專利名稱：一種電力參數(shù)自動記錄與傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力參數(shù)自動記錄與傳輸裝置，屬于電力參數(shù)自動計量與管理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電、燃氣、水等能源和資源是國民經(jīng)濟發(fā)展的命脈。為節(jié)約能源和資源，已誕生了各種類型的自動記錄儀表技術(shù)方案，如CN2501059Y所公開的用于電力參數(shù)自動檢測與記錄的“多用戶多功能網(wǎng)絡(luò)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所公開的用于記錄自來水、供熱量和煤氣的“大容量遠程抄表集中控制器”等。在現(xiàn)有技術(shù)中，由于數(shù)據(jù)檢測與記錄的周期較長，數(shù)據(jù)存儲量相對較小，故一般不需考慮所使用的非揮發(fā)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(shù)據(jù)的首末地址，或標記已記錄有效數(shù)據(jù)的總塊數(shù)，這樣必將造成每次收錄檢測的數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)塊位置和“固定單元”的重復(fù)擦寫。由于FLASH存儲器的擦寫壽命一般為100萬次以下，對特定存儲區(qū)域頻繁進行擦寫，易導(dǎo)致這些區(qū)域過早失效或損壞，使其應(yīng)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，由于FLASH存儲單元均勻使用的算法及其文件管理系統(tǒng)較為復(fù)雜、占用RAM較多、占用CPU時間較長，目前僅在具有內(nèi)嵌操作系統(tǒng)的高級嵌入式系統(tǒng)中才可使用，尚未出現(xiàn)在采用微處理器編程的電力參數(shù)的自動記錄與傳輸裝置等設(shè)備中。
為解決上述問題，本發(fā)明提出一種適用于電、燃氣、水等相關(guān)數(shù)據(jù)信息的自動記錄與傳輸裝置，特別適用于電力參數(shù)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，采用連續(xù)存儲實時數(shù)據(jù)流的方式，簡化了算法，在任意微控制器中編程系統(tǒng)中實現(xiàn)了數(shù)據(jù)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(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，本發(fā)明提供一種采用FLASH“雙環(huán)滾卷”擦寫的電力參數(shù)自動記錄與傳輸裝置，本發(fā)明的電力參數(shù)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(shù)字電表12、鍵盤接口4及多路隔離電源7構(gòu)成，所述外置數(shù)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(qū)域，并將X塊存儲單元作為首尾相連的環(huán)形循環(huán)存儲區(qū)；當(dāng)新數(shù)據(jù)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(dāng)正常記錄時，編號Y＝Z+1；當(dāng)出現(xiàn)掉電后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(xiàn)的時刻和每次上電可幫助找到繼續(xù)記錄的斷口位置；進一步，外置服務(wù)器11通過數(shù)據(jù)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(shè)置在一個殼體8內(nèi)；進一步，所述通訊接口6可以連接采用數(shù)字信號輸出的一個或多個數(shù)字電表；進一步，所述數(shù)字電表為電表、水表、燃氣表或熱流量表中的一種或多種。
本發(fā)明的優(yōu)點在于采用上述連續(xù)存儲實時數(shù)據(jù)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(shù)自動記錄與傳輸裝置的使用壽命和可靠性，并且由于算法簡單，可實現(xiàn)任意微控制器中編程系統(tǒng)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(jié)能改造方案提供科學(xué)依據(jù)。


圖1為本發(fā)明提供的一種電力參數(shù)自動記錄與傳輸裝置的硬件結(jié)構(gòu)圖；圖2本發(fā)明的FLASH存儲器的塊編號與取值規(guī)律示意圖；
圖3為本發(fā)明上電后第一次寫一塊數(shù)據(jù)的流程圖；圖4為本發(fā)明上電后再寫一塊數(shù)據(jù)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-外置服務(wù)器；12-外置數(shù)字電表；13-編號取值環(huán)；14-編號環(huán)；15-斷口。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施過程作進一步的說明。
附圖1為本發(fā)明提供的一種電力參數(shù)自動記錄與傳輸裝置的硬件結(jié)構(gòu)圖。由微控制器1、FLASH存儲器2、顯示器3、外置數(shù)字電表12、鍵盤接口4及多路隔離電源7構(gòu)成，所述外置數(shù)字電表12由通訊線10通過通訊接口6與微控制器1相連，外置服務(wù)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可用于連接外置操作鍵盤，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(shù)字電表12、鍵盤接口4通訊接口5、6及多路隔離電源7構(gòu)成的硬件電路設(shè)置在一個殼體8內(nèi)，成為一個電力參數(shù)自動記錄與傳輸裝置。
在電力參數(shù)自動記錄與傳輸裝置的軟件設(shè)計時，將FLASH存儲器的存儲空間視為環(huán)形循環(huán)結(jié)構(gòu)，當(dāng)數(shù)字電表中的信息記滿第一圈后，便開始覆蓋最舊信息塊中的數(shù)據(jù)，這樣源源不斷循環(huán)往復(fù)地存儲數(shù)字電表中的電力參數(shù)。
如圖3、4的流程圖所示，每數(shù)據(jù)塊頭部包含一個塊編號Z，當(dāng)Z＝Y(jié)時則為空白塊，當(dāng)塊編號Z∈
時則為有效記錄塊。裝置出廠時，所有的數(shù)據(jù)塊為空白塊；裝置啟動后，從FLASH存儲器地址一端開始存儲，塊編號從0開始記錄；當(dāng)正常連續(xù)記錄時，塊編號不斷遞增，但如遇裝置掉電后重新上電啟動等特殊事件時，則編號跳一格記錄數(shù)據(jù)；當(dāng)編號增至Y-1后，再重新從0開始記錄。
例如在軟件設(shè)計時，將一塊4000000字節(jié)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(huán)形循環(huán)存儲區(qū)；使用32位二進制數(shù)(4字節(jié))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(dāng)正常記錄時，編號Y＝Z+1，當(dāng)出現(xiàn)掉電后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(guī)律示意圖。在上述算法中，讓塊編號構(gòu)成編號環(huán)14即小環(huán)，編號的值域
構(gòu)成編號取值環(huán)13即大環(huán)，使生成的實際編號環(huán)總存在一個斷口15，此斷口15即為最后一次寫入的塊位置標識。
在程序設(shè)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(xiàn)的時刻和每次上電可幫助找到繼續(xù)記錄的斷口位置，以避免FLASH存儲器2所存儲的信息發(fā)生混亂。
在寫入FLASH存儲器2以及從FLASH存儲器2中讀出數(shù)據(jù)時，遵循如下規(guī)則(a)在正常連續(xù)記錄過程中，相鄰兩塊編號為“增加1”；(b)當(dāng)出現(xiàn)調(diào)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(dāng)?shù)谝蝗ι形从洕M時，標志著尚未形成編號環(huán)14；情況2待覆蓋塊位置在編號環(huán)14斷口15的前面。
每次寫入新數(shù)據(jù)塊時，從塊位置0開始，依照前述斷口15的識別規(guī)則，采用折半法或0.618法等優(yōu)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，并依照前述塊編號的取值規(guī)則，付與新數(shù)據(jù)塊一個編號。于是，F(xiàn)LASH存儲器2中的所有存儲塊將被逐個循環(huán)使用。
利用上述算法，可以實現(xiàn)采用數(shù)字信號輸出的電表、水表、燃氣表和熱流量表的信息的自動記錄與傳輸。以采用一塊4000000字節(jié)的FLASH存儲器2所開發(fā)的電力參數(shù)自動記錄與傳輸裝置為例，如果該裝置掛接32塊數(shù)字電表，按每10秒記錄1塊數(shù)據(jù)計算，F(xiàn)LASH存儲器2中總詳細記錄著最后4.6天的用戶用電情況，并可記錄裝置的總工作時間至最大1361.9年。此時，F(xiàn)LASH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(shù)自動記錄與傳輸裝置的使用壽命和可靠性。
權(quán)利要求
1.一種電力參數(shù)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(shù)字電表(12)、鍵盤接口(4)及多路隔離電源(7)構(gòu)成，所述外置數(shù)字電表(12)通過通訊接口(6)與微控制器(1)相連，其特征在于所述FLASH存儲器(2)的存儲單元分為X塊區(qū)域，并將X塊存儲單元作為首尾相連的環(huán)形循環(huán)存儲區(qū)；當(dāng)新數(shù)據(jù)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(dāng)正常記錄時，編號Y＝Z+1；當(dāng)出現(xiàn)掉電后再重新上電等特殊事件時，編號Y＝Z+2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力參數(shù)自動記錄與傳輸裝置，其特征在于所述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(xiàn)的時刻和每次上電可幫助找到繼續(xù)記錄的斷口位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力參數(shù)自動記錄與傳輸裝置，其特征在于還包括外置服務(wù)器，所述外置服務(wù)器(11)通過數(shù)據(jù)線(9)與所述微控制器(1)上的通訊接口(5)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力參數(shù)自動記錄與傳輸裝置，其特征在于所述微控制器(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(shè)置在一個殼體(8)內(nèi)
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力參數(shù)自動記錄與傳輸裝置，其特征在于所述通訊接口(6)可以連接采用數(shù)字信號輸出的一個或多個數(shù)字電表。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種電力參數(shù)自動記錄與傳輸裝置，其特征在于所述數(shù)字電表為電表、水表、燃氣表或熱流量表中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電力參數(shù)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(shù)字電表及多路隔離電源構(gòu)成，所述外置數(shù)字電表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，并將X塊存儲單元作為首尾相連的環(huán)形循環(huán)存儲區(qū)；當(dāng)寫入一塊新的數(shù)據(jù)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(dāng)正常記錄時，編號Y＝Z+1；當(dāng)出現(xiàn)掉電后再重新上電等特殊事件時，編號Y＝Z+2。采用上述連續(xù)存儲實時數(shù)據(jù)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(shù)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(yōu)先權(quán)日2006年6月29日
發(fā)明者王鵬飛, 張樹波 申請人:北京時代嘉華環(huán)境控制科技有限公司