電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中集中器硬件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

【摘要】隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中也在不斷完善。其中，電力遠(yuǎn)程抄表的工作模式得到了高效地普及。由于傳統(tǒng)的人工抄表的形式和現(xiàn)如今電力系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀不相符，因此，工作人員需要對(duì)抄表工作的形式進(jìn)行改進(jìn)和完善。在電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，集中器硬件是研究人員研究的重點(diǎn)。本文中，筆者主要對(duì)電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中的集中器硬件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)等方面進(jìn)行深入介紹和分析，希望能夠給相關(guān)的電力行業(yè)工作人員提供借鑒和參考。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)抄表系統(tǒng)；集中器；嵌入式系統(tǒng)

目前，電力行業(yè)在對(duì)電力資源進(jìn)行管理的過(guò)程中主要是以遠(yuǎn)程抄表，智能繳費(fèi)的形式為主。主要是由于人工抄表不僅工作量相對(duì)較大，精準(zhǔn)度也無(wú)法保證。采用智能卡付費(fèi)的形式給用戶帶來(lái)了較大的便利。隨著電子技術(shù)、通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)等技術(shù)的高效發(fā)展電力系統(tǒng)發(fā)展中的嵌入式技術(shù)逐漸趨于成熟。集中器作為遠(yuǎn)程電力抄表系統(tǒng)運(yùn)行的核心部位，研究人員對(duì)其設(shè)計(jì)形式以及實(shí)現(xiàn)形式進(jìn)行探討和分析具有一定的現(xiàn)實(shí)性和可行性。

1、集中器的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的重要性

遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中主要以集中器的功能和性質(zhì)為主。集中器主要是通過(guò)各種智能儀表以及模塊的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和傳輸，最終對(duì)各種不同類型的信息進(jìn)行儲(chǔ)存。在這一過(guò)程中信道形式比較特殊，在上行通信信道和服務(wù)器相互連接的過(guò)程中，上行通信信道主要采用的是公用網(wǎng)絡(luò)。另外，由于集中器所包含的模塊類型比較復(fù)雜，數(shù)量較多。研究人員只有對(duì)各種硬件模塊進(jìn)行研究，才能夠提升電力遠(yuǎn)程抄表工作的效率，促進(jìn)通信方式的科學(xué)性和規(guī)范性。

2、集中器的硬件

2.1中央處理器

集中器硬件設(shè)備的中央處理器結(jié)構(gòu)處于核心位置，其芯片性能以及系統(tǒng)性符合集中器硬件設(shè)計(jì)的要求。通常情況下，計(jì)數(shù)人員在對(duì)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)進(jìn)行研究和優(yōu)化的過(guò)程中，集中器硬件所選擇的芯片類型主要是AT系統(tǒng)的芯片，同時(shí)還需要加設(shè)各種全套的外圍設(shè)備。不僅如此，網(wǎng)口結(jié)構(gòu)和控制器也是不可缺少的結(jié)構(gòu)類型。由于芯片的系統(tǒng)功能較強(qiáng)大，因此，外部組件的件數(shù)也可以逐漸減少。

2.2存儲(chǔ)模塊的設(shè)計(jì)

無(wú)論是哪種類型的芯片，都含有外設(shè)接口。芯片內(nèi)部的存儲(chǔ)器在無(wú)法滿足實(shí)際要求時(shí)，需要進(jìn)行不斷擴(kuò)展。通常情況下，儲(chǔ)存器的主要作用是存儲(chǔ)系統(tǒng)的程序。電表上的相關(guān)數(shù)據(jù)主要應(yīng)該存儲(chǔ)在Flash存儲(chǔ)器或者是內(nèi)存卡上。在內(nèi)存方面如果存儲(chǔ)空間足夠大，就沒(méi)有必要進(jìn)行擴(kuò)展。

2.3上行通訊模塊的設(shè)計(jì)

第一，MODEM通信設(shè)計(jì)。集中器在上行通訊模塊運(yùn)行的過(guò)程中主要的功能就是實(shí)現(xiàn)內(nèi)置MODEM和上位機(jī)之間的通訊。這種通訊方式屬于有線通訊的一種。用戶只需要將電話線接入到端口位置就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊。在上位機(jī)開(kāi)始撥號(hào)的過(guò)程中，集中器上面的指示燈會(huì)處于常亮的狀態(tài)。在命令執(zhí)行完畢之后，集中器的指示燈和MODEM的指示燈都會(huì)熄滅。集中器的上位機(jī)指示燈是判定通訊進(jìn)程的重要指示，保證通信模塊的靈活性和穩(wěn)定性是設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)之所在。研究人員要將這方面作為通訊模塊設(shè)計(jì)重點(diǎn)，加強(qiáng)模塊結(jié)構(gòu)和主板之間的聯(lián)系。

第二，紅外通信設(shè)計(jì)。所謂的紅外通訊技術(shù)主要是采用紅外線的形式來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞，同樣屬于無(wú)線通訊技術(shù)的一種。這種通訊形式不僅價(jià)格低廉，而且在聯(lián)接的過(guò)程中保密性較高，損耗程度較低。但是，這種通信設(shè)計(jì)形式在距離和速度方面受到嚴(yán)重的限制，在測(cè)試方面的應(yīng)用價(jià)值還有待提升。

集中器下端部位有一個(gè)紅色的按鈕，在抄表的過(guò)程中可以將終端設(shè)備和集中器相互連接。在指示紅燈閃亮幾次之后，就可以根據(jù)具體的指示來(lái)進(jìn)行操作。在紅外通訊指示燈熄滅之后，集中器可就可以退出紅外通訊狀態(tài)。紅外信號(hào)在進(jìn)行轉(zhuǎn)化以及傳輸?shù)倪^(guò)程中主要采用的是不同類型芯片形式，在提升調(diào)制解調(diào)作用的基礎(chǔ)上，提升了信號(hào)傳輸?shù)母咝院驼w效率。在實(shí)際的電力抄表應(yīng)用的過(guò)程中，工作人員需要對(duì)抄表現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)工作加強(qiáng)重視，同時(shí)對(duì)于集中器的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行科學(xué)合理地控制。為了保證遠(yuǎn)程抄表工作進(jìn)行的高效性和準(zhǔn)確性，需要在實(shí)際的工作中選擇素質(zhì)相對(duì)較高或者是對(duì)操作技能掌握程度較強(qiáng)的工作人員。而且集中器設(shè)備的紅外功能比較突出。

2.4下行通訊模塊的設(shè)計(jì)

人們經(jīng)常說(shuō)的下行通訊，主要是指集中器和相關(guān)的終端設(shè)備所進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸。從項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作中可以看出，AT系列的芯片可以用戶上行和下行通訊設(shè)備當(dāng)中。而TX和RX系列芯片僅僅可以用戶下行通訊的終端設(shè)備當(dāng)中。在下行通訊模塊設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要涉及到的就是載波形式的通信口，芯片以及各種串口、控制口等等。加強(qiáng)數(shù)據(jù)的傳遞是集中器設(shè)備的最終工作目標(biāo)，提升設(shè)計(jì)的科學(xué)性和規(guī)范性也可以有效地提升電力遠(yuǎn)程抄表工作的高效性。

第一，載波通信設(shè)計(jì)。下行載波通訊模塊的主控芯片是專為面向未來(lái)的開(kāi)放式自動(dòng)抄表智能信息家電以及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的單芯片片上系統(tǒng)，它除了具有功能強(qiáng)大的微處理器外尤其在高精度模/數(shù)轉(zhuǎn)換以及電力線載波通訊方面具有更大的優(yōu)勢(shì)，它的擴(kuò)頻通信單元是PL2000系列專用電力線載波通信集成電路的升級(jí)內(nèi)核具有更強(qiáng)的抗干擾能力更高的數(shù)據(jù)通信速率和更大的軟件可配置靈活性。

第二，RS-485設(shè)計(jì)。在電力通訊方案的設(shè)計(jì)中，下行通訊除了采用低壓電力載波通訊方式以外，還經(jīng)常利用RS-485總線通訊方式。因?yàn)檫@樣組網(wǎng)方式就較為靈活既可使用RS-485總線和低壓電力載波混合的方式組網(wǎng)，也可以使用可靠性比較高的全485方案組網(wǎng)。而且可用于RS-485接口的芯片種類也越來(lái)越多實(shí)現(xiàn)這種通訊的技術(shù)也相當(dāng)成熟。

2.5JTAG的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用SAM-ICE仿真器調(diào)試程序，SAM-ICE是專為ATMEL的AT91系列ARM處理器設(shè)計(jì)的JTAG仿真器.標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線，分別為測(cè)試模式選擇、測(cè)試時(shí)鐘、測(cè)試數(shù)據(jù)輸入和測(cè)試數(shù)據(jù)輸出，JAG測(cè)試允許多個(gè)器件通過(guò)AG接口串聯(lián)在一起，形成一個(gè)AG鏈，能實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)器件分別測(cè)試，JAG接口還常用于對(duì)FLASH器件進(jìn)行編程.通過(guò)JTAG接口可對(duì)芯片內(nèi)部的所有部件進(jìn)行訪問(wèn)，因而是開(kāi)發(fā)調(diào)試嵌入式系統(tǒng)的一種簡(jiǎn)潔高效的手段。

3、結(jié)束語(yǔ)

集中器通過(guò)MODEM通信方式接收來(lái)自上行信道的主站命令，處理器將接受到的命令轉(zhuǎn)換為一條或者多條內(nèi)部可執(zhí)行的命令，從而提取歷史數(shù)據(jù)或參數(shù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議封裝傳送給上行信道。上行信道將數(shù)據(jù)按照原路徑傳送給服務(wù)器，同時(shí)，通過(guò)下行信道抄收各種用戶終端的用電量數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行存儲(chǔ)從而實(shí)現(xiàn)智能化抄表工作.這種基于ARM芯片的集中抄表系統(tǒng)是可行的、有效的，它代表著技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)也將會(huì)有廣泛的應(yīng)用前景。

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作者簡(jiǎn)介

崔暉，男，1968.9-，遼寧大連人，高級(jí)工程師，本科學(xué)歷，研究方向?yàn)殡娔苡?jì)量.