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基于Android和电力载波通信的多节点远程控制

2015-10-09 09:23来源:中国测控网关键词:载波通信无限通信电力线收藏点赞

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2 系统硬件设计

集中器内采用友善之臂公司出产的Tiny6410开发板,主控芯片采用ARM11处理器S3C6410,它是一款低功率、高性价比、高性能的通用处理器,具有丰富的硬件功能外设,方便更多的外部功能扩展。

GPRS模块采用华为的GTM900-C GPRS模块,该模块是一款两频段GSM/GPRS无线模块,内嵌TCP/IP协议模块,使用简单,易于集成,支持标准的AT命令及增强AT命令,提供丰富的语音和数据业务等功能,带有SIM卡座、耳机插座和话筒插座,可以实现通话、发短信和GPRS无线上网等功能,性能较优。

电力载波模块采用四川科强电子的KQ-130F电力载波模块,它是一款单列11针的高性能过零载波数据收发模块,采用FSK调制解调技术,专门为在220 V交流上、强干扰、强衰减的环境下,需要可靠传送数据的应用而特别设计和开发的性价比较高的载波模块。

智能终端节点以ATmega16单片机为控制核心,ATmega系列是AVR单片机中的高端产品,其显著的特点为高性能、高速度、低功耗,片内资源很丰富。ATmega系列中ATmega8和ATmega16性价比较高。

3 系统软件设计

3.1 多节点电力载波通信实现

由于电网处于动态的盲网络状态,具有噪声干扰强、信号衰减大、多径效应且网络路径随机性等特点,致使低压电力载波通信很不可靠。为了减少类似的干扰、获取最优路径,本文采用了Modbus协议和遗传-蚁群混合算法。

Modbus协议采用主从应答式通信,详细规定了主、从设备的通信行为,定义了设备能够识别和使用的报文结构。该协议规定网络中只能有一个通信主设备和多个子设备组成,各子设备通过唯一的地址ID号来识别信息并响应。

遗传算法(Genetic Algorithm,GA)是一类借鉴生物界自然选择和自然遗传机制的随机化搜索算法,具有全局快速搜索能力,但对于计算过程中系统反馈的信息不能加以利用,导致大量不必要的冗余迭代,在后期效率较低。蚁群算法(Ant Colony Algorithm,ACA)是人们受自然界中真实的蚁群集体行为启发而提出的一种基于蚁群的模拟进化算法,通过信息素的累积和代数传递时的不断更新而收敛于最优路径,但是由于初期信息素匮乏,导致求解速度较慢。遗传-蚁群混合算法如图2所示,首先利用遗传算法的随机性、快速性、全局收敛性,产生有关问题的求解结果,然后在Tg时刻,将遗传算法结果转换为蚁群算法出事信息素分布,充分利用蚁群算法的并行性、正反馈机制和鲁棒性得到最优路释。

原标题:基于Android和电力载波通信的多节点远程控制
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