專利名稱：一種電力參數(shù)自動(dòng)記錄與傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力參數(shù)自動(dòng)記錄與傳輸裝置，屬于電力參 數(shù)自動(dòng)計(jì)量與管理領(lǐng)域。
背條技術(shù)
電、燃?xì)?、水等能源和資源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(dòng)記錄儀表技術(shù)方案，如CN2501059Y 所公開的用于電力參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)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(jì)量自動(dòng)化管理裝置，，以及 CN2434652Y所公開的用于記錄自來(lái)水、供熱量和煤氣的"大容量遠(yuǎn)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(cè)與記錄的周期較長(zhǎng)， 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量相對(duì)較小，故一般不需考慮所使用的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器如 EEPROM或FLASH的擦寫壽命問(wèn)題。其一般方法是使用固定存儲(chǔ) 單元記錄已收錄數(shù)據(jù)的首末地址，或標(biāo)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(cè)的數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)塊位置和"固定單元"的重 復(fù)擦寫。由于FLASH存儲(chǔ)器的擦寫壽命一般為100萬(wàn)次以下，對(duì)特 定存儲(chǔ)區(qū)域頻繁進(jìn)行擦寫，易導(dǎo)致這些區(qū)域過(guò)早失效或損壞，使其應(yīng) 用對(duì)象如電、燃?xì)?、水自?dòng)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(chǔ)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(shí)間較長(zhǎng)，目前僅在具有內(nèi)嵌操 作系統(tǒng)的高級(jí)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(dòng)記錄與傳輸裝置等設(shè)備中。
為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種適用于電、燃?xì)狻⑺认?關(guān)數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)記錄與傳輸裝置，特別適用于電力參數(shù)的自動(dòng)記錄 與傳輸裝置，該裝置的FLASH存儲(chǔ)器的擦寫損耗均勻分布到所有單 元上，采用連續(xù)存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流的方式，簡(jiǎn)化了算法，在任意微控制
器中編程系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高效存取，極大地提高了整個(gè)裝置的使 用壽命和可靠性。

實(shí)用新型內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，本實(shí)用新型提供一種采用FLASH"雙 環(huán)滾巻"擦寫的電力參數(shù)自動(dòng)記錄與傳輸裝置，本實(shí)用新型的電力參 數(shù)自動(dòng)記錄與傳輸裝置由微控制器1、 FLASH存儲(chǔ)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(guò)通訊接口 6)與微控制器1相連，所述FLASH存儲(chǔ)器2的存儲(chǔ) 單元分為X塊區(qū)域，并將X塊存儲(chǔ)單元作為首尾相連的環(huán)形循環(huán)存儲(chǔ) 區(qū)；當(dāng)新數(shù)據(jù)寫入時(shí)，首先尋找一新的位置，在塊頭部記錄一編號(hào)Y， Y的值域?yàn)閇0，a]，其中a^2(X+l);定義前次記錄所使用的塊編號(hào) 為Z，當(dāng)正常記錄時(shí)，編號(hào)Y-Z+1;當(dāng)出現(xiàn)掉電后再重新上電等特
殊事件時(shí)，編號(hào)Y-Z + 2。
進(jìn)一步，所述FLASH存儲(chǔ)器2的塊頭部編碼中至少存儲(chǔ)3個(gè)信息 控制器工作的總時(shí)間、各次特殊事件出現(xiàn)的時(shí)刻和每次上電可幫助找
到繼續(xù)記錄的斷口位置；
進(jìn)一步，外置服務(wù)器11通過(guò)數(shù)據(jù)線9連接在所迷微控制器1上的 通訊接口 5上；
進(jìn)一步，所述孩i控制器l、 FLASH存儲(chǔ)器2、顯示器3、多路隔離 電源7設(shè)置在一個(gè)殼體8內(nèi)；
進(jìn)一步，所述通訊接口 6可以連接采用數(shù)字信號(hào)輸出的一個(gè)或多 個(gè)數(shù)字電表；
進(jìn)一步，所述數(shù)字電表為電表、水表、燃?xì)獗砘驘崃髁勘碇械囊?種或多種。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于采用上述連續(xù)存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，使得 FLASH存儲(chǔ)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(dòng)記錄與傳輸裝置的使用壽命和可靠性，并且由于算法簡(jiǎn)單， 可實(shí)現(xiàn)任意橫匕控制器中編程系統(tǒng)的高效存取，因而記錄率高，可以及 時(shí)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為本實(shí)用新型提供的一種電力參數(shù)自動(dòng)記錄與傳輸裝置的硬 件結(jié)構(gòu)圖2本實(shí)用新型的FLASH存儲(chǔ)器的塊編號(hào)與取值規(guī)律示意圖3為本實(shí)用新型上電后第一次寫一塊數(shù)據(jù)的流程圖3.1為本實(shí)用新型上電后第一次寫一塊數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)流程圖4為本實(shí)用新型上電后再寫一塊數(shù)據(jù)的流程圖4.1為本實(shí)用新型上電后再寫一塊數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)流程圖。
圖中各部件的序號(hào)和名稱如下
l-微控制器；2-FLASH存儲(chǔ)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； ll-外置服務(wù)器；12-外置數(shù)字電表；13-編號(hào)取值環(huán)；14-編號(hào)環(huán)；15-斷口。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施過(guò)程作進(jìn)一步的說(shuō)明。 附圖1為本實(shí)用新型提供的一種電力參數(shù)自動(dòng)記錄與傳輸裝置的硬件結(jié) 構(gòu)圖。由樣史控制器1、 FLASH存儲(chǔ)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IO通過(guò)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(guò)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l、 FLASH存儲(chǔ)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(gè)殼體 8內(nèi)，成為一個(gè)電力參數(shù)自動(dòng)記錄與傳輸裝置。
在電力M自動(dòng)記錄與傳輸裝置的軟件設(shè)計(jì)時(shí)，將FLASH存儲(chǔ)器的存 儲(chǔ)空間:f見(jiàn)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(chǔ)數(shù)字電表中的電力*。
如圖3、 4的流程圖所示，每數(shù)據(jù)塊頭部包含一個(gè)塊編號(hào)Z，當(dāng)Z-Y時(shí) 則為空白塊，當(dāng)塊編號(hào)ze[o， Y-l]時(shí)則為有效記錄塊。裝置出廠時(shí)，所有 的數(shù)據(jù)塊為空白塊；裝置啟動(dòng)后，從FLASH存儲(chǔ)器地址一端開始存儲(chǔ)，塊 編號(hào)從0開始記錄；當(dāng)正常連續(xù)記錄時(shí)，塊編號(hào)不斷遞增，但如遇裝置掉電 后重新上電啟動(dòng)等特殊事件時(shí)，則編號(hào)跳一格記錄數(shù)據(jù)；當(dāng)編號(hào)增至Y- 1后， 再重新從0開始記錄。
例如在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，將一塊4000000字節(jié)的FLASH存儲(chǔ)器2的存儲(chǔ)單元 劃分為X - 40000塊，將40000塊存儲(chǔ)單元作為首尾相連的環(huán)形循環(huán)存儲(chǔ)區(qū)； 使用32位二進(jìn)制數(shù)(4字節(jié))作為存儲(chǔ)塊編號(hào)，取Y的值域?yàn)閇O， 4294967295], 定義前次記錄所使用的塊編號(hào)為Z，當(dāng)正常記錄時(shí)，編號(hào)Y-Z+1,當(dāng)出現(xiàn) 掉電后再重新上電等特殊事件時(shí)，編號(hào)Y-Z + 2。
附圖2為FLASH存儲(chǔ)器的塊編號(hào)與取值規(guī)律示意圖。在上述算法中，讓 塊編號(hào)構(gòu)成編號(hào)環(huán)14即小環(huán)，編號(hào)的值域[O， 4294967295]構(gòu)成編號(hào)取值環(huán) 13即大環(huán)，使生成的實(shí)際編號(hào)環(huán)總存在一個(gè)斷口 15，此斷口 15即為最后一 次寫入的塊位置標(biāo)識(shí)。
在程序設(shè)計(jì)中，使FLASH存儲(chǔ)器2的塊頭部編碼中至少存儲(chǔ)3個(gè)信息 控制器工作的總時(shí)間、各次特殊事件出現(xiàn)的時(shí)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(chǔ)器2所存儲(chǔ)的信息發(fā)生混亂。
在寫入FLASH存儲(chǔ)器2以及從FLASH存儲(chǔ)器2中讀出數(shù)據(jù)時(shí)， 遵循如下規(guī)則
(a) 在正常連續(xù)記錄過(guò)程中，相鄰兩塊編號(hào)為"增加l，，；
(b) 當(dāng)出現(xiàn)調(diào)電等特殊事件時(shí)，相鄰兩塊編號(hào)為"增加2，，；
(c) 待覆蓋塊位置有兩種情況
情況l:待覆蓋塊位置由塊位置0開始向前搜索，直到第一個(gè)空白
塊，當(dāng)?shù)谝粐形从洕M時(shí)，標(biāo)志著尚未形成編號(hào)環(huán)14; 情況2:待覆蓋塊位置在編號(hào)環(huán)14斷口 15的前面。 每次寫入新數(shù)據(jù)塊時(shí)，從塊位置0開始，依照前述斷口 15的識(shí)別 規(guī)則，采用折半法或0.618法等優(yōu)化算法對(duì)所有塊編號(hào)進(jìn)行搜索，從 而快速確定待覆蓋塊位置，并依照前述塊編號(hào)的取值規(guī)則，付與新數(shù) 據(jù)塊一個(gè)編號(hào)。于是，F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器2中的所有存儲(chǔ)塊將被逐個(gè)循環(huán) 使用。
利用上述算法，可以實(shí)現(xiàn)采用數(shù)字信號(hào)輸出的電表、水表、燃?xì)?表和熱流量表的信息的自動(dòng)記錄與傳輸。以采用一塊4000000字節(jié)的 FLASH存儲(chǔ)器2所開發(fā)的電力參數(shù)自動(dòng)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(jì)算，F(xiàn)LASH存 儲(chǔ)器2中總詳細(xì)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(shí)間至最大1361.9年。此時(shí)，F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器2的可靠工作壽命為 4.6 x 1000000天=12683.9年，基本可以忽略FLASH存儲(chǔ)器2的擦寫 壽命問(wèn)題，由此極大地提高了整個(gè)電力參數(shù)自動(dòng)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(dòng)記錄與傳輸裝置由微控制器(1)、FLASH存儲(chǔ)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(guò)通訊接口(6)與微控制器(1)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種電力參數(shù)自動(dòng)記錄與傳輸裝置，其 特征在于還包括殼體(8 )，通訊接口 ( 5 )，所述孩t控制器(1 )、 FLASH 存儲(chǔ)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(gè)殼體(8)內(nèi)。
3、 -根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力^自動(dòng)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(guò)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(dòng)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(hào)輸出的一個(gè)或多 個(gè)數(shù)字電表。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種電力參數(shù)自動(dòng)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?xì)獗砘驘崃髁勘碇械囊?種或多種。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電力參數(shù)自動(dòng)記錄與傳輸裝置，由微控制器、鍵盤接口、FLASH存儲(chǔ)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(guò)通訊接口與微控制器相連；將所述FLASH存儲(chǔ)器(2)的存儲(chǔ)單元?jiǎng)澐譃閄塊，并將X塊存儲(chǔ)單元作為首尾相連的環(huán)形循環(huán)存儲(chǔ)區(qū)；當(dāng)寫入一塊新的數(shù)據(jù)時(shí)，在塊頭部記錄一編號(hào)Y，Y的值域?yàn)閇0，a]，其中a≥2(X+1)；定義前次記錄所使用的塊編號(hào)為Z，當(dāng)正常記錄時(shí)，編號(hào)Y＝Z+1；當(dāng)出現(xiàn)掉電后再重新上電等特殊事件時(shí)，編號(hào)Y＝Z+2。采用上述連續(xù)存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，使得FLASH存儲(chǔ)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(dòng)記錄與傳輸裝置的使用壽命和可靠性。
文檔編號(hào)G08C19/16GK201007857SQ20062012454
公開日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2006年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月29日
發(fā)明者張樹波, 王鵬飛 申請(qǐng)人:北京時(shí)代嘉華環(huán)境控制科技有限公司