劉道鵬

摘 要：為了減小航空公司航油成本的壓力以及響應(yīng)節(jié)能減排的號(hào)召，越來越多的機(jī)場和航空公司要求使用地面設(shè)備取代機(jī)載APU。實(shí)施此項(xiàng)措施時(shí)，機(jī)場必須對地面設(shè)備用電量進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和管理。論文中給出的是一種面向機(jī)場橋載設(shè)備基于單片機(jī)的電能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：橋載設(shè)備；單片機(jī)；電能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

隨著近年來燃油價(jià)格的不斷上升，航空公司的壓力越來越大，而民航局也鼓勵(lì)和要求各機(jī)場和航空公司使用地面設(shè)備來代替機(jī)載APU。目前使用地面橋載設(shè)備的使用率越來越高，而橋載設(shè)備本身也要消耗電力能源并關(guān)系到機(jī)場和航空公司之間的利益分割。所以一套合理有效的電能采集管理系統(tǒng)就顯得尤為重要。目前遠(yuǎn)程電力采集系統(tǒng)主要用在電力部門對家庭或企業(yè)用戶的用電抄表上。本課題在原有電力采集系統(tǒng)上增加單片機(jī)等控制，使航空公司和機(jī)場能實(shí)時(shí)對用電數(shù)據(jù)訪問，使信息公開化、透明化，減少兩者之間的經(jīng)濟(jì)糾紛。本系統(tǒng)將結(jié)合單片機(jī)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，對橋載設(shè)備的使用和能耗進(jìn)行有效管理。重點(diǎn)是完成實(shí)時(shí)采集地面設(shè)備的用電量和上傳相關(guān)數(shù)據(jù)給監(jiān)控平臺(tái)的工作。

1系統(tǒng)構(gòu)成

本系統(tǒng)主要針對民航機(jī)場橋載設(shè)備的特性進(jìn)行設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)主要包括本地用電管理設(shè)備和電能數(shù)據(jù)采集查詢系統(tǒng)組成。本地用電管理設(shè)備安裝在廊橋下，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的輸入。數(shù)據(jù)采集查詢系統(tǒng)包括多功能電表（帶485接口）、RS232/RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換器及各客戶端組成，主要實(shí)現(xiàn)對橋載設(shè)備數(shù)據(jù)的采集、傳送和查詢等功能。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，系統(tǒng)開始運(yùn)行后，首先操作員在本地用電管理設(shè)備上輸入本地電表的地址和正在使用本地設(shè)備的航空公司的代碼號(hào)。然后系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集器對多功能電表進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集來更新電表的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)把更新后的數(shù)據(jù)放到485總線上。機(jī)場遠(yuǎn)程管理PC機(jī)可實(shí)時(shí)無阻礙的接收到通過數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集器傳來的本地用電管理設(shè)備上傳的所有電表數(shù)據(jù)。航空公司的遠(yuǎn)程管理PC機(jī)則只能在該廊橋是本公司的飛機(jī)在使用時(shí)，才能接收到本地用電管理設(shè)備上傳的電表數(shù)據(jù)。其通信過程與機(jī)場遠(yuǎn)程管理PC機(jī)的一樣，， 靈活簡單的通訊方式適應(yīng)于各種安裝使用環(huán)境。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要原理是各用戶通過單片機(jī)訪問數(shù)據(jù)采集器實(shí)時(shí)采集到的用電量，主要由單片機(jī)、顯示器、通訊模塊及數(shù)據(jù)采集器等構(gòu)成，電能的采集和訪問是本系統(tǒng)的主要工作。單片機(jī)采用常用的AT89S52芯片，該單片機(jī)是一種低功耗、高性能 CMOS 8位微控制器，具有 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器。使用 Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，芯片上 Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。74HC573是擁有八路輸出的透明鎖存器，輸出為三態(tài)門，是一種高性能硅珊CMOS器件。當(dāng)鎖存使能端LE為高時(shí)，這些器件的鎖存對于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說輸出同步）。而當(dāng)鎖存使能端LE變低時(shí)，符合建立時(shí)間和保持時(shí)間的數(shù)據(jù)將會(huì)被鎖存。矩陣鍵盤輸入模塊其實(shí)就是一個(gè)人機(jī)接口模塊，系統(tǒng)設(shè)P1口作為鍵盤的輸入端，用來接收管理員輸入的電表地址和正在使用本廊橋電表的航空公司的代碼號(hào)，這在下文的本地?cái)?shù)據(jù)查詢時(shí)會(huì)用到。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)2個(gè)功能：電表電能數(shù)據(jù)的采集上傳；用電數(shù)據(jù)查詢。系統(tǒng)初始化之后由操作員進(jìn)行本地連接，即輸入本地電表的地址和航空公司代碼號(hào)。本地連接完成后系統(tǒng)在中斷產(chǎn)生時(shí)就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和上傳。當(dāng)系統(tǒng)沒有中斷產(chǎn)生，在主程序中執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)會(huì)循環(huán)掃描鍵盤進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢的功能。

3.1電表數(shù)據(jù)采集和上傳

定時(shí)器中斷程序要完成的主要任務(wù)是電表數(shù)據(jù)的采集和上傳。把數(shù)據(jù)采集和上傳放在定時(shí)器中斷里完成可以達(dá)到很好的實(shí)時(shí)性。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互的實(shí)現(xiàn)需要用到DL/T645-1997協(xié)通信議，此協(xié)議規(guī)定了它們之間的物理連接、通信鏈路及應(yīng)用技術(shù)規(guī)范。本系統(tǒng)每條數(shù)據(jù)幀包括幀起始符、地址域、控制碼、數(shù)據(jù)長度域、數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)、數(shù)據(jù)域和校驗(yàn)碼。其中幀的起始符規(guī)定為68H，標(biāo)識(shí)幀信息的開始；地址域?yàn)殡姳淼刂窐?biāo)示其唯一通信地址，控制碼規(guī)定為91H；校驗(yàn)位CS是從第一幀起始符開始到校驗(yàn)位之前的所有各字節(jié)的模256的和，不計(jì)超出256的溢出值；結(jié)束符規(guī)定為16H，表示幀信息結(jié)束。

3.2電表數(shù)據(jù)查詢

系統(tǒng)開始運(yùn)行，各種初始化完成后，由操作員進(jìn)行本地連接，即輸入本地電表地址和正在使用本地設(shè)備的航空公司的代碼號(hào)。該過程先輸入本地電表地址，輸入完按下確定鍵后，再輸入航空公司代碼號(hào)，輸入完后再次按下確定鍵，此時(shí)地址輸入標(biāo)志位flag會(huì)被置1，系統(tǒng)開始數(shù)據(jù)采集和上傳。主程序至此還沒有結(jié)束，現(xiàn)在要完成的是本地?cái)?shù)據(jù)查詢功能，系統(tǒng)將循環(huán)掃描鍵盤。鍵盤掃描程序的功能是把按下的鍵轉(zhuǎn)換成與其對應(yīng)數(shù)字。設(shè)計(jì)中使用的鍵盤是非編碼式矩陣鍵盤，采用的掃描方式是逐行列掃描，掃描方式如下是，查詢是否有鍵被按下；查詢閉合鍵所在的行列位置，并將列監(jiān)測值的高四位保存進(jìn)Val中；對得到的Val值進(jìn)行譯碼，確定鍵值。

4結(jié)語

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是基于AT89S52單片機(jī)對多功能電表的電能數(shù)據(jù)采集和上傳以及本地用電數(shù)據(jù)的查詢。為用戶提供安全，方便，可靠，準(zhǔn)確，優(yōu)質(zhì)的服務(wù)是每個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的追求。降低成本，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向更可靠，更方便，更安全也是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的宗旨。當(dāng)然該系統(tǒng)還存在著一些不足之處，希望在今后的實(shí)際應(yīng)用中得到進(jìn)一步 的改進(jìn)和提高。

參考文獻(xiàn)：

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