【正文】 塊 設計。 蓄電池電壓電流模塊 的設計。 電源及復位模塊設計。 20xx 屆 電氣與電子工程 學院 專 業(yè) 電子信息工程（通信技術） 完成日期 20xx 年 6 月 10 日 畢業(yè)設計任務書 題 目 基于 GPRS 的非法用電報警裝置的設計 專 業(yè) 電子信息工程（通信技術） 班 級 電 09041 班 學生姓名 承擔指導任務單位 電氣工程分院 導師姓名 導師職稱 副教授 石家莊鐵道學院畢業(yè)設計 The Design of basing on GPRS39。s illegal use of electric alarm device 基于 GPRS 的非法用電報警裝置的設計 一、設計內(nèi)容： 總體方案 的設計。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ATT7022B 模塊 外圍電路的 設計。 數(shù)據(jù) 保存 模塊設計。 二、基本要求 GPRS 網(wǎng)絡監(jiān)測電壓變化情況 能檢測到非法用電并進行報警 顯示器正確顯示 故障類型 三、主要技術指標 GTM900 模塊 （ 1） 重量 10 g （ 2） 尺寸（長寬高） mm 36 mm 3 mm（包括屏蔽盒） （ 3） 電源電壓 ～ （推薦值 ）工作電流 （空閑模式） MSP430F149 模塊 （ 1）安全熔絲的程序代碼保護 （ 2）低電壓 (電壓范圍是 )，超低功耗 ( 1MHz 280uA ) （ 3）使用中斷請求將 CPU 從低功耗模式下喚醒時間： 6us 四、應收集的資料及參考文獻 沈建華，楊艷琴，翟曉曙。清華大學出版社， 20xx 秦龍。北京 :中國電力出版社 胡大可。北京 :北京航空航大大學出版社，20xx 魏靈坤，劉志軍，胡春華?？萍紕?chuàng)新導報， 20xx 五、進度計劃 2 月 24 日 3 月 31 日收集資料，生產(chǎn)實習，熟悉 CAD軟件，裝機調(diào)試。 5 月 1 日 5 月 31 日完成全部設計，完成硬件布圖。 教研組主任簽字 時 間 年 月 日 畢業(yè)設計開題報告 題 目 基于 GPRS 的非法用電報警裝置的設計 專 業(yè) 電子信息工程（通信技術） 班 級 電 09041 班 學生姓名 劉榮艷 研究背景： 近年來，通信公司大力完善網(wǎng)絡覆蓋，公司的蜂窩網(wǎng)基站數(shù)量大，分布面廣，安裝位置分散且情況復雜。因此，研究并建設能適應大規(guī)模基站系統(tǒng)需要的非法用電報警系統(tǒng)，對于節(jié)能減排的建設和用電的精細化管理具有積極的意義。由于沒有先進的技術手段對此行為進行監(jiān)督管理，光靠現(xiàn)有的管理手段，既使有人改電表或竊電，我們的工作人員也無法知道。加之大多數(shù)人對竊電行為的嚴重性意識不足，認為竊電不是違法犯罪，聯(lián)通有錢對這點小錢不在乎。利用私接電線的手段進行竊電的現(xiàn)象相當普遍。 研究方法： 通過自己所學的相關課程，如移動通信、通信原理、數(shù)字電路 、模擬電路電子線路等；以及通過借閱圖書館相關資料和上網(wǎng)收集相關課題信息；最后到實地進行考察，如參觀一些基站用電檢測系統(tǒng)，或者去參觀新型小區(qū)的基站。 指導教師簽字 時 間 年 月 日 畢業(yè)設計評語及成績 學生姓名 劉榮艷 專業(yè) 電子信息工程（通信技術） 班 級 電 09041 學 號 20xx2397 畢業(yè)設計（論文） 題目 基于 GPRS 的非法用電報警裝置的設計 指導教師 姓 名 陳東陽 指導教師 職 稱 副教授 指導教師評語 ： 專家評語 ： 簽字： 年 月 日 答辯小組意見 ： 答辯小組組長簽字： 年 月 日 成績 ： 院長 (主任 ) 簽字： 年 月 日 摘要 探討了一種基于 GPRS 通信技術的防竊電實時監(jiān)控系統(tǒng)方案，詳細闡述了其系統(tǒng)組成、核心硬件單 元和竊電行為識別與診斷方法，還指出了該系統(tǒng)的安全措施和技術特點。 本設計是從降低開發(fā)成本、擴大適用范圍、系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性的設計目的出發(fā)，采用 MSP430F149 單片機為控制核心、以 GATT7022B 來完成電壓信號的采集、電壓以數(shù)字的方式顯示在 LED 液晶上 ，最終實現(xiàn)電壓的采集、顯示。其中硬件構成有六部分 :電源及復位模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、上位機、 GTM900 模塊和顯示模塊。各個模塊的電路原理圖都由 CAD 來完成。 課題研究的目的意義 近年來，各公司大力完善網(wǎng)絡覆蓋，公司的蜂窩網(wǎng)基站數(shù)量大，分布面廣，安裝位置分散且情況復雜。由于點多面廣，情況復雜，公司需要派專人或委托代維公司抄表、維護，以滿足基站的電量核算、用電分析等能耗日常管理。 現(xiàn)有的竊電手段很多，歸納起來無非都是從電能計量的基本原理或計量裝置下手 。 盡管目前防竊電技術已經(jīng)取得很大進步，但是由 于竊電手段也日益智能化和專業(yè)化，從而竊電更加隱蔽，更加不易查處，甚至少數(shù)供電部門內(nèi)部人員監(jiān)守自盜造成大量“人情電”流失 。 從根本上防止竊電行為的發(fā)生，只有通過實現(xiàn)基于供電和用電電量平衡的全程實時監(jiān)測方案來解決，將整個供用電過程透明化使竊電者無機可趁 由于缺乏具體的監(jiān)測手段，基站用電較難管理，也無法對基站的用電量進行科學系統(tǒng)地監(jiān)測管理。 研究現(xiàn)狀 GPRS 技術的國內(nèi)外現(xiàn)狀 [1] GPRS 是通用分組無線業(yè)務 (General Packet Radio Service)的簡稱，它突破了 GSM網(wǎng)只能提供電路交換的思維方式，只通過增加相應的功能實體和對現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 2 行部分改造來實現(xiàn)分組交換，這種改造的投入相對來說并不大，但得到的用戶數(shù)據(jù)速率卻相當可觀。 GPRS 和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌且苑獍?(Packet)式來傳輸，因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料單位計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。而且，因為不再需要現(xiàn)行無線應用所需要的中介轉換器，所以連接及傳輸都會更方便容易。 基站的現(xiàn)狀及其發(fā)展 趨勢 基站即公用移動通信基站是 無線電 臺站的一種形式，是指在一定的無線電覆蓋區(qū)中，通過移動通信交換中心，與移動電話終端之間進行信息傳遞的無線電收發(fā)信電臺。隨著移動通信網(wǎng)絡業(yè)務向數(shù)據(jù)化、分組化方向發(fā)展，移動通信基站的發(fā)展趨勢也必然是寬帶化、大 覆蓋面建設及 IP 化 [2]。以 GSM 網(wǎng)絡為例，包括基站收發(fā)信機 (BTS)和基站控制器 (BSC)。而在 WCDMA 等系統(tǒng)中，類似的概念稱為 NodeB 和 RNC。 無論 2G 還是 3G 基站，都有一些通用的要求，總結起來有八點：性能卓越，包括接收靈敏度、抗干擾能力、極限容量、發(fā)射頻譜等；投資節(jié)省，就是降低綜合運營成本，能夠充分利用 已有投資，設備投資注重長遠收益；基站的容量配置比較靈活，支持多載波技術、大功率功放、多頻段；支持的業(yè)務更加多樣，除了基本業(yè)務還能支持一些新的業(yè)務，對視頻和其 他新的業(yè)務支持更加方便；產(chǎn)品的 形態(tài)更加豐富，如宏蜂窩基站、微基站，小型基站，室內(nèi)站和室外站等；設備集成度更高，從射頻和基帶兩方面提高設備的集成度；靈活的部署方式，要選址 /安裝方便，共用已有設施，美化環(huán)境；另外，升級維護要方便，支持硬件 /軟件升級、遠程維護管理等。宏基站容量大、體積大、功率大，適用于大 部分區(qū)域；微基站特點是容量小、體積小，小功率型適用于密集地區(qū)和室 石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 3 內(nèi)覆蓋，大功率型適用于機房獲取困難及偏遠地區(qū)。大功率的分布式基站被用于解決大容量問題，小型化基站則主要解決室內(nèi)覆蓋的建網(wǎng)。 從基站的發(fā)展趨勢來看，主要呈現(xiàn)下面幾個特點 [3]： 第一，將呈現(xiàn)開放式模塊化的特點，使基站建設可以以 “搭積木 ”的方式進行，能夠快速響應，縮短建設時間，同時使維護設備種類減少，降低運維難度，節(jié)省運維成本 。 第二，基站將能夠支持多載波、大容量，具有更高的集成度、更低的功耗、更高的性能?，F(xiàn)在能看到的是 12 個載波的系統(tǒng)，或者搭載更多，一個宏基站加上 RUU 就能夠提供更好的覆蓋。功放部分現(xiàn)在有兩種主流實現(xiàn)：一種是 DSP 加 IPTA，其中采用了軟件技術，能夠更靈活更快地響應市場需求；還有一種方式是采用專用的集成芯片，其優(yōu)點是集成 芯片能夠批量生產(chǎn)，成本和集成度方面比第一種方式更有優(yōu)勢，可以有效降低維護成本，并增強系統(tǒng)的可靠性。如今從核心網(wǎng)到無線接入網(wǎng)再到終端，移動通信網(wǎng)絡整體都在向全 IP 方向發(fā)展，基站設備和傳輸也必須注重 IP 化，從而降低從傳統(tǒng)的 TDM 網(wǎng)絡直接升級為全 IP 網(wǎng)絡的風險，保護投資。 3G 室內(nèi)業(yè)務量特別是多媒體業(yè)務量在室內(nèi)比較多，現(xiàn)在能夠統(tǒng)計的結果是 70%左右的業(yè)務量是發(fā)生在室內(nèi)的。 論文研究內(nèi)容及創(chuàng)新特點 主要研究內(nèi)容 (1)完成三相電參數(shù)數(shù)據(jù)的采集，包括各相電壓電流有效值、各相和合相有功無功功率、各相和合相有功和無功電能、各相和合相功率因數(shù)以及電網(wǎng)頻率等，計量精度達到 1S。 (3)將數(shù)據(jù)預設定閾值進行比較，判斷告警事件發(fā)生與否。 (4)可通過串口進行本地操作，通過上位機將各種數(shù)據(jù)從終端中讀取出來。而且如果發(fā)生故障或是達到報警閾值就會在 LED 燈上顯示出來，以便工作人員檢修和維護。該設計實現(xiàn)了對基站電量實時監(jiān)控的功能，提高了效率，節(jié)省財力物力，是一個很實用的設備。 (2)采用蓄電池充放電方向來判斷市電停電與否。 (4)對通信故障發(fā)生后系統(tǒng)自主重連網(wǎng)絡的機制進行了改進，不僅實現(xiàn)了可靠重連網(wǎng)絡的功能，還大大縮短了重連網(wǎng)絡所取消的時間。石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 5 第 2 章 硬件模塊理論基礎 本章簡要介紹 華為公司的 GTM900 模塊， MSP430F149 單片機模塊及 ATT7022B模塊等硬件的技術特點、功能、發(fā)展優(yōu)勢等等。它支持標準 的 AT命令及增強 AT 命令，提供豐富的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務等功能，是高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀鞣N應用的理想解決方案。它提供組呼、廣播、私密呼叫、優(yōu)先級呼叫等豐富的集群功能，是 GT800 各類終端的核心解決方案。 表 21 產(chǎn)品外形規(guī)格 外形規(guī)格 指標 重量 10 g 尺寸（長寬高） mm 36 mm 3 mm（包括屏蔽盒） GTM900 無線模塊的物理外形，如圖 21 所 示。 表 22 產(chǎn)品特性 產(chǎn)品特性 描述 工作頻段 EGSM900/GSM1800 雙頻 工作頻段 GT800單頻 GSM850/GSM1900（需要另外選配器件） 最大發(fā)射率 EGSM900/GT800 Class4(2W) GSM1800 Class1(1W) 接收靈敏度 102dBm 工作溫度 30176。 C 電源電壓 ～ （推薦值 ） 工作電流 （空閑模式） 協(xié)議 兼容 GSM/GPRS Phase2/2+協(xié)議 支持華為 GT800 協(xié)議 AT 命令 GSM 標準 AT 命令 AT命令 AT命令 華為擴展的 AT 命令 40PIN FPC 連接器 UART 接口（最大串口速率可達 115200bit/s） 標準 SIM 卡接口（ 3V） 兩路模擬音頻接口 電源接口 GSC 射頻天線連接器 50166。鍵盤、 LCD(Liquid Crystal Display)等外部設備由外部 CPU 進行控制。 圖 22 邏輯框圖 上述實現(xiàn)方式的優(yōu)點如下： (1)接口簡單。 產(chǎn)品應用 GTM900 在 Terminal型固定臺、 Phone 型固定臺、車載臺和公用電話、電力無線抄表業(yè)務等方面被廣泛的應用。 電源管理單元 程序和數(shù)據(jù)存儲 單元 SIM卡處理單元 串口處理單元 CPU中央處理器 單元 模擬基帶處理單元 射頻收發(fā) 單元 射頻信號功率放大單元 音頻處理單元 數(shù)字基帶處理單元 AD/DA轉換單元 射頻天線開關單元 石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 8 到基站模擬器去的 50歐姆電纜或天線 標準 RS232串口 GSC 接頭 3V 電平信號，需作電平轉換 的射頻電纜 40PIN 的 柔性電纜 圖 23 業(yè)務演示框圖