电力通信中数据压缩技术的研究与实现-通信与信息系统专业论文.docxVIP

目 录 摘 要 Abstract 引 言 1 １ 数据压缩 3 1.1 数据压缩的基础知识 3 1.1.1 数据压缩的起源 3 1.1.2 压缩的本质 4 1.1.3 数据压缩的有关定义 5 1.1.4 压缩效果的评价标准 5 1.2 常用的数据压缩编码技术及其分类 6 1.2.1 数据压缩编码技术 6 1.2.2 无损压缩技术分类 7 1.3 数据通信 13 1.3.1 数据通信系统 13 1.3.2 数据传输 14 1.3.3 数据通信系统的质量指标 14 1.3.4 电力系统专用网络介绍 15 2 系统硬件设计 17 HYPERLINK \l _TOC_250009 2.1 DSP 数字信号处理器 17 HYPERLINK \l _TOC_250008 2.1.1 DSP 的特点 17 HYPERLINK \l _TOC_250007 2.1.2 DSPTMS320F2812 处理器的主要特点 18 HYPERLINK \l _TOC_250006 2.1.3 TMS320F2812CPU 内核组成 20 HYPERLINK \l _TOC_250005 2.2 以太网控制器 RTL8019AS 23 HYPERLINK \l _TOC_250004 2.2.1 RTL8019AS 内部功能模块 24 HYPERLINK \l _TOC_250003 2.2.2 RTL8019AS 内部地址空间分配 25 HYPERLINK \l _TOC_250002 2.2.3 RTL8019AS 的 I/O 地址分配 25 HYPERLINK \l _TOC_250001 2.3 可编程逻辑器件 CPLD EMP240 26 2.4 电源电路设计 27 HYPERLINK \l _TOC_250000 2.5 DSP 与网卡的硬件接口电路的实现 28 3 系统软件实现 30 3.1 电力系统数据压缩算法设计及其实现 31 3.1.1 字典查找冗余特征格式编码的原理 31 3.1.2 字典查找冗余特征格式解码原理 34 3.2 网卡硬件驱动程序设计 36 3.2.1 RTL8019AS 的检测和初始化 36 3.2.2 RTL8019AS 数据发送过程 37 3.2.3 RTL8019AS 的数据接收过程 38 3.2.4 复位 RTL8019AS 38 3.3 DSP 串口通信程序的设计 39 4 实验结果分析 42 4.1 加入字典查找冗余特征格式压缩算法的硬件实验验证 42 4.2 字典查找冗余特征格式压缩算法的解压缩实验验证 44 4.3 电力系统数据压缩算法的仿真分析 46 结 论 48 参 考 文 献 50 附录 A RTL8019 自定义工作寄存器 52 作 者 简 历 53 学位论文数据集 55 - - PAGE 10 - 引 言 在我国西北的变电站远动装置中，由于当地条件较差没有光纤传输，为了监控 电力运行情况，并为调度中心提供相关数据，必须实时采集有关的数据信息。其中 大量的数据主要包括模拟量、开关量、电能量。变电站采集的模拟量包括：各段的 母线电压、线路电压、电流、有功功率、无功功率；主变压器的电流、有功功率和 无功功率；电容器的电流、无功功率；馈出线的电流、电压、功率以及频率、相位、 功率因数。除此之外还有负荷监控、潮流预测、在线检测以及电力系统管理信息。 由此可看到采集数据量是非常大的，可以通过卫星通信进行有效的传输。一方面， 卫星信道太窄，当采集的电力数据量过大时需要对其进行压缩，减少对信道带宽的 占用。另一方面，由于通过卫星信道传输数据时，需要缴纳一定的信道租用费用， 其费用是按照数据流量大小来计算的，为了降低数据传输时在此费用的消耗，需要 对电力数据进行压缩处理。与此同时，许多用户又对巨量数据快速传输有很高的要 求，这种情况下，也需要对采集的数据进行压缩处理，加快数据传输速率，这样才 能减少对人力、物力的需求，以满足了客户的需要。 首先，在大量数据传输过程中，可以通过改善硬件的水平来提高数据传输速率。 但仅仅依靠提高硬件的传输速率是不经济的，只有对数据进行压缩，采用适合的算 法，保持有较高的压缩比和适合的信噪比，并且在数据接收端还能够对数据进行无 损恢复，保持它的原有特征，以便进行信号处理研究。其次，在科学技术的不断发 展中，虽然近年来计算机存储器容量不断在扩大，价格也有所下降，但是，要想存 储这么多巨量的数据还是需要很多的附加费用的。所有要想减少对数据存储费用的 占用和提高数据传输速率，我们就需要对数据进行合理的压缩。因此，要想处理好 电力系统的数据存储和通信问题，首先就需要对采集的数据进行压缩