gps的全球同步数据采集终端(附件)
目前中国电网规模日渐变的庞大，电力自动化科技逐渐发展进步，但是人们对电力的需求和使用安全等方便提出更高的要求。电力系统的规模越来越复杂，倘若用传统的管理方式去监测和提供电力的安全保障，已经难以达到超大规模的电力系统所需的严格要求。不仅在国内，而且放眼全球的电力系统都在对自动化和安全监测提出更高的目标，而其中最重要的就是实现实时监测电网数据和反馈电力的安全是否稳定。对于偏远地区或无人区的电力监测更需要实现完全自动化，并能实现时间同步对电力数据采集并分析，并实时反馈电力系统的安全可靠性。但是当电网发生突发故障,倘若不能实时监测到电力数据的变化，就无法有效的进行控制。本文利用使用开发工具是MDK5，编程语言以C语言为主。采用 ARM STM32F407 开发板，在其上使用 ATK-NEO-6M GPS 模块，并实现GPS同步授时数据采集。该系统实现了基于GPS的全球同步数据采集终端的基本所需功能。关键词 GPS，时间同步，数据采集，ARM
目 录
1 引言 1
1.1 基于GPS的同步数据采集终端的研究意义 1
1.2 同步数据采集终端的研究现状 2
1.3 论文的主要研究内容 3
2 GPS系统 3
2.1 GPS简介 3
2.2 GPS主要特点 3
2.3 GPS定位系统 3
3 终端整体设计 6
3.1 关键技术 6
3.2 系统模块设计 6
4 系统硬件设计 7
4.1 GPS模块 7
4.2 同步授时设计 9
4.3 STM32模块 12
5 系统软件设计 15
5.1 MDK开发环境 15
5.2 数据采集 15
5.3 软件详细设计 18
6 系统测试 22
6.1 系统测试 22
6.2 误差分析 24
6.3 误差校正 25
6.4 系统应用 25
6.5 测试总结 25
结 论 27
致 谢 28
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
参 考 文 献 29
1 引言
1.1 基于GPS的同步数据采集终端的研究意义
改革开放40年以来，信息技术得以快速发展，各行各业的发展趋势都在不断的发生改变，而对于电力系统的质量、供电是否可靠以及需求量都在不断的呈现出大幅度提高的趋势，因此电力的安全运行需要不断提高，还有电力系统的自动化也亟待提高。在互联网的大规模系统中电力系统是其中之一，所分散的地区范围也十分广泛，设备极其多，并且电力系统在不断的由低级到高级转换，由传统到自动化转换，这个发展过程和时间都是很短暂的。国民经济在发生改变的同时，电力系统又是与国民经济的各个部门关系都非常友好的公共服务系统。电力系统的特点主要有以下三点：一是与国民经济各行业和劳动人民的日常生活息息相关，是由于其他能量与电能直接可以相互转换，并且非常方便，适用大批生产、集中式的管理，所以现在社会上的各行各业都采用的是广泛使用电能，电能所供应的中段和减少，会直接性的影响到国民经济的各行业和我们的日常生活[1]。二是上面所说的过渡过程非常短暂，发电机、电力线路、电动机等元器件基本上是在瞬间完成掷放然后退出的，电能是从这一端输送到另一端，这中间只需要千分之几到百万分之几秒的时间，所以，电力系统只需要非常短暂的时期就可以由一个阶段逐渐发展到另外一个相对较高级的阶段从而进行高效率的运行。三是电力存储技术还未完善，在现实生活中，电能的生产和人们对电力的需求是相互联系，并且都是在同一时刻产生和停止的。因此，无论何时发电厂所生产的电能都一定要等于此刻用电设备的耗费与运送、在分配过程中所发送消耗的电能总和。
如若能够实时并且全面的控制电力系统各个组成部分的运转状态，对于电力调遣部门来说，具有非常意义的就是确保系统的安全性。因为上面所提到的电力系统的分布范围广，其运转调动具有分区的特点，所以，勘测控制系统也是分散的[2]。计算机网路、通信技术近几年来都得以快速的发展和创新进步，勘测和控制系统的及时性也已经比较多而好的体现出来了。但是，想要得到主要设备的运转信息和整个系统的关键点，这时候就必须靠借高精度的GPS全球同步数据采集终端来获取。还有电力系统要把整个系统时钟的误差控制在毫秒级，只有这样才能达到系统预期的高精准的同步，所以对于时间上的精确要求极其苛刻，但是这也是比较很难达到的结果[3]。所以，此刻就更急需一种与众不同的时间同步方法，基于GPS的全球同步数据采集终端，其特点具有实时精度高，并且其覆盖范围广和可靠性较高，而且对于外界尤其是自然因素的干扰，该终端能够对影响因素进行补偿，而这种方式正被人们广泛使用，并引起人们高度的重视。
1.2 同步数据采集终端的研究现状
现如今，已经成为最近几年热门研究的话题是采用先进的DSP技术和GPS技术研究同步的数据收集问题和所研发的相关器械。在中国有一些公司已经开发研究出了关于GPS数据同步的搜集装备，但是在某些方面还未成熟，比如：在功能上、实用性上等多方面都还没有达到所预期的效果，而这些设备的功能性都非常的简单，不通用，扩展性比较薄弱。在开发和维护上相对来说比较复杂，并不能满足市场的需求。如今信息化时代对于电能供应和安全等的各方面都要求非常非常高，并且更要可靠，于此而来的发展结果就是：电力系统时刻都要保证电力自动化的稳定性和可靠性，要求越来越严格。并且自动化技术近年来得以较快速发展并趋于稳定，在各个方面都得以应用和发展，尤其是电力系统发展飞快。
想要建立一个统一精准的时间同步系统，关键在于要开发出一个同一的时间对比系统，时间对比系统通常是通过无线通讯网或者有限通讯网之间的传递时间信息来完成的。我国的电力系统已经发展成为具有大容量存储和传送、可持续再生能源特点的现代化电力系统。电力系统从产生到成熟的整个过程中，发展的趋势是：有高电压向低电压发展，有简单的功能向统一化的方向发展，比如：装备方面想数字化、一体化发展；电力系统也在积极的、快速的向电力智能化、通用化方向发展并以此为追求目标。通过不懈的努力和创新，计算机网络以及通信技术等同时也不断地创新和发展，电力系统发展到现在已经由传统的模式转换成一个由计算机、通信、电子设备等组成的统一体模式。其中内涵在不断的深入发展，外形也在持续的延伸。电力系统时时刻刻要处理越来越多、越来越复杂的电力数据和其他信息，即使是自动化处理也难以保证可靠稳定，因此诸多问题也油然而生，电力监测和可预测的范围也变得越来越广也变得越来越难以去控制和检测它。所以在电力系统自动化方面要投入更多的精力和钱力来解决当前遇到的亟待处理的问题，创新出更多的新型技术并产生重要发展意义，推动其智能化控制的
目 录
1 引言 1
1.1 基于GPS的同步数据采集终端的研究意义 1
1.2 同步数据采集终端的研究现状 2
1.3 论文的主要研究内容 3
2 GPS系统 3
2.1 GPS简介 3
2.2 GPS主要特点 3
2.3 GPS定位系统 3
3 终端整体设计 6
3.1 关键技术 6
3.2 系统模块设计 6
4 系统硬件设计 7
4.1 GPS模块 7
4.2 同步授时设计 9
4.3 STM32模块 12
5 系统软件设计 15
5.1 MDK开发环境 15
5.2 数据采集 15
5.3 软件详细设计 18
6 系统测试 22
6.1 系统测试 22
6.2 误差分析 24
6.3 误差校正 25
6.4 系统应用 25
6.5 测试总结 25
结 论 27
致 谢 28
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
参 考 文 献 29
1 引言
1.1 基于GPS的同步数据采集终端的研究意义
改革开放40年以来，信息技术得以快速发展，各行各业的发展趋势都在不断的发生改变，而对于电力系统的质量、供电是否可靠以及需求量都在不断的呈现出大幅度提高的趋势，因此电力的安全运行需要不断提高，还有电力系统的自动化也亟待提高。在互联网的大规模系统中电力系统是其中之一，所分散的地区范围也十分广泛，设备极其多，并且电力系统在不断的由低级到高级转换，由传统到自动化转换，这个发展过程和时间都是很短暂的。国民经济在发生改变的同时，电力系统又是与国民经济的各个部门关系都非常友好的公共服务系统。电力系统的特点主要有以下三点：一是与国民经济各行业和劳动人民的日常生活息息相关，是由于其他能量与电能直接可以相互转换，并且非常方便，适用大批生产、集中式的管理，所以现在社会上的各行各业都采用的是广泛使用电能，电能所供应的中段和减少，会直接性的影响到国民经济的各行业和我们的日常生活[1]。二是上面所说的过渡过程非常短暂，发电机、电力线路、电动机等元器件基本上是在瞬间完成掷放然后退出的，电能是从这一端输送到另一端，这中间只需要千分之几到百万分之几秒的时间，所以，电力系统只需要非常短暂的时期就可以由一个阶段逐渐发展到另外一个相对较高级的阶段从而进行高效率的运行。三是电力存储技术还未完善，在现实生活中，电能的生产和人们对电力的需求是相互联系，并且都是在同一时刻产生和停止的。因此，无论何时发电厂所生产的电能都一定要等于此刻用电设备的耗费与运送、在分配过程中所发送消耗的电能总和。
如若能够实时并且全面的控制电力系统各个组成部分的运转状态，对于电力调遣部门来说，具有非常意义的就是确保系统的安全性。因为上面所提到的电力系统的分布范围广，其运转调动具有分区的特点，所以，勘测控制系统也是分散的[2]。计算机网路、通信技术近几年来都得以快速的发展和创新进步，勘测和控制系统的及时性也已经比较多而好的体现出来了。但是，想要得到主要设备的运转信息和整个系统的关键点，这时候就必须靠借高精度的GPS全球同步数据采集终端来获取。还有电力系统要把整个系统时钟的误差控制在毫秒级，只有这样才能达到系统预期的高精准的同步，所以对于时间上的精确要求极其苛刻，但是这也是比较很难达到的结果[3]。所以，此刻就更急需一种与众不同的时间同步方法，基于GPS的全球同步数据采集终端，其特点具有实时精度高，并且其覆盖范围广和可靠性较高，而且对于外界尤其是自然因素的干扰，该终端能够对影响因素进行补偿，而这种方式正被人们广泛使用，并引起人们高度的重视。
1.2 同步数据采集终端的研究现状
现如今，已经成为最近几年热门研究的话题是采用先进的DSP技术和GPS技术研究同步的数据收集问题和所研发的相关器械。在中国有一些公司已经开发研究出了关于GPS数据同步的搜集装备，但是在某些方面还未成熟，比如：在功能上、实用性上等多方面都还没有达到所预期的效果，而这些设备的功能性都非常的简单，不通用，扩展性比较薄弱。在开发和维护上相对来说比较复杂，并不能满足市场的需求。如今信息化时代对于电能供应和安全等的各方面都要求非常非常高，并且更要可靠，于此而来的发展结果就是：电力系统时刻都要保证电力自动化的稳定性和可靠性，要求越来越严格。并且自动化技术近年来得以较快速发展并趋于稳定，在各个方面都得以应用和发展，尤其是电力系统发展飞快。
想要建立一个统一精准的时间同步系统，关键在于要开发出一个同一的时间对比系统，时间对比系统通常是通过无线通讯网或者有限通讯网之间的传递时间信息来完成的。我国的电力系统已经发展成为具有大容量存储和传送、可持续再生能源特点的现代化电力系统。电力系统从产生到成熟的整个过程中，发展的趋势是：有高电压向低电压发展，有简单的功能向统一化的方向发展，比如：装备方面想数字化、一体化发展；电力系统也在积极的、快速的向电力智能化、通用化方向发展并以此为追求目标。通过不懈的努力和创新，计算机网络以及通信技术等同时也不断地创新和发展，电力系统发展到现在已经由传统的模式转换成一个由计算机、通信、电子设备等组成的统一体模式。其中内涵在不断的深入发展，外形也在持续的延伸。电力系统时时刻刻要处理越来越多、越来越复杂的电力数据和其他信息，即使是自动化处理也难以保证可靠稳定，因此诸多问题也油然而生，电力监测和可预测的范围也变得越来越广也变得越来越难以去控制和检测它。所以在电力系统自动化方面要投入更多的精力和钱力来解决当前遇到的亟待处理的问题，创新出更多的新型技术并产生重要发展意义，推动其智能化控制的
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