專利名稱：一種實現(xiàn)電力設(shè)備a/d轉(zhuǎn)換協(xié)議的自適應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)電力設(shè)備接口協(xié)議的自適應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種應(yīng)用 于智能電網(wǎng)配電設(shè)備數(shù)據(jù)采集A/D轉(zhuǎn)換協(xié)議的自適應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
隨著計算機(jī)技術(shù)及控制技術(shù)的不斷發(fā)展，電力自動化技術(shù)得到快速發(fā)展。為保證 變配電房設(shè)備運行的安全性和可靠性，變配電機(jī)房設(shè)備運行的各種電力參數(shù)和弱電控制參 數(shù)都需要有線或無線的方式采集并上傳到管理中心。在低壓配電現(xiàn)場的設(shè)備的數(shù)據(jù)采集過 程中，目前各廠家的設(shè)備具有通常電控系統(tǒng)的不統(tǒng)一不同類型、不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備其通 信接口和通信協(xié)議不統(tǒng)一，而且使用的通信信道不同；對被監(jiān)測對象采用分散采集，分散傳 輸?shù)姆绞竭M(jìn)行監(jiān)測，由此對不同設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測需要不同的通信傳輸終端，而且會占用多條 通信信道，造成通信信道的維護(hù)費用高昂，形成浪費。特別是目前各個電力設(shè)備廠家的電力 參數(shù)測控裝置通常都采用RS485、CAN、工業(yè)總線(如PRoFIBus、Lonworks總線等)進(jìn)行數(shù) 據(jù)輸出，各個廠家的接口協(xié)議和A/D轉(zhuǎn)換定義沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)的兼容性較差，不利于 智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集的統(tǒng)一管理，因此本發(fā)明彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種實現(xiàn)電力設(shè)備A/D轉(zhuǎn)換協(xié) 議的自適應(yīng)裝置，本發(fā)明的原理采用基于ARM+DSP的S0C嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括硬件應(yīng)用平 臺、系統(tǒng)軟件平臺和應(yīng)用軟件，采用TF卡存儲器作為數(shù)據(jù)服務(wù)器，建立數(shù)據(jù)庫，不同協(xié)議的 總線通過協(xié)議解析模塊訪問數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)相互的協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)共享和不同協(xié)議網(wǎng)絡(luò)之間的 通訊，自帶通用接口采集現(xiàn)場電力設(shè)備具有標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議設(shè)備的數(shù)據(jù)，對現(xiàn)場電力設(shè)備的 運行狀態(tài)通過A/D轉(zhuǎn)換后用各種總線如RS 485、CAN、工業(yè)總線等傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行 解析，識別數(shù)據(jù)幀中的廠家、型號代碼，自動調(diào)用數(shù)據(jù)庫中協(xié)議池里對應(yīng)的各個廠家的數(shù)據(jù) 傳輸轉(zhuǎn)換協(xié)議，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)緩存模塊進(jìn)行 緩存，以備外部遠(yuǎn)程調(diào)用。該裝置的發(fā)明解決現(xiàn)有的電力配電設(shè)備網(wǎng)絡(luò)協(xié)議多、接口復(fù)雜等 問題，可以實現(xiàn)現(xiàn)有的大多數(shù)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，從物理層、數(shù)據(jù)鏈路層到應(yīng)用層提供全面的 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方案，使電力企業(yè)最終的應(yīng)用層只有一個單一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，方便電力企業(yè)的數(shù)據(jù) 互通，降低應(yīng)用成本。為實現(xiàn)本本發(fā)明的目的，采用的技術(shù)方案如下一種實現(xiàn)電力設(shè)備A/D轉(zhuǎn)換協(xié)議的自適應(yīng)裝置，采用基于ARM+DSP的S0C嵌入式 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括硬件應(yīng)用平臺、系統(tǒng)軟件平臺和應(yīng)用軟件，本裝置由以下三大部分組成soc 微處理器模塊，協(xié)議數(shù)據(jù)庫模塊，協(xié)議解析模塊。本裝置采用TF卡存儲器作為協(xié)議數(shù)據(jù)庫 模塊，不同協(xié)議的總線通過協(xié)議解析模塊訪問數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)相互的協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)共享和不 同協(xié)議網(wǎng)絡(luò)之間的通訊，自帶通用接口采集現(xiàn)場電力設(shè)備具有標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議設(shè)備的數(shù)據(jù)。所述S0C微處理器模塊還包括微處理器，RAM存儲器，時鐘電路，復(fù)位電路；
3
所述協(xié)議數(shù)據(jù)庫模塊包括協(xié)議數(shù)據(jù)庫單元和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元；所述協(xié)議數(shù)據(jù)庫單元內(nèi)置了各個廠家的數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換協(xié)議，以備數(shù)據(jù)解析模塊進(jìn) 行調(diào)用解析RS485、CAN總線、工業(yè)總線等傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元對數(shù)據(jù)解析模塊解析后的數(shù)據(jù)進(jìn)行TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換，以備外 部接口調(diào)用；所述協(xié)議解析模塊包括協(xié)議解析單元和數(shù)據(jù)緩存單元；所述協(xié)議解析單元對現(xiàn)場電力設(shè)備的運行狀態(tài)通過A/D轉(zhuǎn)換后用各種總線如RS 485、CAN、工業(yè)總線等傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析，識別數(shù)據(jù)幀中的廠家、型號代碼，自動 調(diào)用協(xié)議數(shù)據(jù)庫模塊中協(xié)議池里對應(yīng)的各個廠家的數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換協(xié)議，再輸出到數(shù)據(jù)緩存 單元，以備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行調(diào)用；協(xié)議解析單元還引入多任務(wù)實時機(jī)制，操作系統(tǒng)為每種 協(xié)議各分配一個實時任務(wù)，承擔(dān)不同協(xié)議數(shù)據(jù)報文的解析的控制調(diào)度。所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元作為數(shù)據(jù)解析模塊和協(xié)議數(shù)據(jù)庫模塊中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊之間的 數(shù)據(jù)緩存。所述的電力設(shè)備A/D轉(zhuǎn)換協(xié)議的自適應(yīng)裝置，硬件應(yīng)用平臺采用模塊式劃分，主 模塊為S0C模塊，其他分離模塊包括RS485接口模塊、CAN總線接口模塊、工業(yè)總線接口模 塊、協(xié)議解析模塊、TF卡儲存模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊，模塊間通信使用系統(tǒng)總線接口，其中同 一種分離模塊單獨使用或多個使用。所述的電力設(shè)備A/D轉(zhuǎn)換協(xié)的自適應(yīng)裝置，其特征是系統(tǒng)軟件平臺采用操作系 統(tǒng)WIND0WSCE，WIND0WSCE下的驅(qū)動程序包括CAN驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)接口驅(qū)動、TF卡驅(qū)動、工業(yè)總線， 驅(qū)動和文件系統(tǒng)。所述的電力設(shè)備A/D轉(zhuǎn)換協(xié)的自適應(yīng)裝置，具體實施步驟如下1)S0C微處理器初始化；2) WINDOWS CE操作系統(tǒng)初始化；3)讀入CAN驅(qū)動、RS-485接口、工業(yè)總線接口驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)接口驅(qū)動、TF卡驅(qū)動、和 文件系統(tǒng)；4)分別初始化RS485接口模塊、CAN總線接口模塊、工業(yè)總線接口模塊，5)啟動協(xié)議數(shù)據(jù)庫； 6)掃描RS485接口、CAN總線接口、工業(yè)總線接口，一旦接收到合法的電文即為每 種類型的數(shù)據(jù)建立一個實時任務(wù)；7)協(xié)議解析模塊調(diào)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元中協(xié)議池里對應(yīng)的各個廠家的數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換 協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)緩存單元；8)通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元對數(shù)據(jù)緩存單元中的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成TCP/IP的標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)據(jù)以備外部接口調(diào)用。所述的電力設(shè)備A/D轉(zhuǎn)換協(xié)的自適應(yīng)裝置與現(xiàn)有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置相比，具有以下突 出的特點和顯著進(jìn)步1)本發(fā)明提出一個適合多數(shù)配電房電力設(shè)備廠家流行協(xié)議的通用轉(zhuǎn)換模型，可解 決現(xiàn)有的工控網(wǎng)絡(luò)協(xié)議多、接口復(fù)雜等問題。2)本發(fā)明引入多任務(wù)操作系統(tǒng)，為每種不同的協(xié)議分別建立一個數(shù)據(jù)解析轉(zhuǎn)換任 務(wù)，使多個任務(wù)能在單S0C系統(tǒng)中并行運行，提高了協(xié)議轉(zhuǎn)換的效率。
3)本發(fā)明可以實現(xiàn)現(xiàn)有的大多數(shù)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，從物理層、數(shù)據(jù)鏈路層到應(yīng)用 層提供全面的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方案，使企業(yè)最終的應(yīng)用層只有一個單一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，方便企業(yè)的 數(shù)據(jù)互通，降低應(yīng)用成本。4)本發(fā)明提供的裝置可廣泛應(yīng)用于電力、電信、礦山、樓宇自動化等行業(yè)中，用以 實現(xiàn)遠(yuǎn)程集中式自動數(shù)據(jù)采集，及一個系統(tǒng)內(nèi)部不同通訊協(xié)議的設(shè)備轉(zhuǎn)換為一種統(tǒng)一的通 訊協(xié)議。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的應(yīng)用示意圖；圖3為本發(fā)明的實施流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示一種實現(xiàn)電力設(shè)備A/D轉(zhuǎn)換協(xié)議的自適應(yīng)裝置， 包括S0C微處理器模塊，協(xié)議數(shù)據(jù)庫模塊，協(xié)議解析模塊。本發(fā)明的應(yīng)用示意圖如圖2所示，本裝置的硬件基礎(chǔ)包括S0C微處理器模塊(包 括微處理器，RAM存儲器，時鐘電路，復(fù)位電路)、TF卡存儲器(協(xié)議數(shù)據(jù)庫模塊)，RS-485 接口模塊電路，CAN總線接口模塊電路，工業(yè)總線接口模塊，協(xié)議解析模塊，以太網(wǎng)接口等。本發(fā)明S0C微處理器模塊核心芯片選用ATMEL公司的AT91SAM9261，該芯片工作頻 率為200Mbps，集成SDRAM控制器和FLASH控制器，通過系統(tǒng)總線外擴(kuò)了 32M RAM存儲器以 及TF卡存儲器，通過系統(tǒng)總線連接以太網(wǎng)接口芯片DM9000A，再加上相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口模塊 建立了 10/100M網(wǎng)絡(luò)模塊，通過系統(tǒng)總線連接RS-485模塊、CAN總線模塊，工業(yè)總線模塊。 本裝置系統(tǒng)軟件平臺采用操作系統(tǒng)WINDOWSCE，WIND0WSCE下的驅(qū)動程序包括CAN驅(qū)動、網(wǎng) 絡(luò)接口驅(qū)動、TF卡驅(qū)動、工業(yè)總線、驅(qū)動和文件系統(tǒng)。該發(fā)明的協(xié)議數(shù)據(jù)庫模塊包括協(xié)議數(shù)據(jù)庫單元和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元。協(xié)議數(shù)據(jù)庫單元 內(nèi)置了各個廠家的數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換協(xié)議，以備數(shù)據(jù)解析模塊進(jìn)行調(diào)用解析RS485、CAN總線、 工業(yè)總線等傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元對數(shù)據(jù)解析模塊解析后的數(shù)據(jù)進(jìn)行TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn) 換，以備外部接口調(diào)用；協(xié)議解析模塊存儲在TF卡存儲器中，該模塊包括協(xié)議解析單元和數(shù)據(jù)緩存單元， 協(xié)議解析單元可以對現(xiàn)場電力設(shè)備的運行狀態(tài)通過A/D轉(zhuǎn)換后用各種總線如RS 485、CAN、 工業(yè)總線等傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析，識別數(shù)據(jù)幀中的廠家、型號代碼，自動調(diào)用協(xié)議 數(shù)據(jù)庫模塊中協(xié)議池里對應(yīng)的各個廠家的數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換協(xié)議，再輸出到數(shù)據(jù)緩存單元，以 備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行調(diào)用；協(xié)議解析單元還引入多任務(wù)實時機(jī)制，操作系統(tǒng)為每種協(xié)議各 分配一個實時任務(wù)，承擔(dān)不同協(xié)議數(shù)據(jù)報文的解析的控制調(diào)度。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元作為數(shù)據(jù)解 析模塊和協(xié)議數(shù)據(jù)庫模塊中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊之間的數(shù)據(jù)緩存。電力設(shè)備A、電力設(shè)備B、電力設(shè)備C的運行狀態(tài)通過A/D轉(zhuǎn)換后用各種總線如RS 485、CAN、工業(yè)總線等傳輸?shù)奖狙b置的RS-485接口模塊，CAN總線接口模塊和工業(yè)總線接口 模塊，由數(shù)據(jù)解析模塊的數(shù)據(jù)解析單元電路對輸入數(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析，識別數(shù)據(jù)幀中
5的廠家、型號代碼，自動調(diào)用數(shù)據(jù)庫中協(xié)議池里對應(yīng)的各個廠家的數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換協(xié)議，將數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)成標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)緩存模塊進(jìn)行緩存，以備外部設(shè)備 通過10M/100M網(wǎng)絡(luò)模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)用。本發(fā)明的實施流程圖如圖3所示，本實例的具體實施步驟如下1) S0C微處理器初始化；2) WINDOWS CE操作系統(tǒng)初始化；3)讀入CAN總線接口驅(qū)動、RS-485接口、工業(yè)總線驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)接口驅(qū)動、TF卡驅(qū)動、 和文件系統(tǒng)；4)分別初始化RS485接口模塊、CAN總線接口模塊、工業(yè)總線接口模塊；5)啟動協(xié)議數(shù)據(jù)庫；6)掃描RS485接口、CAN總線接口、工業(yè)總線接口，一旦接收到合法的電文即為每 種類型的數(shù)據(jù)建立一個實時任務(wù)；7)協(xié)議解析模塊調(diào)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元中協(xié)議池里對應(yīng)的各個廠家的數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換 協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)緩存單元；8)通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元對數(shù)據(jù)緩存單元中的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成TCP/IP的標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)據(jù)以備外部接口調(diào)用。
權(quán)利要求
一種實現(xiàn)電力設(shè)備A/D轉(zhuǎn)換協(xié)議的自適應(yīng)裝置，其特征包括SOC微處理器模塊，協(xié)議數(shù)據(jù)庫模塊以及協(xié)議解析模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)電力設(shè)備A/D轉(zhuǎn)換協(xié)議的自適應(yīng)裝置，其特征在于所述 SOC微處理器模塊還包括微處理器，RAM存儲器，時鐘電路，復(fù)位電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)電力設(shè)備A/D轉(zhuǎn)換協(xié)議的自適應(yīng)裝置，其特征在于所述 協(xié)議數(shù)據(jù)庫模塊還包括協(xié)議數(shù)據(jù)庫單元和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)電力設(shè)備A/D轉(zhuǎn)換協(xié)議的自適應(yīng)裝置，其特征在于所述 協(xié)議解析模塊還包括協(xié)議解析單元和數(shù)據(jù)緩存單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)電力設(shè)備A/D轉(zhuǎn)換協(xié)議的自適應(yīng)裝置，其特征在于所述 協(xié)議解析單元通過A/D轉(zhuǎn)換后用各種總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析，識別數(shù)據(jù)幀中的 廠家、型號代碼，自動調(diào)用協(xié)議數(shù)據(jù)庫模塊中協(xié)議池里對應(yīng)的各個廠家的數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換協(xié) 議，再輸出到數(shù)據(jù)緩存單元，以備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行調(diào)用。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實現(xiàn)電力設(shè)備A/D轉(zhuǎn)換協(xié)議的自適應(yīng)裝置，其特征在于所述 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元作為數(shù)據(jù)解析模塊和協(xié)議數(shù)據(jù)庫模塊中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊之間的數(shù)據(jù)緩存。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)電力設(shè)備A/D轉(zhuǎn)換協(xié)議的自適應(yīng)裝置主要包括SOC微處理器模塊，協(xié)議數(shù)據(jù)庫模塊以及協(xié)議解析模塊。屬于智能電網(wǎng)電力設(shè)備接口協(xié)議的自適應(yīng)領(lǐng)域。通過各模塊之間的協(xié)作，提高了協(xié)議轉(zhuǎn)換的效率、方便企業(yè)的數(shù)據(jù)互通，降低應(yīng)用成本，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程集中式自動數(shù)據(jù)采集以及一個系統(tǒng)內(nèi)部不同通訊協(xié)議的設(shè)備轉(zhuǎn)換為一種標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議。
文檔編號H02J13/00GK101854083SQ20101016865
公開日2010年10月6日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者林潔生, 王炅 申請人:廣州合立正通信息網(wǎng)絡(luò)集成有限公司