专利名称：一种电力参数自动记录与传输装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力参数自动记录与传输装置，属于电力参数自动计量与管理领域。
背景技术：
电、燃气、水等能源和资源是国民经济发展的命脉。为节约能源和资源，已诞生了各种类型的自动记录仪表技术方案，如CN2501059Y所公开的用于电力参数自动检测与记录的“多用户多功能网络式单相电能表”、CN 2409680Y所公开的“电量计量自动化管理装置”以及CN2434652Y所公开的用于记录自来水、供热量和煤气的“大容量远程抄表集中控制器”等。在现有技术中，由于数据检测与记录的周期较长，数据存储量相对较小，故一般不需考虑所使用的非挥发性存储器如EEPROM或FLASH的擦写寿命问题。其一般方法是使用固定存储单元记录已收录数据的首末地址，或标记已记录有效数据的总块数，这样必将造成每次收录检测的数据对数据块位置和“固定单元”的重复擦写。由于FLASH存储器的擦写寿命一般为100万次以下，对特定存储区域频繁进行擦写，易导致这些区域过早失效或损坏，使其应用对象如电、燃气、水自动记录装置或仪表的故障率上升，寿命缩短。另一方面，由于FLASH存储单元均匀使用的算法及其文件管理系统较为复杂、占用RAM较多、占用CPU时间较长，目前仅在具有内嵌操作系统的高级嵌入式系统中才可使用，尚未出现在采用微处理器编程的电力参数的自动记录与传输装置等设备中。
为解决上述问题，本发明提出一种适用于电、燃气、水等相关数据信息的自动记录与传输装置，特别适用于电力参数的自动记录与传输装置，该装置的FLASH存储器的擦写损耗均匀分布到所有单元上，采用连续存储实时数据流的方式，简化了算法，在任意微控制器中编程系统中实现了数据的高效存取，极大地提高了整个装置的使用寿命和可靠性。
发明内容
针对现有技术的不足与缺陷，本发明提供一种采用FLASH“双环滚卷”擦写的电力参数自动记录与传输装置，本发明的电力参数自动记录与传输装置由微控制器1、FLASH存储器2、显示器3、外置数字电表12、键盘接口4及多路隔离电源7构成，所述外置数字电12通过通讯接口6)与微控制器1相连，所述FLASH存储器2的存储单元分为X块区域，并将X块存储单元作为首尾相连的环形循环存储区；当新数据写入时，首先寻找一新的位置，在块头部记录一编号Y，Y的值域为
，其中a≥2(X+1)；定义前次记录所使用的块编号为Z，当正常记录时，编号Y＝Z+1；当出现掉电后再重新上电等特殊事件时，编号Y＝Z+2。
进一步，所述FLASH存储器2的块头部编码中至少存储3个信息控制器工作的总时间、各次特殊事件出现的时刻和每次上电可帮助找到继续记录的断口位置；进一步，外置服务器11通过数据线9连接在所述微控制器1上的通讯接口5上；进一步，所述微控制器1、FLASH存储器2、显示器3、多路隔离电源7设置在一个壳体8内；进一步，所述通讯接口6可以连接采用数字信号输出的一个或多个数字电表；进一步，所述数字电表为电表、水表、燃气表或热流量表中的一种或多种。
本发明的优点在于采用上述连续存储实时数据流，使得FLASH存储器的擦写损耗均匀分布到所有单元上，极大地提高了电力参数自动记录与传输装置的使用寿命和可靠性，并且由于算法简单，可实现任意微控制器中编程系统的高效存取，因而记录率高，可以及时了解用电高峰值，为制订节能改造方案提供科学依据。
图1为本发明提供的一种电力参数自动记录与传输装置的硬件结构图；图2本发明的FLASH存储器的块编号与取值规律示意图；
图3为本发明上电后第一次写一块数据的流程图；图4为本发明上电后再写一块数据的流程图。
图中各部件的序号和名称如下1-微控制器；2-FLASH存储器；3-显示器；4-键盘接口；5-通讯接口；6-通讯接口；7-多路隔离电源；8-壳体；9-通讯线；10-通讯线；11-外置服务器；12-外置数字电表；13-编号取值环；14-编号环；15-断口。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施过程作进一步的说明。
附图1为本发明提供的一种电力参数自动记录与传输装置的硬件结构图。由微控制器1、FLASH存储器2、显示器3、外置数字电表12、键盘接口4及多路隔离电源7构成，所述外置数字电表12由通讯线10通过通讯接口6与微控制器1相连，外置服务器11由通讯线9通过通讯接口5与微处理器1相连，键盘接口4可用于连接外置操作键盘，多路隔离电源7为各器件提供电源；微控制器1、FLASH存储器2、显示器3、外置数字电表12、键盘接口4通讯接口5、6及多路隔离电源7构成的硬件电路设置在一个壳体8内，成为一个电力参数自动记录与传输装置。
在电力参数自动记录与传输装置的软件设计时，将FLASH存储器的存储空间视为环形循环结构，当数字电表中的信息记满第一圈后，便开始覆盖最旧信息块中的数据，这样源源不断循环往复地存储数字电表中的电力参数。
如图3、4的流程图所示，每数据块头部包含一个块编号Z，当Z＝Y时则为空白块，当块编号Z∈
时则为有效记录块。装置出厂时，所有的数据块为空白块；装置启动后，从FLASH存储器地址一端开始存储，块编号从0开始记录；当正常连续记录时，块编号不断递增，但如遇装置掉电后重新上电启动等特殊事件时，则编号跳一格记录数据；当编号增至Y-1后，再重新从0开始记录。
例如在软件设计时，将一块4000000字节的FLASH存储器2的存储单元划分为X＝40000块，将40000块存储单元作为首尾相连的环形循环存储区；使用32位二进制数(4字节)作为存储块编号，取Y的值域为
，定义前次记录所使用的块编号为Z，当正常记录时，编号Y＝Z+1，当出现掉电后再重新上电等特殊事件时，编号Y＝Z+2。
附图2为FLASH存储器的块编号与取值规律示意图。在上述算法中，让块编号构成编号环14即小环，编号的值域
构成编号取值环13即大环，使生成的实际编号环总存在一个断口15，此断口15即为最后一次写入的块位置标识。
在程序设计中，使FLASH存储器2的块头部编码中至少存储3个信息控制器工作的总时间、各次特殊事件出现的时刻和每次上电可帮助找到继续记录的断口位置，以避免FLASH存储器2所存储的信息发生混乱。
在写入FLASH存储器2以及从FLASH存储器2中读出数据时，遵循如下规则(a)在正常连续记录过程中，相邻两块编号为“增加1”；(b)当出现调电等特殊事件时，相邻两块编号为“增加2”；(c)待覆盖块位置有两种情况情况1待覆盖块位置由块位置0开始向前搜索，直到第一个空白块，当第一圈尚未记满时，标志着尚未形成编号环14；情况2待覆盖块位置在编号环14断口15的前面。
每次写入新数据块时，从块位置0开始，依照前述断口15的识别规则，采用折半法或0.618法等优化算法对所有块编号进行搜索，从而快速确定待覆盖块位置，并依照前述块编号的取值规则，付与新数据块一个编号。于是，FLASH存储器2中的所有存储块将被逐个循环使用。
利用上述算法，可以实现采用数字信号输出的电表、水表、燃气表和热流量表的信息的自动记录与传输。以采用一块4000000字节的FLASH存储器2所开发的电力参数自动记录与传输装置为例，如果该装置挂接32块数字电表，按每10秒记录1块数据计算，FLASH存储器2中总详细记录着最后4.6天的用户用电情况，并可记录装置的总工作时间至最大1361.9年。此时，FLASH存储器2的可靠工作寿命为4.6×1000000天＝12683.9年，基本可以忽略FLASH存储器2的擦写寿命问题，由此极大地提高了整个电力参数自动记录与传输装置的使用寿命和可靠性。
权利要求
1.一种电力参数自动记录与传输装置由微控制器(1)、FLASH存储器(2)、显示器(3)、外置数字电表(12)、键盘接口(4)及多路隔离电源(7)构成，所述外置数字电表(12)通过通讯接口(6)与微控制器(1)相连，其特征在于所述FLASH存储器(2)的存储单元分为X块区域，并将X块存储单元作为首尾相连的环形循环存储区；当新数据写入时，首先寻找一新的位置，在块头部记录一编号Y，Y的值域为
，其中a≥2(X+1)；定义前次记录所使用的块编号为Z，当正常记录时，编号Y＝Z+1；当出现掉电后再重新上电等特殊事件时，编号Y＝Z+2。
2.根据权利要求1所述的一种电力参数自动记录与传输装置，其特征在于所述FLASH存储器(2)的块头部编码中至少存储3个信息控制器工作的总时间、各次特殊事件出现的时刻和每次上电可帮助找到继续记录的断口位置。
3.根据权利要求1所述的一种电力参数自动记录与传输装置，其特征在于还包括外置服务器，所述外置服务器(11)通过数据线(9)与所述微控制器(1)上的通讯接口(5)相连。
4.根据权利要求1所述的一种电力参数自动记录与传输装置，其特征在于所述微控制器(1)、FLASH存储器(2)、显示器(3)、多路隔离电源(7)及通讯接口(5)、(6)设置在一个壳体(8)内
5.根据权利要求1所述的一种电力参数自动记录与传输装置，其特征在于所述通讯接口(6)可以连接采用数字信号输出的一个或多个数字电表。
6.根据权利要求1或5所述的一种电力参数自动记录与传输装置，其特征在于所述数字电表为电表、水表、燃气表或热流量表中的一种或多种。
全文摘要
本发明公开了一种电力参数自动记录与传输装置，由微控制器、键盘接口、FLASH存储器、显示器、外置数字电表及多路隔离电源构成，所述外置数字电表通过通讯接口与微控制器相连；将所述FLASH存储器(2)的存储单元划分为X块，并将X块存储单元作为首尾相连的环形循环存储区；当写入一块新的数据时，在块头部记录一编号Y，Y的值域为
，其中a≥2(X+1)；定义前次记录所使用的块编号为Z，当正常记录时，编号Y＝Z+1；当出现掉电后再重新上电等特殊事件时，编号Y＝Z+2。采用上述连续存储实时数据流，使得FLASH存储器的擦写损耗均匀分布到所有单元上，极大地提高了电力参数自动记录与传输装置的使用寿命和可靠性。
文档编号G08C19/16GK1873718SQ20061009062
公开日2006年12月6日 申请日期2006年6月29日 优先权日2006年6月29日
发明者王鹏飞, 张树波 申请人:北京时代嘉华环境控制科技有限公司