一種電力參數自動記錄與傳輸裝置的製作方法
2023-05-13 23:28:41 1
專利名稱：一種電力參數自動記錄與傳輸裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電力參數自動記錄與傳輸裝置，屬於電力參數自動計量與管理領域。
背景技術：
電、燃氣、水等能源和資源是國民經濟發展的命脈。為節約能源和資源，已誕生了各種類型的自動記錄儀表技術方案，如CN2501059Y所公開的用於電力參數自動檢測與記錄的「多用戶多功能網絡式單相電能表」、CN 2409680Y所公開的「電量計量自動化管理裝置」以及CN2434652Y所公開的用於記錄自來水、供熱量和煤氣的「大容量遠程抄表集中控制器」等。在現有技術中，由於數據檢測與記錄的周期較長，數據存儲量相對較小，故一般不需考慮所使用的非揮發性存儲器如EEPROM或FLASH的擦寫壽命問題。其一般方法是使用固定存儲單元記錄已收錄數據的首末地址，或標記已記錄有效數據的總塊數，這樣必將造成每次收錄檢測的數據對數據塊位置和「固定單元」的重複擦寫。由於FLASH存儲器的擦寫壽命一般為100萬次以下，對特定存儲區域頻繁進行擦寫，易導致這些區域過早失效或損壞，使其應用對象如電、燃氣、水自動記錄裝置或儀表的故障率上升，壽命縮短。另一方面，由於FLASH存儲單元均勻使用的算法及其文件管理系統較為複雜、佔用RAM較多、佔用CPU時間較長，目前僅在具有內嵌作業系統的高級嵌入式系統中才可使用，尚未出現在採用微處理器編程的電力參數的自動記錄與傳輸裝置等設備中。
為解決上述問題，本發明提出一種適用於電、燃氣、水等相關數據信息的自動記錄與傳輸裝置，特別適用於電力參數的自動記錄與傳輸裝置，該裝置的FLASH存儲器的擦寫損耗均勻分布到所有單元上，採用連續存儲實時數據流的方式，簡化了算法，在任意微控制器中編程系統中實現了數據的高效存取，極大地提高了整個裝置的使用壽命和可靠性。
發明內容
針對現有技術的不足與缺陷，本發明提供一種採用FLASH「雙環滾卷」擦寫的電力參數自動記錄與傳輸裝置，本發明的電力參數自動記錄與傳輸裝置由微控制器1、FLASH存儲器2、顯示器3、外置數字電錶12、鍵盤接口4及多路隔離電源7構成，所述外置數字電12通過通訊接口6)與微控制器1相連，所述FLASH存儲器2的存儲單元分為X塊區域，並將X塊存儲單元作為首尾相連的環形循環存儲區；當新數據寫入時，首先尋找一新的位置，在塊頭部記錄一編號Y，Y的值域為
，其中a≥2(X+1)；定義前次記錄所使用的塊編號為Z，當正常記錄時，編號Y＝Z+1；當出現掉電後再重新上電等特殊事件時，編號Y＝Z+2。
進一步，所述FLASH存儲器2的塊頭部編碼中至少存儲3個信息控制器工作的總時間、各次特殊事件出現的時刻和每次上電可幫助找到繼續記錄的斷口位置；進一步，外置伺服器11通過數據線9連接在所述微控制器1上的通訊接口5上；進一步，所述微控制器1、FLASH存儲器2、顯示器3、多路隔離電源7設置在一個殼體8內；進一步，所述通訊接口6可以連接採用數位訊號輸出的一個或多個數字電錶；進一步，所述數字電錶為電錶、水錶、燃氣表或熱流量表中的一種或多種。
本發明的優點在於採用上述連續存儲實時數據流，使得FLASH存儲器的擦寫損耗均勻分布到所有單元上，極大地提高了電力參數自動記錄與傳輸裝置的使用壽命和可靠性，並且由於算法簡單，可實現任意微控制器中編程系統的高效存取，因而記錄率高，可以及時了解用電高峰值，為制訂節能改造方案提供科學依據。
圖1為本發明提供的一種電力參數自動記錄與傳輸裝置的硬體結構圖；圖2本發明的FLASH存儲器的塊編號與取值規律示意圖；
圖3為本發明上電後第一次寫一塊數據的流程圖；圖4為本發明上電後再寫一塊數據的流程圖。
圖中各部件的序號和名稱如下1-微控制器；2-FLASH存儲器；3-顯示器；4-鍵盤接口；5-通訊接口；6-通訊接口；7-多路隔離電源；8-殼體；9-通訊線；10-通訊線；11-外置伺服器；12-外置數字電錶；13-編號取值環；14-編號環；15-斷口。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的實施過程作進一步的說明。
附圖1為本發明提供的一種電力參數自動記錄與傳輸裝置的硬體結構圖。由微控制器1、FLASH存儲器2、顯示器3、外置數字電錶12、鍵盤接口4及多路隔離電源7構成，所述外置數字電錶12由通訊線10通過通訊接口6與微控制器1相連，外置伺服器11由通訊線9通過通訊接口5與微處理器1相連，鍵盤接口4可用於連接外置操作鍵盤，多路隔離電源7為各器件提供電源；微控制器1、FLASH存儲器2、顯示器3、外置數字電錶12、鍵盤接口4通訊接口5、6及多路隔離電源7構成的硬體電路設置在一個殼體8內，成為一個電力參數自動記錄與傳輸裝置。
在電力參數自動記錄與傳輸裝置的軟體設計時，將FLASH存儲器的存儲空間視為環形循環結構，當數字電錶中的信息記滿第一圈後，便開始覆蓋最舊信息塊中的數據，這樣源源不斷循環往復地存儲數字電錶中的電力參數。
如圖3、4的流程圖所示，每數據塊頭部包含一個塊編號Z，當Z＝Y時則為空白塊，當塊編號Z∈
時則為有效記錄塊。裝置出廠時，所有的數據塊為空白塊；裝置啟動後，從FLASH存儲器地址一端開始存儲，塊編號從0開始記錄；當正常連續記錄時，塊編號不斷遞增，但如遇裝置掉電後重新上電啟動等特殊事件時，則編號跳一格記錄數據；當編號增至Y-1後，再重新從0開始記錄。
例如在軟體設計時，將一塊4000000位元組的FLASH存儲器2的存儲單元劃分為X＝40000塊，將40000塊存儲單元作為首尾相連的環形循環存儲區；使用32位二進位數(4位元組)作為存儲塊編號，取Y的值域為
，定義前次記錄所使用的塊編號為Z，當正常記錄時，編號Y＝Z+1，當出現掉電後再重新上電等特殊事件時，編號Y＝Z+2。
附圖2為FLASH存儲器的塊編號與取值規律示意圖。在上述算法中，讓塊編號構成編號環14即小環，編號的值域
構成編號取值環13即大環，使生成的實際編號環總存在一個斷口15，此斷口15即為最後一次寫入的塊位置標識。
在程序設計中，使FLASH存儲器2的塊頭部編碼中至少存儲3個信息控制器工作的總時間、各次特殊事件出現的時刻和每次上電可幫助找到繼續記錄的斷口位置，以避免FLASH存儲器2所存儲的信息發生混亂。
在寫入FLASH存儲器2以及從FLASH存儲器2中讀出數據時，遵循如下規則(a)在正常連續記錄過程中，相鄰兩塊編號為「增加1」；(b)當出現調電等特殊事件時，相鄰兩塊編號為「增加2」；(c)待覆蓋塊位置有兩種情況情況1待覆蓋塊位置由塊位置0開始向前搜索，直到第一個空白塊，當第一圈尚未記滿時，標誌著尚未形成編號環14；情況2待覆蓋塊位置在編號環14斷口15的前面。
每次寫入新數據塊時，從塊位置0開始，依照前述斷口15的識別規則，採用折半法或0.618法等優化算法對所有塊編號進行搜索，從而快速確定待覆蓋塊位置，並依照前述塊編號的取值規則，付與新數據塊一個編號。於是，FLASH存儲器2中的所有存儲塊將被逐個循環使用。
利用上述算法，可以實現採用數位訊號輸出的電錶、水錶、燃氣表和熱流量表的信息的自動記錄與傳輸。以採用一塊4000000位元組的FLASH存儲器2所開發的電力參數自動記錄與傳輸裝置為例，如果該裝置掛接32塊數字電錶，按每10秒記錄1塊數據計算，FLASH存儲器2中總詳細記錄著最後4.6天的用戶用電情況，並可記錄裝置的總工作時間至最大1361.9年。此時，FLASH存儲器2的可靠工作壽命為4.6×1000000天＝12683.9年，基本可以忽略FLASH存儲器2的擦寫壽命問題，由此極大地提高了整個電力參數自動記錄與傳輸裝置的使用壽命和可靠性。
權利要求
1.一種電力參數自動記錄與傳輸裝置由微控制器(1)、FLASH存儲器(2)、顯示器(3)、外置數字電錶(12)、鍵盤接口(4)及多路隔離電源(7)構成，所述外置數字電錶(12)通過通訊接口(6)與微控制器(1)相連，其特徵在於所述FLASH存儲器(2)的存儲單元分為X塊區域，並將X塊存儲單元作為首尾相連的環形循環存儲區；當新數據寫入時，首先尋找一新的位置，在塊頭部記錄一編號Y，Y的值域為
，其中a≥2(X+1)；定義前次記錄所使用的塊編號為Z，當正常記錄時，編號Y＝Z+1；當出現掉電後再重新上電等特殊事件時，編號Y＝Z+2。
2.根據權利要求1所述的一種電力參數自動記錄與傳輸裝置，其特徵在於所述FLASH存儲器(2)的塊頭部編碼中至少存儲3個信息控制器工作的總時間、各次特殊事件出現的時刻和每次上電可幫助找到繼續記錄的斷口位置。
3.根據權利要求1所述的一種電力參數自動記錄與傳輸裝置，其特徵在於還包括外置伺服器，所述外置伺服器(11)通過數據線(9)與所述微控制器(1)上的通訊接口(5)相連。
4.根據權利要求1所述的一種電力參數自動記錄與傳輸裝置，其特徵在於所述微控制器(1)、FLASH存儲器(2)、顯示器(3)、多路隔離電源(7)及通訊接口(5)、(6)設置在一個殼體(8)內
5.根據權利要求1所述的一種電力參數自動記錄與傳輸裝置，其特徵在於所述通訊接口(6)可以連接採用數位訊號輸出的一個或多個數字電錶。
6.根據權利要求1或5所述的一種電力參數自動記錄與傳輸裝置，其特徵在於所述數字電錶為電錶、水錶、燃氣表或熱流量表中的一種或多種。
全文摘要
本發明公開了一種電力參數自動記錄與傳輸裝置，由微控制器、鍵盤接口、FLASH存儲器、顯示器、外置數字電錶及多路隔離電源構成，所述外置數字電錶通過通訊接口與微控制器相連；將所述FLASH存儲器(2)的存儲單元劃分為X塊，並將X塊存儲單元作為首尾相連的環形循環存儲區；當寫入一塊新的數據時，在塊頭部記錄一編號Y，Y的值域為
，其中a≥2(X+1)；定義前次記錄所使用的塊編號為Z，當正常記錄時，編號Y＝Z+1；當出現掉電後再重新上電等特殊事件時，編號Y＝Z+2。採用上述連續存儲實時數據流，使得FLASH存儲器的擦寫損耗均勻分布到所有單元上，極大地提高了電力參數自動記錄與傳輸裝置的使用壽命和可靠性。
文檔編號G08C19/16GK1873718SQ20061009062
公開日2006年12月6日 申請日期2006年6月29日 優先權日2006年6月29日
發明者王鵬飛, 張樹波 申請人:北京時代嘉華環境控制科技有限公司