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隨著(zhù)國家電力系統兩網(wǎng)改造工程的逐漸推進(jìn)及“一戶(hù)一表，供電到戶(hù)”政策的貫徹實(shí)施，電力用戶(hù)數量急劇膨脹，用電網(wǎng)絡(luò )日益龐大，供電企業(yè)的用電管理任務(wù)也越來(lái)越重，加之國家供電的發(fā)送配分開(kāi)，更要求供電企業(yè)加大對各大中小電戶(hù)的監控力度。而傳統的抄收方式主要是依靠人工每月定期上門(mén)抄取，這種做法不僅耗費大量的人力物力，工作效率低，給用戶(hù)帶來(lái)諸多不便，同時(shí)發(fā)生電費拖欠現象，造成電力公司的損失。低壓電力線(xiàn)載波遠程抄表系統是利用現有的低壓電力網(wǎng)和公共電話(huà)網(wǎng)作為數據采集與傳輸通道，不僅從根本上克服了人工抄表帶來(lái)的諸多缺點(diǎn)，實(shí)現了對用戶(hù)用電量的自動(dòng)抄表及收費管理等多種功能，而且具有施工量小、可靠性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。 但現有低壓電力線(xiàn)載波遠程抄表系統由于各種原因，存在這樣或那樣的弊端，例如負荷情況復雜、噪聲干擾強且具有時(shí)變性、信號衰減大、信道容量小等。如何克服這些缺點(diǎn)，是現階段低壓電力線(xiàn)載波遠程抄表系統設計的主要目標。本文所用的基于令牌存儲技術(shù)的采集器設計與實(shí)現技術(shù)，就是為了克服以上缺點(diǎn)的一種方法[1-4]。 1 采集器硬件設計 1.1 采集器電路設計 采集器的電路設計如圖1所示。采集器是數據進(jìn)行采集、累計、傳輸的部件，其設計的好壞將直接影響整個(gè)抄表系統的正確性。所以，采集器的設計是整個(gè)系統設計最為關(guān)鍵的一步，在設計采集器時(shí)，需做到以下三點(diǎn)： （1）實(shí)時(shí)記錄電表脈沖信號，并按要求保存，可根據脈沖個(gè)數等參數計算出當前電表度數。 （2）可實(shí)現繼電器控制、狀態(tài)監視并可記錄繼電器狀態(tài)。 （3）可讀取電表度數、電表地址等信息，并可對其進(jìn)行參數設置，進(jìn)行欠費指示、繼電器通斷等控制。 1.2 采集器各部分功能 采集器總體結構如圖2表示，其各部分功能如下： （1）485通信芯片：主要實(shí)現采集器與上位機之間的通信，從而可以從采集器的存儲器中讀取相關(guān)數據，其具體通信協(xié)議以國家標準為主。 （2）狀態(tài)指示：指示當前電表的工作狀態(tài)，由3只二極管組成，其中一只表示正常工作；另一只表示用戶(hù)欠費；第三只表示繼電器動(dòng)作，切斷用戶(hù)電表。 （3）狀態(tài)檢測：在系統掉電或重新啟動(dòng)時(shí)，確保啟動(dòng)時(shí)的狀態(tài)與掉電前的狀態(tài)相符合。 （4）脈沖采樣：完成脈沖的采集與計數任務(wù)。 （5）存儲控制：主要存儲電表的地址、初始值、變比參數、已有的脈沖個(gè)數、已記錄的電表數及繼電器在系統掉電前的狀態(tài)。 2 采集器軟件設計 2.1 基于令牌存儲技術(shù)的數據存儲設計 在進(jìn)行采集器的設計時(shí)，數據準確、安全地存儲和傳輸是非常重要的，其結果決定著(zhù)其他部分的正常工作。但由于采集器工作在現場(chǎng)的最前端，容易受到環(huán)境的影響，如采集器的突然掉電、數據在存儲過(guò)程中突然受到計數脈沖中斷的影響等，這些都會(huì )導致寫(xiě)到存儲器中的數據不準確。如何克服這些不足，是采集器設計過(guò)程中的一個(gè)難點(diǎn)。根據采集器的實(shí)際工作環(huán)境，本文提出一種基于令牌儲存技術(shù)的數據存儲設計方法，該方法能很好地解決數據存儲過(guò)程中的不準確和不安全現象。 該方法的具體思路為：在存儲區中開(kāi)辟三個(gè)互不相連的存儲空間，分別定義為ADDR1、ADDR2、ADDR3，每個(gè)存儲區又分為兩部分，第一部分存儲令牌，用tokening表示（用一個(gè)整數表示），第二部分存儲當前電表度數，用memdata表示。下面詳細說(shuō)明本算法的思想。 （1）系統初始參數：當系統第一次使用時(shí)，把ADDR1.tokening、ADDR2.tokening和ADDR3.tokening中的數據值全部設置為零，把ADDR1.memdata、ADDR2.memdata和ADDR3.memdata中的數據設置為0、0.01、0.02（其中0.01代表0.01度電）。 （2）當用電量有0.01度時(shí)，需要將這0.01度電加到存儲區的用電度數中。首先把ADDR1.tokening、ADDR2.tokening和ADDR3.tokening中的數據相加，其和為0時(shí)，則把ADDR1.memdata中的數據加0.01，同時(shí)改變ADDR1.tokening中的數據，使其為1。 （3）當用電量第二次到0.01度時(shí)，把ADDR1.tokening、ADDR2.tokening和ADDR3.tokening中的數據相加，其和為1時(shí)，由此可以得到ADDR1.memdata剛被存儲過(guò)，把ADDR2.memdata中的數據加0.01，改變ADDR2.tokening中的數據，使其為2。 （4）當用電量第三次到0.01度時(shí)，把ADDR1.tokening、ADDR2.tokening和ADDR3.tokening中的數據相加，其和為3時(shí)，由此可以判斷ADDR1.memdata和ADDR2.memdata已經(jīng)存儲過(guò)，把ADDR3.memdata中的數據加0.01，改變ADDR3.tokening中的數據，使其為4。 （5）當用電量第四次到0.01度時(shí)，把ADDR1.tokening、ADDR2.tokening和ADDR3.tokening中的數據相加，其和為7，這時(shí)可以判斷ADDR1.memdata、ADDR2.memdata和ADDR3.memdata都已經(jīng)被存儲過(guò)了，重新從ADDR1.memdata開(kāi)始存數，把ADDR1.memdata中的數據加0.01，改變ADDR1.tokening中的數據，使其為0。 （6）當用電量第五次到0.01度時(shí)，把ADDR1.tokening、ADDR2.tokening和ADDR3.tokening中的數據相加，其和為6，這時(shí)可以判斷ADDR1.memdata中數據剛改變，應該把數據存儲到ADDR2.memdata中，把ADDR2.memdata中的數據加0.01，并把ADDR2.tokening中的數據改為0。 （7）當用電量第六次到0.01度時(shí)，把ADDR1.tokening、ADDR2.tokening和ADDR3.tokening中的數據相加，其和為4，這時(shí)可以判斷ADDR1.memdata和ADDR2.memdata都已經(jīng)被存儲過(guò)了，應該把ADDR3.memdata中的數據加0.01度，并把ADDR3.tokening中的數據改為0。這時(shí)的令牌狀態(tài)又重新回到了初始狀態(tài)，并且保證了數據區中的數據相差0.01度電，當有新的數據到來(lái)時(shí)，令牌數據又重新從初始狀態(tài)開(kāi)始。 （8）錯誤處理：當系統掉電或被其他干擾影響時(shí)，經(jīng)常會(huì )出現存儲數據不正確的現象，如果使用上述存儲方法，可以克服這些錯誤。每次在更改存儲區中的數據或向上位機發(fā)送電表度數時(shí)，都會(huì )首先把三組存儲區中的數據和令牌值取出來(lái)，然后根據令牌值，把三組數據兩兩相減，根據數據間的差額可以判斷三組存儲區中的數據是否正確，若正確才進(jìn)行改變或發(fā)送，否則可以根據另外兩組數據來(lái)還原其中一組數據，從而保證整個(gè)數據在系統運行期間的正確性。 2.2 軟件系統設計 軟件設計的任務(wù)主要是實(shí)現采集器的各部分功能，如圖3所示。包括485芯片通信功能設計、脈沖采集設計、數據存儲設計、狀態(tài)檢測設計、系統初始化等部分功能。 基于令牌儲存技術(shù)設計思想設計的采集器，極大地提高了采集器的穩定性和數據的正確性。采用本技術(shù)設計的采集器，在河南鄭州、濟源、周口等地市使用，其抄表成功率在99.8%以上，很好地滿(mǎn)足了用戶(hù)要求。 |
