具有及嚴格的要求，并且電力部門擁有開展通信的特殊資源優(yōu)勢，因此，世界上大多數(shù)國家的電力公司都以自建為主的方式建立了

11、電力系統(tǒng)專用通信網(wǎng)。但是，由于我國電力通信開展水平的不平衡，由于電力通信規(guī)程要求主要變電站必須具有兩條以上不同通信方式的互為備用的通信信道，由于電力線載波技術(shù)革新帶來的新的載波功能以及由于昔日數(shù)量龐大的電力線載波機的更新?lián)Q代，都導(dǎo)致了電力線載波機雖然作為電力通信的輔助通信方式，但是在全國仍然存在較大的市場需求，全國共有約20家企業(yè)從事高壓電力線載波機的開發(fā)和生產(chǎn)。 電力線載波通信技術(shù)出現(xiàn)于本世紀二十年代初期。它以電力線路為傳輸通道，具有可靠性高、投資少、見效快、與電網(wǎng)建立同步等得天獨厚的優(yōu)點。五、六十年代，我國開場研制自己的ZDD-1型電力線載波機，未能實現(xiàn)產(chǎn)品化。后經(jīng)過不斷改良，形成了具有中

12、國特色的ZDD-5型電力線載波機。七十年代時期，我國模擬電力線載波機技術(shù)已趨成熟，當時以ZDD-12、ZJ-5、ZBD-3機型為代表，在技術(shù)指標上得到了較提高，并成為我國應(yīng)用時間最長的主流機型。八十年代中期，電力線載波技術(shù)開場了單片機和集成化的革命，產(chǎn)生了小型化、多功能的載波機。到了九十年代中期，以SNC-5電力線載波機為代表，在國首次采用了DSP數(shù)字信號處理技術(shù)，將載波機音頻至中頻局部的信號處理使用DSP器件來完成，實現(xiàn)了軟件調(diào)制、濾波、限幅和自動增益控制。到了九十年代末期，采用新西蘭生產(chǎn)的M340數(shù)據(jù)復(fù)接器目前國已有自主知識產(chǎn)權(quán)的同類產(chǎn)品，結(jié)合電力線載波機的高頻局部為一體的全數(shù)字多路復(fù)接的

13、載波機問世。這一成果提高了載波機的通信容量，從根本上初步解決了載波機通信容量小的技術(shù)“瓶頸問題，從而為電力線載波市場帶來了空前的機遇。電力線載波通信的特點1高壓載波路由合理，通道建立投資相對較低 高壓電力線路的路由走向沿著終端站到樞紐站，再到調(diào)度所，正是電力調(diào)度通信所要求的合理路由，并且載波通道建立只需結(jié)合加工設(shè)備的投入而無須考慮線路投資，因此當之無愧成為電力通信的根本通信方式，尤其在遙遠地區(qū)更是這樣。電力線載波通道往往先于變電站完成建立，對于新建電站的通信開通十分有利。為此，只要妥善解決電力線載波信道的容量問題，載波通信的優(yōu)勢就會顯現(xiàn)出來。在中壓配電網(wǎng)載波和低壓用戶電網(wǎng)載波中，節(jié)省線路建立費

14、用，無須考慮破壞家庭已裝修環(huán)境，也仍然是載波通信的優(yōu)勢。 2可靠性要求高 有兩個原因要求電力線載波機具有較高的可靠性，一是在電力系統(tǒng)中傳輸重要調(diào)度信息的需要；另一是電壓隔離的人身平安需要。為此，國家質(zhì)檢總局從八十年代開場即對電力線載波機類產(chǎn)品實行了強制性生產(chǎn)許可證管理。目前大多數(shù)高壓及中壓電力線載波機生產(chǎn)企業(yè)已按照生產(chǎn)許可證的要求建立了較為完善的質(zhì)量體系。 3網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用要求更高 現(xiàn)代通信對電力線載波的要求也更側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)方面，需要將原先僅限于通道的概念擴展為網(wǎng)絡(luò)概念。以往的電力線載波機主要靠自動盤和音轉(zhuǎn)接口實現(xiàn)小圍的聯(lián)網(wǎng)，而將載波機與調(diào)度機協(xié)同考慮，實現(xiàn)載波機協(xié)同變電站調(diào)度機的組網(wǎng)應(yīng)用以及適當設(shè)置

15、能夠與通信網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)接口的數(shù)據(jù)采集變送器應(yīng)當是我們近幾年考慮的問題。與高壓電力載波不同，電力線載波在中、低壓線路上的應(yīng)用在開場階段就是建立在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的根底之上的。 目前，還存在以下幾個方面的問題有待進一步研究：1硬件平臺：主要包括通信方式的合理選擇、通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造的優(yōu)化選擇等。擴頻方式、OFDM技術(shù)和多維網(wǎng)格編碼方式各有優(yōu)點，哪一種適合低壓網(wǎng)還有待研究，或者也可以采用軟件無線電的思想為這三種方式提供一個統(tǒng)一的平臺。電力網(wǎng)構(gòu)造非常復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)拓撲千變?nèi)f化，如何優(yōu)化通信網(wǎng)構(gòu)造也是值得研究的問題。2軟件平臺：主要包括進一步研究PLC通信理論，改良信號處理技術(shù)和編碼技術(shù)以適應(yīng)PLC特殊的環(huán)境。除了研究適合

16、電力線通信的調(diào)制技術(shù)、編碼技術(shù)外，還需要研究自適應(yīng)信道均衡、回波抵消技術(shù)、自適應(yīng)增益調(diào)整等，這些技術(shù)在低壓PLC對保障通信尤為重要。3網(wǎng)絡(luò)管理問題：除了上網(wǎng)、打外，低壓電力線還可以完成遠程自動讀出水、電、氣表數(shù)據(jù)；永久在線連接，構(gòu)建的防火、防盜、防有毒氣體泄漏等的保安監(jiān)控系統(tǒng)；構(gòu)建的醫(yī)療急救系統(tǒng)等等。因此利用電力線可以傳輸數(shù)據(jù)、語音、視頻和電力，實現(xiàn)“四網(wǎng)合一，也就是說家中的任何電器都可以接入到網(wǎng)絡(luò)中，和骨干網(wǎng)連接。但是如何實現(xiàn)四種網(wǎng)絡(luò)的無縫連接，以及由此帶來的非常復(fù)雜、龐大的網(wǎng)絡(luò)管理問題需要進一步的研究。3、課題的主要容和要求本課題研制一個低壓電力線載波通信系統(tǒng)。要求：通信速率不低于400kBPS,主要應(yīng)用于固定小區(qū)圍的數(shù)字通信可實現(xiàn)居民小區(qū)樓宇間的自動照明控制、防盜防火報警、自動抄表以及數(shù)據(jù)監(jiān)控等功能；載波功率30MHz；調(diào)制方式選用NBFM或擴頻；傳輸距離不小于1Km；分析低壓電力線載波信號的衰減特性、干擾特性和輸入阻抗特性；設(shè)計一套簡單實用的方案。4、研究方法、步驟和措施主要研究步驟包括如下：(1)分析電力線信道的特性，以及干擾特性。(2)分析、研究電力線通信的理論技術(shù)，主要包括電力線的根本原理，以及實現(xiàn)這些原理的根本方法。(3)對所采用的芯片SC1128進展簡