专利名称：一种基于嵌入式技术的电力监控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及控制领域，尤其涉及一种基于嵌入式技术的电力监控装置。
技术背景随着工业控制技术的不断发展和工业以太网的应用，通信模型复杂且功能强大，因此工业自动化系统将面临更高的要求。为了实现广域网络无缝数据通信体系，处于网络节点末端的监控自动化设备须具有以下基本功能设备具有智能化、网络化的功能；设备要执行复杂的网络通信协议；设备需要多任务、多线程的支持，以满足系统性能的需求；设备之间可互相直接通信，总线分布式功能更加增强；设备的功能可升级并支持在线编程和应用程序下载；分析上述功能要求后可知，目前工业自动化领域普遍采用的平台很难实现上述功能。
发明内容
为此，本实用新型提出一种基于嵌入式技术的电力监控系统，以解决现有技术中的上述缺点。
一种基于嵌入式技术的电力监控装置，其特征在于包括微处理器模块，用于数据处理；RS232接口模块，与微处理器模块相连接并通讯；双端口随机存储模块，与微处理器模块相连接，用于数据存储；
显示模块，通过总线与微处理器模块连接，用于数据显示；模拟量采集模块，通过总线与微处理器模块连接，用于采集模拟数据；数字输入输出模块，通过总线与微处理器模块连接，用于数据的输入输出。
所述的模拟量采集模块，进一步包括输入电路接收输入模拟量信号；前置滤波电路对输入模拟量信号进行滤波；采样电路对滤波后的信号进行采样；光电隔离电路将采样后的模拟量信号进行光电隔离，并存储到双端口随机存储模块。
所述的微处理器模块为32位嵌入式微处理器。
所述的装置，还包括键盘接口模块，通过总线与微处理器模块连接，用于数据输入。
所述的装置，还包括静态内存模块，通过总线与微处理器模块相连接，用于数据存储。
所述的装置，还包括以太网接口模块，通过总线与微处理器模块连接，用于连接以太网。
所述的装置，还包括EPROM模块，与微处理器模块相连，用于数据存储。
所述的显示单元为液晶显示器。
本实用新型采用了嵌入式微处理器作为硬件的核心，并配套相关的外设，如以太网、串口、液晶显示和电气上与PCI总线兼容的外扩总线接口等。模拟量和开关量的数据采集作为单独的控制板与主板通过外扩总线连接，为了提高数据采集的并行性、实时性，电压、电流采集通过性价比高的8位处理器单独完成，采集后的数据通过双口RAM传送到主处理器进行数据的处理和传输。
图1是本实用新型的系统结构图；图2是本实用新型的PT电路原理图；图3是本实用新型的数据采集模块电路总体框图；图4A——C是本实用新型的数据采集模块的详细电路图；图5A——C是本实用新型开关输入/输出模块的详细电路图；图6是本实用新型输入/输出模块的底层驱动程序设计框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图来说明本实用新型的具体实施方式
。
如图1所示，本实用新型的系统结构中，微处理器的核心部分(包括处理器、外部晶振、调试接口)作为一个单独的模块安装在设备的主板上，其具有可插拔、可替换等特性，基于核心板设计的外围扩展电路包括存储器电路、外扩内部总线电路、通信接口电路等。本实用新型中该微处理器模块为32位嵌入式微处理器，用于数据处理。
本实用新型的设备还包括RS232接口模块，与微处理器模块相连接并通讯；双端口随机存储模块，与微处理器模块相连接，用于数据存储；显示模块，通过总线与微处理器模块连接，用于数据显示；模拟量采集模块，通过总线与微处理器模块连接，用于采集模拟数据；键盘接口模块，通过总线与微处理器模块连接，用于数据输入；静态内存模块，通过总线与微处理器模块相连接，用于数据存储；数字输入/输出模块，通过总线与微处理器模块相连，用于数据的输入/输出；以太网接口模块，通过总线与微处理器模块连接，用于连接以太网，提供以太网接口；
EPROM模块，与微处理器模块相连，用于数据存储。
为了便于数据显示，本实用新型将显示单元设置为液晶显示器。
本实用新型电力监控设备的数据采集和控制模块是信息源的输入输出部分，采用了模块和组件化的设计思想，智能I/O模块作为单独的部分设计，具有可升级、可替换的特点。
工作时采集卡与被采集端通过端子线连接起来，并采集物理量。
本实用新型模拟量采集模块采集数据时，主要采集三相电压、电流及零序电压、电流。本实用新型的数字输入/输出模块包括4路断路器、开关的状态信号以及控制信号。如图2所示，是本实用新型的PT电路原理图，在被测电网信号进入AD之前，首先用PT、CT将强电信号转换为5V以内的弱电信号。既首先将高压信号源经一次PT转换为110V，再经二次PT转换为AD芯片输入电压范围内的±2.048V。
如图3--5所示，本实用新型的模拟量数据采集模块和数字量输入/输出模块采用单独的CPU完成数据采集、算法处理，并由双口RAM传送结果到上端的主板，主板程序根据结果，嵌入数据到数据模型中。采集板完成FFT变换以及小波运算等交流采样算法，则直接送交上位机的就是处理好的数据。图3是本实用新型的数据采集模块电路原理总体框图，图5是本实用新型开关输入/输出模块电路原理图。
如图3及图4所示，其可以从功能上划分为输入电路、前置滤波电路、数据采集电路、光电隔离电路。其中输入模拟量经前置滤波后采样并准备输入到单片机，采集的数据经光电隔离后由单片机处理并存入双口RAM等待上位机读取。如图4所示，数据采集模块与上位机的数据传输过程可以从图中清楚的看出。
如图5所示，本实用新型的设备针对配电网中的开关量共设置了8路数字输入量和8路数字输出量，每路都有LED指示灯显示其状态，并设有测试用的拨码开关。输入信号经稳压后通过光耦TLP521实现电平匹配和抗扰，再经反相器进入74157，74157作为测试信号或实际信号的接收器，之后由74LS244锁存进入PCI总线。输出信号则由74273驱动后进入74157，再反相后经光耦TLP521隔离后输出。
如图6所示为I/O模块底层驱动程序设计框图。RT-Linux分为实时空间和非实时空间，I/O驱动程序在RT-Linux实时空间完成，通过实时FIFO传送到非实时空间，供通信模型调用。实时空间通过rtf create创建实时两个单向FIFO，FIFO1用于采集量的上传，FIFO2用于控制命令的下达。通过rtf create handler可创建FIFO1的事件句柄，即当应用层的命令下达到FIFO1时，则驱动程序会自动感知到，调用rtf get从FIFO1中获取数据，实现了异步事件触发的模式。驱动程序通过创建间隔100ms的定时器线程，循环检测信号量的输入，并通过ref put传送到FIFO2，实现了时间驱动的信息传送模式。经过实际的测量，这两种设计模式都能满足系统性能指标的要求。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求1.一种基于嵌入式技术的电力监控装置，其特征在于包括微处理器模块，用于数据处理；RS232接口模块，与微处理器模块相连接并通讯；双端口随机存储模块，与微处理器模块相连接，用于数据存储；显示模块，通过总线与微处理器模块连接，用于数据显示；模拟量采集模块，通过总线与微处理器模块连接，用于采集模拟数据；数字输入输出模块，通过总线与微处理器模块连接，用于数据的输入输出。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的模拟量采集模块，进一步包括输入电路接收输入模拟量信号；前置滤波电路对输入模拟量信号进行滤波；采样电路对滤波后的信号进行采样；光电隔离电路将采样后的模拟量信号进行光电隔离，并存储到双端口随机存储模块。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的微处理器模块为32位嵌入式微处理器。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于还包括键盘接口模块，通过总线与微处理器模块连接，用于数据输入。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于还包括静态内存模块，通过总线与微处理器模块相连接，用于数据存储。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于还包括以太网接口模块，通过总线与微处理器模块连接，用于连接以太网。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于还包括EPROM模块，与微处理器模块相连，用于数据存储。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的显示单元为液晶显示器。
专利摘要本实用新型涉及一种基于嵌入式技术的电力监控装置。包括微处理器模块，用于数据处理；RS232接口模块，与微处理器模块相连接并通讯；双端口随机存储模块，与微处理器模块相连接，用于数据存储；显示模块，通过总线与微处理器模块连接，用于数据显示；模拟量采集模块，通过总线与微处理器模块连接，用于采集模拟数据。本实用新型采用了嵌入式微处理器作为硬件的核心，并配套相关的外设，提高了数据采集的并行性、实时性，电压、电流采集通过性价比高的8位处理器单独完成，采集后的数据通过双口RAM传送到主处理器进行数据的处理和传输，大大提高了系统的性能。
文档编号G06F13/00GK2662353SQ20032012689
公开日2004年12月8日 申请日期2003年12月12日 优先权日2003年12月12日
发明者盛万兴, 孙军平 申请人:盛万兴