基于LoRa的智能抄表系统设计与实现

针对ZigBee在无线抄表网络中通信距离短、网络路由复杂、抗干扰能力弱的缺点,提出了一种基于LoRa的无线智能抄表系统的设计方案;该方案以SX1278的LoRa调制技术为核心,采用星型、链型网络进行自组网络设计,构建了通信距离远、可抵抗多种干扰源等复杂网络环境下的智能抄表系统;介绍了系统网络拓扑结构、LoRa节点软硬件和应用层自定义通信协议的设计过程,实现了对智能电表的能耗数据采集和远程管理,最后对系统进行了测试分析;实验结果表明,该方案具有通信距离远、功耗低、组网便捷、实时性好的特点,有着广泛的应用前景。     

基于ZigBee的大型公共建筑能耗采集器设计

针对大型公共建筑能耗实时采集系统中存在的布线复杂、通信成本高、安全性低等问题,提出一种基于ZigBee技术的能耗数据采集器设计方案。该方案采用STM32做主控制器, ZigBee采集单元通过RS485接口实现与基于Modbus协议的智能电表之间的数据通信,并采用ZigBee无线网络将数据发送至协调器,协调器通过USART方式与主控制器进行通信;主控制器利用以太网将数据发送至上位机。通过软硬件设计,以XY194E智能电表为例,对其电能参数进行测试采集,结果表明该方案克服了传统人工采集传输的不足,提高了数据采集传输的实时性、准确性,能够满足能耗采集系统的要求。     

一种裕量最大的高速载波比特功率分配算法

在国家电网公司Q/GDW 1379.4-2013技术规范对智能电能表载波通信单元功率消耗的限定要求下,为保障低压远程电力集抄台区本地通信链路的传输速率稳定可靠,给智能用电实时交互平台提供带宽支持,提出了一种裕量最大的高速载波比特功率分配算法。该算法以兼并窄带载波和宽带载波优势的G3-PLC技术为应用对象,使用约束注水法限定各子载波的传输比特数,根据时变的电力信道增益自适应调整比特功率分配方案,并响应通信服务质量QoS对系统误码率和目标传输速率的要求,结合信噪比门限算法对约束注水法进行界定和优化,得到了功率裕量最大化的表达式。仿真结果表明：提出的算法优于低反馈开销算法,能够适应低压电力线信道。在系统目标传输速率为200kbps时,达到了最大裕量值20,极大程度地降低了通信单元调制解调芯片实际的功率消耗。     

基于F-P腔法的纳米精度非线性误差校准系统研究

为了研究可用于纳米、亚纳米精度的非线性误差校准系统,采用差拍F-P干涉法,在中国计量科学研究院研制的差拍F-P干涉仪基础上,设计并制作了适用于该系统的密封干涉光路的真空系统。通过与电容式测微仪的比对实验,证明了系统的抗干扰能力得到了改善,在大于半波长的测量范围内,系统的非线性度优于3.86nm。     

远程遥测姿态控制系统设计

为全面测控飞行器姿态,设计了一种能实时监测、控制飞行器姿态倾角的远程遥测系统。采用FPGA进行中央逻辑控制,构建了智能变送模块。将上位机作为终端设备,结合步进电机24BYJ48-5V与双轴倾角传感器ROB100,完成步进电机闭环控制,实现-90°～+90°范围内任意倾角值的实时测量与控制,精度达0.5°。通过大量试验结果表明,该系统可靠性高,各项性能指标均满足项目需求。     

基于STM32的乐联网的电能监测系统的设计

电能监测系统采用意法(ST)半导体公司STM32F103ZDT6的ARM芯片为核心,以ATT7022C电表芯片对电能参数进行取样,实现电网电压和电流、功率的因数、有功、无功和视在功率等诸多参数的检测,通过W5200A硬件TCP/IP通信芯片进行数据传输,借助乐为物联公司物联网平台,通过网页、博客等方式进行数据发布和管理,参数测量与传输误差在许可范围内,能够投入实际使用;该系统为能耗监测与管理提供了底层硬件平台,提供了数据可靠传输方式,提供了方便、直观的上层管理平台,综合了电能计量与测控、嵌入式系统、物联网、WebServer等多项技术,具有一定的创新性。     

一种新型高精度充电桩系统的设计

设计了一种用于电动车等移动设备的高精度充电控制系统,以STC12C5A60S2单片机作处理器,采用CS5464电能计量芯片,通过MF-RC522读卡芯片实现智能刷卡结算。对于蓄电池充电保护与判断何时为电量充满状态提出了新的方案,并设计了人性化的人机交互界面。实验结果表明：该充电桩系统能精确完成电量的计量计费,在户外电能补给方面,具有较高的应用价值。     

基于FPGA和DSP的微型惯导系统

 惯导系统的硬件组成直接影响到系统的体积和解算速度,构建合理的硬件系统直接关系到惯导系统的精度指标。针对某小型惯导系统对体积和解算精度的特殊要求,解决已有微型惯导系统的方案缺陷,提出一种工程实用强的惯导系统。该系统用FPGA作为采集控制惯性传感器的核心芯片,设计了并行采集方案,32位浮点型高速DSP实现惯导解算。经过转台测试与外场试验表明：系统具有抗干扰能力强、实时响应迅速、惯性单元标定简便、易实现等优点,系统指标完全满足原设计要求。     

无线激光通信音频传输实验

设计了无线激光通信音频传输实验系统.在发射端采用对90 MHz载波信号调频方式调制放大信号后,再对半导体激光器进行强度调制;在接收端光信号由光电探测器转换为电信号,电信号经中频放大器、变频器和鉴频器解调出原始信号,原始信号再经功率放大器放大后由示波器接收.测量了实验系统音频传输的幅频特性、动态特性和延迟特性.实验结果表明:由于采用二次调制,系统抗干扰能力强,接收灵敏.     

光通信数字接收中位同步信号的智能提取

在光通信数字接收机中,为了达到系统的位同步,结合数字锁相环的基本原理,采用现场可编程技术,设计了位同步信号的时序逻辑电路,并用FPGA芯片实现了整个位同步电路.通过单片机实时控制FPGA,进行频带宽度和中心频率的实时调节,实现了位同步信号的智能提取.仿真分析和实际测试表明,该系统具有实时跟踪,提取快速且稳定,抗干扰能力强,升级方便等特点.