嵌入式电力监控系统的研究与实现

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1、嵌入式电力监控系统的研究与实现【摘要】本文从嵌入式系统、软件，以及系统的设计和实现这三个方面对嵌入式电力监控系统的研究与实现进行阐述。【关键词】嵌入式；电力监控系统；研究；实现中图分类号：X924文献标识码：A一、前言嵌入式技术在许多的系统中都得到了应用，为了更好的进行电力监控，我们需要对嵌入式技术在电力监控系统中的使用进行研究。二、嵌入式系统1.嵌入式系统的定义嵌入式系统是指以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可剪裁，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。它主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系

2、统以及用户应用软件等部分组成。用于实现对其他设备的控制、监视和管理等功能，它通常嵌入在主要设备中运行。2.嵌入式系统的几个发展阶段嵌入式系统的出现至今已经有30多年的历史，近几年来，计算机、通信、消费电子的一体化趋势日益明显，嵌入式技术已成为一个研究热点。纵观嵌入式技术的发展过程，大致经历4个阶段：第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能。第二阶段是以嵌入式CPU为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统。第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。第四阶段是以Internet为标志的嵌入式系统。

3、嵌入式系统技术日益完善，32位微处理器在该系统中占主导地位，嵌人式操作系统已经从简单走向成熟，它与网络、Internet结合日益密切，因而，嵌入式系统应用将日益广泛。三、软件系统的正常运行离不开软件的配合，不同的计算机上各自运行相应的用电监测和管理程序，完成相应的工作。1.工控机工控机的实时监控程序用C语言和汇编语言编写，主要功能有：(1)及时采集现场的数据，并控制采样的时间，做到不重复，不丢失；(2)对原始数据进行计算处理，生成用电数据源，供上位机使用；(1)监测现场的运行情况，根据信号的类型和大小，发送相应的报警或控制信号；(2)完成工控机

4、与工控机，工控机与上位机的通信。2.上位机运行数据库管理程序，其中嵌入一部分C语言和X86汇编语言，采用中断和查询结合的方式完成数据的处理、通信和控制等功能。上位机可运行数据库和窗口式的界面，数据的处理功能较强，可以对大量数据进行更严密的分析和处理，使操作人员得到更直观及精密加工的数据。其主要功能有:(1)接受工控机送来的用电数据，处理后生成用电数据库;(2)数据库的运行、维护和管理；(3)向工控机发送各项控制命令，协调整个系统的运作;(4)良好的人机接口，便于人机交流。目前在微机上常用的DBMS，由于处理能力强，人机界面好，使用方便，因而得到

5、广泛的应用。但它们都不是实时处理系统，当数据处理对时间有苛刻要求的时候，例如要显示瞬时功率时，则往往不能胜任。为了解决这个问题，我们在运行DBMS的同时，在系统中还嵌入许多实时处理程序，以提高整个系统的实时性能，做到既利用数据库的强大功能，又能满足实时信号的处理。经过实际测试和用户一段时间的使用，效果良好。在使用中未发现丢失数据、反应不灵敏、重复计算等问题，迗到了预期的设计目标。四、系统的设计和实现1.系统结构及模块的划分嵌入式电力监控系统是对已有基于桌面的电力监控组态系统(YSS2000)的一个扩充，原系统由设备开发子系统，工程开发子系统和实

6、时监控子系统系统3部分组成。设备开发子系统和上程开发子系统组成了监控系统的组态开发环境；而实时监控子系统则负责对现场设备的监测和控制。设备开发子系统用于开发设备库，设备库以抽象设备为基本单位存储不同型号的设备信息，设备信息包括设备的基本信息、窗口信息、变量信息和报文信息等；工程开发子系统用于开发具体的工程实例，工程实例足以监控现场为模型组建的物理环境的一种软件模拟，工程中将设备实例化为子站，作为工程组成的基本单位。工程实例可以直接投运于运行监控子系统对现场设备进行实时监控。工程实例信息以XML形式存储在硬盘上。嵌入式电力监控系统读入工程实例对现

7、场中的设备进行数据监控和报警。嵌入式监控系统分为初始化和运行两个阶段，初始化阶段中系统从文件和数据库中载入用户在工程开发系统中的建立的组态数据，并构建实时数据库结构；而在运行阶段，通过启动定时器和通信线程系统完成显示的更新和数据的实时更新。系统和现场设备之间的数据交换是双向进行的。一方面系统需要及时的读取现场设备的数据，另一方面系统需要向现场设备发送数据进行功能控制和参数调整。图1中的箭头代表数据的流向。系统町根据数据流划分为表示层、业务逻辑层和通信层。1系统数据流示意本系统基于软件组件技术，以功能的不同划分不同的组件，组件的功能大小决定了组件

8、的粒度。组件化的设计的系统结构如图2所示：2功能体系结构各组件的功能及设计简要描述如下：(1)工程信息组件：读取组态的工程实例，把解析好的工程信息保存