張衛(wèi)東

積成電子股份有限公司

基于嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信的電能量遙測(cè)系統(tǒng)

張衛(wèi)東

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信息時(shí)代，通信技術(shù)不斷向前發(fā)展，對(duì)通信技術(shù)的研究仍在繼續(xù)。嵌入式系統(tǒng)常被應(yīng)用于信息處理中，嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)能夠提高信息傳輸?shù)目煽啃?，并且能夠?qū)崟r(shí)保證信息傳輸?shù)陌踩浴Ｇ度胧较到y(tǒng)本身具備許多優(yōu)點(diǎn)，它的體積不大，運(yùn)用過程中耗能也比較小，能夠有效的減少投入，而且它的發(fā)展勢(shì)頭也比較足，是當(dāng)前使用較多的一種網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。

變電所綜合自動(dòng)化；嵌入式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

進(jìn)入到21世紀(jì)以來，人類步入了信息時(shí)代，通信技術(shù)成為重點(diǎn)研究課題。嵌入式實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，就是在信息處理的過程中采用嵌入式系統(tǒng)，可以確保信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性。嵌入式系統(tǒng)的體積小、損耗小，在信息技術(shù)處理的過程中還可以節(jié)約成本，已經(jīng)成為目前最為受歡迎的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。

1 嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.1 嵌入式操作系統(tǒng)的局限性

嵌入式操作系統(tǒng)可以在限定的時(shí)間內(nèi)接收數(shù)據(jù)，并針對(duì)數(shù)據(jù)做出必要的分析，其將分析結(jié)果反饋給處理系統(tǒng)。由于嵌入式操作系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，且在運(yùn)行的過程中具有較高的性能可靠性，因此而應(yīng)用領(lǐng)域愈加廣泛。與此同時(shí)，一些弊端也相繼暴露出來，比如，嵌入式操作系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用性，而忽視了環(huán)境、使用功能和操作方式上的適應(yīng)性。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，這些方面都是單一性的，對(duì)于多元化的系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境很難適應(yīng)。

1.2 嵌入式操作系統(tǒng)具有較高的實(shí)時(shí)性

關(guān)于嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)行，要求具有實(shí)時(shí)性，以將自動(dòng)化控制的優(yōu)勢(shì)充分地發(fā)揮出來。比如，在航空研究領(lǐng)域中，嵌入式系統(tǒng)是被廣為應(yīng)用的，要求在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，要在短時(shí)間內(nèi)按照指令完成各項(xiàng)任務(wù)，并做出信息反饋。嵌入式系統(tǒng)如果不具備實(shí)時(shí)性，就難以產(chǎn)生自動(dòng)化效應(yīng)。

1.3 嵌入式操作系統(tǒng)的專用性極強(qiáng)

專用性是指系統(tǒng)的硬件和軟件都能夠根據(jù)嵌入對(duì)象而剪裁成所需要的尺度，所構(gòu)建的應(yīng)用系統(tǒng)具有專用性。嵌入式系統(tǒng)體現(xiàn)為專用性，是對(duì)于系統(tǒng)的硬件裝備和軟件裝備都要根據(jù)嵌入對(duì)象剪裁為合適的尺寸，使其在應(yīng)用領(lǐng)域中具有專用性。

2 嵌入式實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

2.1 提高關(guān)注度

嵌入式實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的提高，離不開國(guó)家的支持。國(guó)家對(duì)此投入的關(guān)注越多，越能說明國(guó)家對(duì)此技術(shù)的認(rèn)可度。嵌入式實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展的前景是非常廣闊的，其應(yīng)用也較廣泛。國(guó)家要制定相關(guān)的管理和監(jiān)督制度，加強(qiáng)對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的實(shí)踐的考核。只有這樣，才能提高我國(guó)的信息化技術(shù)水平。

2.2 進(jìn)行創(chuàng)新和改革

要想提升我國(guó)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的水平，就要將嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)系統(tǒng)同我國(guó)的發(fā)展情況有機(jī)結(jié)合在一起，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行創(chuàng)新和改革，不斷完善自我。此外，為了能夠提升我國(guó)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)水平，需要加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的培養(yǎng)，為我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)提供后備人才，確保我國(guó)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)有性得到保證。

2.3 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持

嵌入式技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展離不開互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)支持。在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的大背景下，若能將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)跟嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)融合在一起，那么，我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)水平將更上一層樓。

3 嵌入式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電能量遙測(cè)系統(tǒng)分析

3.1 基于嵌入式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的系統(tǒng)子站設(shè)計(jì)

系統(tǒng)子站擴(kuò)展4MFLASH和4M-32MSDRAM;并且擴(kuò)展內(nèi)置MODEM(SOCKETMODEM)模塊，提供通過電話線上網(wǎng)的途徑;內(nèi)置以太網(wǎng)口(ETHET-NETPORT)模塊，提供利用網(wǎng)線直接上網(wǎng)的途徑。RS485模塊用來采集復(fù)費(fèi)率多功能電能表的電能量數(shù)據(jù)。LCD和KEYBORAD模塊提供人機(jī)交互界面，以便工作人員到現(xiàn)場(chǎng)處理緊急事件。預(yù)留BDM模塊用來調(diào)試程序，測(cè)試系統(tǒng)。其他模塊還有：重啟電路，實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊。

基于嵌入式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的系統(tǒng)子站監(jiān)控軟件，是在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是個(gè)強(qiáng)大的、多功能的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，它具有體積小，易于固化，強(qiáng)大的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)反應(yīng)能力，軟件模塊層次化、移植性、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)，可以根據(jù)應(yīng)用的需要，通過增刪不同軟件模塊，搭建新的功能。

基于嵌入式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的系統(tǒng)子站監(jiān)控軟件以精簡(jiǎn)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核為核心，嵌入式操作系統(tǒng)系統(tǒng)內(nèi)部配置網(wǎng)絡(luò)通訊模塊(TCP/IP、PPP、TFTP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議)，文件系統(tǒng)管理模塊，遠(yuǎn)程控制模塊(RPC)，調(diào)試終端模塊(DEBUG)，C與C++支持模塊，并通過IO系統(tǒng)進(jìn)行中斷處理和驅(qū)動(dòng)程序管理，利用系統(tǒng)提供的C接口設(shè)計(jì)應(yīng)用模塊。系統(tǒng)監(jiān)控軟件采用任務(wù)調(diào)度方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，將復(fù)雜的多任務(wù)監(jiān)控軟件劃分為定時(shí)抄表、表計(jì)標(biāo)時(shí)、下傳參數(shù)、數(shù)據(jù)庫管理、系統(tǒng)設(shè)置、設(shè)置表計(jì)參數(shù)、最大需量清零、即時(shí)抄表、PPP模塊、RS485模塊、MODEM模塊等子任務(wù)軟件模塊，各個(gè)子任務(wù)通過旗語、消息在各自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞和同步協(xié)商。

3.2 電能量遙測(cè)系統(tǒng)管理、分析軟件的設(shè)計(jì)

電能量遙測(cè)系統(tǒng)管理、分析軟件提供一個(gè)便于操作的圖形化界面，充當(dāng)遠(yuǎn)程控制臺(tái)。它完成系統(tǒng)體系的創(chuàng)建、下傳參數(shù)、上抄數(shù)據(jù)、自動(dòng)抄表、事件分析、數(shù)據(jù)庫管理和分析結(jié)果打印等多種任務(wù)，軟件在WindowsNT環(huán)境下，采用Delphi和SQL兩種語言平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。Delphi具有優(yōu)秀的界面設(shè)計(jì)能力和很強(qiáng)的易用性，其數(shù)據(jù)庫的前端處理能力達(dá)到專業(yè)水準(zhǔn)，非常適合設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面，SQL(結(jié)構(gòu)化查詢語言)是一種在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中定義和操縱數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)語言，在電能量遙測(cè)系統(tǒng)管理、分析軟件中用于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫訪問模塊，它作為連接前臺(tái)應(yīng)用軟件和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)的橋梁。后臺(tái)數(shù)據(jù)庫采用大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)MSSQLSERVER或ORACLE，這兩種數(shù)據(jù)庫目前發(fā)展比較成熟。

綜上所述，技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域中能夠發(fā)揮效能，就要采用科學(xué)的管理方式。嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，雖然在運(yùn)行中存在著一定的局限，但是其具有實(shí)時(shí)性、專用性的優(yōu)勢(shì)。所以，在該技術(shù)的應(yīng)用中，要從國(guó)家發(fā)展的角度出發(fā)，對(duì)技術(shù)實(shí)施必要的創(chuàng)新。面對(duì)各種亟待解決的問題，就要針對(duì)問題進(jìn)行科學(xué)而系統(tǒng)地分析，同時(shí)還要注重嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的實(shí)踐性，以推動(dòng)中國(guó)現(xiàn)代化水平的提升。

[1]鄭宇斌.基于嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信的電能量遙測(cè)系統(tǒng)[D].浙江大學(xué)，2002.