專利名稱：一種嵌入式電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種嵌入式電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置作為現(xiàn)代電網(wǎng)供電、用電參數(shù)的特殊監(jiān)測(cè)裝置，既有對(duì)實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)的采樣、處理、分析的快速性要求，又有對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸、顯示、存儲(chǔ)、通訊提出了更高 的要求，在這種情況下，系統(tǒng)處理的任務(wù)種類繁多，既有數(shù)據(jù)采樣、各種計(jì)算等周期性任務(wù)， 又有通訊、人機(jī)交互等隨機(jī)性事件，這就對(duì)實(shí)時(shí)性信號(hào)處理的要求不斷提高。電力供應(yīng)是現(xiàn) 代社會(huì)賴以生存的重要支柱，理想狀態(tài)的公用電網(wǎng)應(yīng)以恒定的頻率、標(biāo)準(zhǔn)電壓和正弦波形 對(duì)用戶供電。但是電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、變壓器和線路等設(shè)備非線形或不對(duì)稱，負(fù)荷性質(zhì) 的隨機(jī)性多變，加之調(diào)控手段不完善，運(yùn)行操作、外來干擾和各種故障等原因，產(chǎn)生了電網(wǎng) 運(yùn)行、電力設(shè)備以及供電環(huán)節(jié)中的各種問題。越來越迫切的要求有一種高性能的設(shè)計(jì)方案 與之相適應(yīng)。將ARM技術(shù)和DSP技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中，將會(huì)充分發(fā)揮兩者優(yōu) 勢(shì)以達(dá)到智能控制系統(tǒng)中對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、高效性的通信要求。因此在硬件設(shè)計(jì)上，采用 ARM+DSP架構(gòu)可滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)，具有嚴(yán)格的時(shí)序性。其工作環(huán)境可能非常惡劣，如高溫、 低溫、潮濕等，所以系統(tǒng)還要求非常高的穩(wěn)定性和適應(yīng)性。 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)尚不能滿足目前技術(shù)進(jìn)步的需要，還 存在此著調(diào)控手段不高、實(shí)時(shí)響應(yīng)不靈敏迅速、對(duì)惡劣環(huán)境適應(yīng)性不夠的缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種調(diào)控手段高、 實(shí)時(shí)響應(yīng)靈敏迅速、對(duì)惡劣環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的嵌入式電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型包括模擬信號(hào)交流采樣部分、高速 模擬信號(hào)處理器、人機(jī)接口處理器、系統(tǒng)接口，模擬信號(hào)交流采樣部分包括采樣單元、模擬 信號(hào)調(diào)理電路、A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，所述采樣單元所采集的信號(hào)經(jīng)所述模擬信號(hào)調(diào)理電路處 理后輸入A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，所述高速模擬信號(hào)處理器包括DI/D0電路、DSP處理器、SDRAM 存儲(chǔ)器，所述DSP處理器與所述DI/D0電路、SDRAM存儲(chǔ)器電連接，所述人機(jī)接口處理器包 括調(diào)試接口 、ARM芯片、擴(kuò)展RAM，所述ARM芯片與所述調(diào)試接口 、擴(kuò)展RAM電連接，所述系統(tǒng) 接口包括LCD接口 、SD卡接口 、以太網(wǎng)接口 、USB接口 ，所述A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換電路連接所述DSP 處理器，所述DSP處理器與所述ARM芯片連接，所述ARM芯片與所述LCD接口 、 SD卡接口 、 以太網(wǎng)接口 、 USB接口對(duì)應(yīng)適配連接。 所述采樣單元裝置在供電網(wǎng)絡(luò)所需監(jiān)測(cè)點(diǎn)上，對(duì)各種供電參數(shù)實(shí)時(shí)采集。 本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型采用以上嵌入式電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的設(shè) 計(jì)，為嵌入式儀器儀表實(shí)現(xiàn)多重任務(wù)、方便有效的接入以太網(wǎng)提供了很好的解決方案，實(shí)現(xiàn) 了遠(yuǎn)程控制和實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)傳輸。由于采用并行多任務(wù)技術(shù)處理該嵌入式系統(tǒng)復(fù)雜的外部 事件，以及控制軟件系統(tǒng)的復(fù)雜性，保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。該嵌入式系統(tǒng)的軟硬件配置精簡，抗干擾能力符合環(huán)境要求；裝配結(jié)構(gòu)便于檢修。這種嵌入式智能儀器系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)使嵌入 式設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)處理及檢測(cè)控制領(lǐng)域里得到了很好的應(yīng)用，所以是一種調(diào)控手段高、實(shí)時(shí)響 應(yīng)靈敏迅速、對(duì)惡劣環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的嵌入式電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

圖1是本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)方框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型包括模擬信號(hào)交流采樣部分1、高速模擬信號(hào)處理器2、人 機(jī)接口處理器3、系統(tǒng)接口4，模擬信號(hào)交流采樣部分1包括采樣單元11、模擬信號(hào)調(diào)理電路 12、A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換電路13，所述采樣單元11所采集的信號(hào)經(jīng)所述模擬信號(hào)調(diào)理電路12處理 后輸入A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換電路13，所述高速模擬信號(hào)處理器2包括DI/D0電路21、 DSP處理器 22、SDRAM存儲(chǔ)器23，所述DSP處理器22與所述DI/D0電路21 、SDRAM存儲(chǔ)器23電連接，所 述人機(jī)接口處理器3包括調(diào)試接口 31、 ARM芯片32、擴(kuò)展RAM 33，所述ARM芯片32與所述 調(diào)試接口 31、擴(kuò)展RAM 33電連接，所述系統(tǒng)接口 4包括LCD接口 41、 SD卡接口 42、以太網(wǎng) 接口 43、 USB接口 44，所述A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換電路13連接所述DSP處理器22，所述DSP處理器 22與所述ARM芯片32連接，所述ARM芯片32與所述LCD接口 41、 SD卡接口 42、以太網(wǎng)接 口 43 、 USB接口 44對(duì)應(yīng)適配連接。 所述采樣單元11裝置在供電網(wǎng)絡(luò)所需監(jiān)測(cè)點(diǎn)上，對(duì)各種供電參數(shù)實(shí)時(shí)采集。 本實(shí)施例中采用元器件及設(shè)計(jì)原理如下 1、模擬信號(hào)交流采樣部分(ADS8364); 2、高速模擬信號(hào)處理器(DSP F2812+SDRAM); 3、人機(jī)接口處理器(ARM 2214); 4、系統(tǒng)接口 (LCD+SD+以太網(wǎng)+USB); ARM與DSP的接口設(shè)計(jì) 系統(tǒng)采用ARM+DSP的主從式并行處理系統(tǒng)，把人機(jī)交互和數(shù)據(jù)通訊的功能集中在 ARM的子系統(tǒng)中，由主機(jī)完成一切外設(shè)的控制。而DSP芯片主要完成對(duì)輸入信號(hào)的捕捉、采 樣、轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)多種信號(hào)處理算法，然后將處理后的數(shù)字信號(hào)傳給ARM。再由ARM通過以太網(wǎng)
控制器將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制與監(jiān)測(cè)。 ARM與LCD的接口設(shè)計(jì) 2214是Samsung公司推出的16/32位RISC處理器，CPU主頻206MHz，標(biāo)準(zhǔn)配置為
夏普256K色240x320/3. 5英寸TFT液晶屏，帶觸摸屏，支持Li皿x， WINCE和EP0C32。提供
Linux內(nèi)核下的符合IS07816和EMV2000的智能卡驅(qū)動(dòng)模塊和符合IS014443A/B和Mifare
系列非接觸智能卡驅(qū)動(dòng)模塊。其小體積、低功耗、高性能的特點(diǎn)為電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的
設(shè)計(jì)提供了方便。本文中ARM系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)基本控制單元的調(diào)度與控制，將數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、
存儲(chǔ)、通訊及人機(jī)對(duì)話等功能。 ARM與以太網(wǎng)控制器之間的通信設(shè)計(jì) 以太網(wǎng)通信功能由1片RTL8019AS實(shí)現(xiàn)，它對(duì)嵌入式處理器沒有特殊要求，通用性 強(qiáng)。本設(shè)計(jì)中使用RTL8019AS的默認(rèn)配置和一些管腳作為網(wǎng)卡的初始化方法，這樣可以節(jié)省配置存儲(chǔ)器，減小嵌入式硬件平臺(tái)的體積。 DSP與數(shù)據(jù)采樣的接口設(shè)計(jì) ADS8364是一種高速、低功耗、六通道同步采樣和轉(zhuǎn)換的十六位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采用 +5乂工作電壓。80dB共模抑制的全差分輸入通道。還包括六個(gè)4iis連續(xù)近似的模數(shù)轉(zhuǎn)換 器，六個(gè)差分采樣放大器，帶REFIN和REFOUT引腳的內(nèi)部+2. 5V參考電壓，以及高速并行接 口 。六個(gè)模擬輸入分為三組(A， B和C)，每個(gè)輸入端有一個(gè)ADCs和保持信號(hào)用來保證幾個(gè)通 道能同時(shí)進(jìn)行采樣和轉(zhuǎn)換。差分輸入范圍可從-VREF到+VREF之間變化。采用ADS8364主 要是對(duì)電網(wǎng)的三相電壓電流進(jìn)行采樣，并將采樣數(shù)據(jù)送給DSP進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理，ADS8364 的采樣頻率為6. 4KHz，每周波采樣256個(gè)點(diǎn)。 本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。
權(quán)利要求一種嵌入式電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于它包括模擬信號(hào)交流采樣部分(1)、高速模擬信號(hào)處理器(2)、人機(jī)接口處理器(3)、系統(tǒng)接口(4)，所述模擬信號(hào)交流采樣部分(1)包括采樣單元(11)、模擬信號(hào)調(diào)理電路(12)、A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(13)，所述采樣單元(11)所采集的信號(hào)經(jīng)所述模擬信號(hào)調(diào)理電路(12)處理后輸入A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(13)，所述高速模擬信號(hào)處理器(2)包括DI/DO電路(21)、DSP處理器(22)、SDRAM存儲(chǔ)器(23)，所述DSP處理器(22)與所述DI/DO電路(21)、所述SDRAM存儲(chǔ)器(23)電連接，所述人機(jī)接口處理器(3)包括調(diào)試接口(31)、ARM芯片(32)、擴(kuò)展RAM(33)，所述ARM芯片(32)與所述調(diào)試接口(31)、所述擴(kuò)展RAM(33)電連接，所述系統(tǒng)接口(4)包括LCD接口(41)、SD卡接口(42)、以太網(wǎng)接口(43)、USB接口(44)，所述A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(13)連接所述DSP處理器(22)，所述DSP處理器(22)與所述ARM芯片(32)連接，所述ARM芯片(32)與所述LCD接口(41)、SD卡接口(42)、以太網(wǎng)接口(43)、USB接口(44)對(duì)應(yīng)適配連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種嵌入式電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，旨在提供一種調(diào)控手段高、實(shí)時(shí)響應(yīng)靈敏迅速、對(duì)惡劣環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的嵌入式電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本實(shí)用新型包括模擬信號(hào)交流采樣部分(1)、高速模擬信號(hào)處理器(2)、人機(jī)接口處理器(3)、系統(tǒng)接口(4)、采樣單元(11)、模擬信號(hào)調(diào)理電路(12)、A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(13)、DI/DO電路(21)、DSP處理器(22)、SDRAM存儲(chǔ)器(23)、調(diào)試接口(31)、ARM芯片(32)、擴(kuò)展RAM(33)、LCD接口(41)、SD卡接口(42)、以太網(wǎng)接口(43)、USB接口(44)，上述電路間對(duì)應(yīng)適配連接，本嵌入式設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)處理及檢測(cè)控制領(lǐng)域里得到了很好的證實(shí)，可廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01R19/25GK201527448SQ20092023775
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者何永祥, 劉長樹, 吳蓉, 夏祚青, 楊波, 阮強(qiáng) 申請(qǐng)人:珠海泰坦自動(dòng)化技術(shù)有限公司;西昌電業(yè)局