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：
本实用新型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。
背条技术
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，本实用新型提出一种适用于电、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。
实用新型内容
针对现有技术的不足与缺陷，本实用新型提供一种采用FLASH"双 环滚巻"擦写的电力参数自动记录与传输装置，本实用新型的电力参 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[0，a]，其中a^2(X+l);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连接在所迷微控制器1上的 通讯接口 5上；
进一步，所述孩i控制器l、 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。
本实用新型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， 可实现任意橫匕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为本实用新型提供的一种电力参数自动记录与传输装置的硬 件结构图2本实用新型的FLASH存储器的块编号与取值规律示意图3为本实用新型上电后第一次写一块数据的流程图3.1为本实用新型上电后第一次写一块数据的标准流程图4为本实用新型上电后再写一块数据的流程图4.1为本实用新型上电后再写一块数据的标准流程图。
图中各部件的序号和名称如下
l-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； ll-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。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施过程作进一步的说明。 附图1为本实用新型提供的一种电力参数自动记录与传输装置的硬件结 构图。由樣史控制器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IO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l、 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M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:f见为环形循环结构，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*。
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ze[o， Y-l]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。
例如在軟件设计时，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[O， 4294967295], 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[O， 4294967295]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l，，；
(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l: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，当第一圏尚未记满时，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 x 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。
2、 根据权利要求l所述的一种电力参数自动记录与传输装置，其 特征在于还包括壳体(8 )，通讯接口 ( 5 )，所述孩t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。
3、 -根据权利要求1所述的一种电力^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。
5、 根据权利要求1或4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。
专利摘要本实用新型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[0，a]，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G08C19/16GK201007857SQ20062012454
公开日2008年1月16日 申请日期2006年6月29日 优先权日2006年6月29日
发明者张树波, 王鹏飞 申请人:北京时代嘉华环境控制科技有限公司