CN101814023A - 单相表计量管理开发系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于IEC62056标准单相电能表的计量管理研发平台。单相表计量管理开发系统包括表计模型，其描述整个表计的数据对象、功能模型；接口封装模块，为表计模型与外部用户信息交互的接口，通过调用接口函数完成数据、信息的交互；数据存储管理模块，为表计模型访问外界存储器提供支持，包括外部存储器的读、写驱动以及数据寻址算法服务；通讯协议栈，为表计模型与抄表主台之间的数据交换提供协议的解析与构建服务支持。该平台可用于单相电能表的开发，开发人员可以根据用户需求设置单相表计量管理开发平台相关参数，以获得不同功能，然后只需将一些硬件驱动及计量等相关程序编好即可完成单相电能表软件的开发。

Description

单相表计量管理开发系统

技术领域

本发明专利涉及一种用于IEC62056标准单相电能表的计量管理研发平台。

背景技术

在电能计量领域，单相电能表市场需求量很大，主要用于居民区的电能计量。但就单相表的设计及数据抄读而言，没有一套通用的数据交换标准及统一仪表模型，更没有开放式的电能表研发平台。IEC62056标准是一个先进的标准规范，具有良好的系统互用性，已成为行业内的研究热点。该标准提供了一套通用的数据交换标准以及完整的仪表模型的解决方案，但由于标准的复杂性，学习和开发具有一定的难度。因此本发明将IEC62056标准进行封装，形成单相表的能源计量管理开发平台，以降低标准相关新产品开发的难度，缩短产品的开发周期，促进先进标准规范的推广。

发明内容

本发明的目的在于搭建一个统一的单相表计量管理开发平台，减少单相表开发过程中的重复劳动，缩短新产品的产品周期，促进IEC62056标准的应用推广。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

单相表计量管理开发系统，包括

表计模型，其描述整个表计的数据对象、功能模型；

接口封装模块，为表计模型与外部用户信息交互的接口，通过调用接口函数完成数据、信息的交互；

数据存储管理模块，为表计模型访问外界存储器提供支持，包括外部存储器的读、写驱动以及数据寻址算法服务；

通讯协议栈，为表计模型与抄表主台之间的数据交换提供协议的解析与构建服务支持。

本发明提供的单相表计量管理开发平台封装了IEC62056标准的表计模型和DLMS通信协议栈，该单相表计量管理开发平台也可以称为IEC62056标准软核，在一款实际的电能表的中处于从属地位(从核)，用户在使用单相表计量管理开发平台前需要对其进行初始化，用户需要通过接口函数将信息传入单相表计量管理开发平台，并通过查询相关的标志位来获取单相表计量管理开发平台对外输出信息。

该单相表计量管理开发平台可用于单相电能表的开发，开发人员可以根据用户需求设置单相表计量管理开发平台相关参数，以获得不同功能，然后只需将一些硬件驱动及计量、显示等相关程序编好即可完成单相电能表软件的开发。

附图说明

图1是本发明单相表计量管理开发平台在一个完整电能表软件系统中的位置图；

图2是单相表计量管理开发平台的功能模块框图；

图3是寄存器接口类对象实例图；

图4是通讯协议栈的结构图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明单相表计量管理开发平台(IEC62056标准软核)在一个完整电能表表计软件系统中的位置如图1所示。参见图2，该单相表计量管理开发系统主要包括表计模型、接口封装模块、数据存储管理模块和通讯协议栈。

下面对本发明单相表计量管理开发系统的各个部分进行介绍：

接口封装模块

单相表的计量管理开发平台的接口封装模块是与外部用户信息交互的接口，通过调用接口函数完成数据、信息的交互。接口封装模块实际上充当了表计模型与用户进行数据交换的中介。接口封装模块主要包括以下几个部分/函数：

1、计量数据输入接口函数，用户通过周期性调用此函数将计量数据传入单相表计量管理开发平台，计量数据包括：电压、电流、功率、频率、相角、正反向有功等。

2、数据输出接口函数，当用户需要从单相表计量管理开发平台中读取某些数据，如用于显示等，可调用此接口函数。该函数将返回用户所需要的数据(指针)。

3、单相表计量管理开发平台初始化接口，该接口有许多初始化函数组成，用于完成对单相表计量管理开发平台的初始设置。如费率、外部存储器状况、脉冲常数等。

4、外部事件输入接口函数，当外部发生一些事件时，如开端盖，用户可以调用此接口函数通知单相表计量管理开发平台，进而进行事件的记录。该函数的参数可以使用事件类型编码。

5、事件动作/脉冲输出接口函数，当单相表计量管理开发平台检测的某事件，如欠费跳闸，需要通知外部执行相关动作时，单相表计量管理开发平台需要调用此函数，将相应的标志位置′1′，并输出事件类型代码。另外输出计费脉冲也采用此方法。此函数的参数为事件类型编码(脉冲输出也作为一个事件进行编码)。

6、定时输入接口函数，由于在通信流程中需要进行超时判断，需要一个时钟源。实现时，用户需要启动一个定时器，定时调用此接口函数。

表计模型

表计模型是单相表的计量管理开发平台的核心，它描述了整个表计的数据对象、功能模型。IEC62056标准是通过使用面向对象的数据模型来完成表计的构建的。这些COSEM接口类全部是在IEC62056标准中定义好的，包括属性和方法。通过若干个不同的COSEM对象相互配合完成某一个特定的功能。利用数据类、寄存器类等接口类创建用于封装数据的COSEM接口类对象并组成逻辑设备，完成表计模型的构建。

寄存器接口类的类模版描述如下表：

从上表可以看出，寄存器接口类共有三个属性和一个方法，第一个属性为逻辑名属性，标明该接口类实例对象的数据名称，第二个属性是值属性，标明该接口类实例对象的数据值，第三个属性是倍率量纲属性，标明该接口类实例对象所采用的数据单位及数据的倍率。寄存器接口类的方法是标明将接口类实例对象的数值复位为缺省值。

图3示出了使用寄存器接口类建立总正向有功电能、总正向无功电能数据的对象模型的方法。由图3可以看出，创建了两个寄存器接口类的对象，用来分别封装这两个数据。

用类似上述创建寄存器数据对象的方法，采用标准的接口类来建立电量、瞬时量、需量等各种数据模型及费率、事件记录等功能模型，这些数据模型和功能模型组合在一起就构成了逻辑设备，进而构成一个完整的表计模型。

IEC62056标准单相表的计量管理开发平台集成的COSEM仪表模型，考虑了大多数用户需求，单相表开发人员选用单相表计量管理开发平台所提供的功能。单相表计量管理开发平台所实现的功能模块主要包括以下几个部分，用户可根据需要进行选择：

1、有功电能分时计量

分别记录正、反向有功电能量、最多支持4费率，4时段

2、记录最大需量，记录正向无功总电量

3、瞬时量，包括电压，电流，正、反向有功功率

4、冻结/结算，历史数据(最近12个月电量数据)。各费率有功+时间+需量

5、事件记录及报警

过压、过流、超功率向用户输出报警信号。电池欠压报警有用户自己完成，单相表计量管理开发平台不做处理。单相表计量管理开发平台处理的事件记录包括以下事件：

掉电

上电记录

开端盖记录

表计清零记录

过流记录

过压记录

超需量记录

事件记录清零

另外，如果用户选用了预付费功能，还有购电记录和欠费跳闸记录。

6、预付费功能，

预付费功能针对多个供应商，每个供应商都有自己的电价和费率方案。缺省为一个供电商。

7、电能量曲线

记录总电量及各分费率有功电量，记录时间间隔可设。可记录的最大条数与所分配的存储器容量有关，存储器容量用户可根据选用的外部存储容量设置。电能量曲线分为四种：正向有功、反向有功、正向有功需量、正向无功。

为实现表计模型所述的上述功能，将一个用于任务调度的功能模块封装在表计模型中，如图4所示，该调度模块包括应用进程、层管理器、物理连接管理器三个部分。其中应用进程主要负责表计功能的实现，如计量电能、分时费率等；层管理器管理通信协议栈中各层的参数接口；物理连接管理器负责物理连接的管理，它为应用进程提供了获取物理连接信息的接口。

数据存储管理

单相表的计量管理开发平台需要从(或向)外部存储器中读(或写)数据，需要管理各种数据对象的存储，均通过此模块完成。另需要说明的是，对于那些外部存储器的驱动函数的编写需要由用户来完成。抄表装置所要抄读的数据大部分是存放在外部存储器中的(瞬时量数据、当前电能量、需量、一些常用参数在RAM中)，因此存储器管理还包括数据寻址算法，根据数据标识查找到对应的数据项，并读取数据。存储管理模块部分实际上为表计模型访问外界存储器提供支持，包括外部存储器的读、写驱动以及数据寻址算法服务。

通信协议栈

通信协议栈模块处理与通信协议相关的流程。本模块不关心具体的通信方式，但需要用户提供外部的通讯方式的驱动函数。用户需要将接收到的通信数据帧(字节)发给单相表计量管理开发平台，并且将单相表计量管理开发平台的响应帧通过具体的通信信道发送出去即可。通信信道相关的硬件驱动由用户完成。通信协议栈采用基于HDLC的数据链路层构建。通讯协议模块将与通讯相关的部分封装起来，为表计模型与抄表主台之间的数据交换提供协议的解析与构建等服务支持。

如图4中虚线以下协议部分：

通讯协议栈包括COSEM应用层、基于HDLC的数据链路层和物理层；所述应用层、数据链路层和物理层顺序连接。物理层负责物理通信信道的管理、物理连接建立以及通信设备的驱动。数据链路层的主要功能在于完成数据的链路管理、封装、校验以及链路连接管理。应用层主要是数据帧及标准服务原语的解析、封装，应用层连接的管理。

当所述通讯协议栈与所述表计模型进行交互时，所述应用层与所述调度模块中的应用进程进行数据交换；所述物理层与所述物理连接管理器进行数据交换，并通过物理连接管理器与应用进程交互信息；所述应用层、数据链路层和物理层与所述层管理器进行数据交换。

本发明IEC62056标准单相表计量管理开发平台是面向电能表的开发人员设计的，开发人员只需要在单相表计量管理开发平台的基础上增加一些硬件相关的驱动，如通讯接口、存储器驱动、显示、计量数据等。

Claims (7)

1.单相表计量管理开发系统，

其特征在于：包括

表计模型，其描述整个表计的数据对象、功能模型；

接口封装模块，为表计模型与外部用户信息交互的接口，通过调用接口函数完成数据、信息的交互；

数据存储管理模块，为表计模型访问外界存储器提供支持，包括外部存储器的读、写驱动接口以及数据寻址算法；

通讯协议栈，为表计模型与抄表主台之间的数据交换提供协议的解析与构建服务支持。

2.根据权利要求1所述的单相表计量管理开发系统，

其特征在于：

表计模型是利用由接口类创建的用于封装数据的COSEM接口类对象构建，并由此组成逻辑设备。

3.根据权利要求1或2所述的单相表计量管理开发系统，

其特征在于：

所述表计模型中包含一调度模块，所述调度模块包括应用进程、层管理器、物理连接管理器三个部分，其中，应用进程负责表计功能的实现；层管理器管理通信协议栈中各层的参数接口；物理连接管理器负责物理连接的管理，为应用进程提供了获取物理连接信息的接口。

4.根据权利要求1或2所述的单相表计量管理开发系统，

其特征在于：

单相表计量管理开发系统从/向外部存储器中读/写数据时，是由数据存储管理模块来管理各种数据对象的存储；同时存储器管理模块还包括数据寻址算法，根据数据标识查找到对应的数据项，并读取数据。

5.根据权利要求1或2所述的单相表计量管理开发系统，

其特征在于：

所述通讯协议栈包括顺序连接的应用层、数据链路层和物理层，物理层负责物理通信信道的管理、物理连接建立以及通信设备的驱动；数据链路层的功能在于完成数据的链路管理、封装、校验以及链路连接管理；应用层负责数据帧及标准服务原语的解析、封装，应用层连接的管理。

6.根据权利要求1或2所述的单相表计量管理开发系统，

其特征在于：

所述接口封装模块包括：

计量数据输入接口函数，用户通过周期性调用此函数将计量数据传入单相表计量管理开发系统；

数据输出接口函数，当用户需要从单相表计量管理开发系统中读取某些数据时，调用此接口函数，该接口函数将返回用户所需要的数据；

单相表计量管理开发系统初始化接口，该接口由若干初始化函数组成，用于完成对单相表计量管理开发系统的初始设置；

外部事件输入接口函数，当外部发生一些事件时，用户调用此接口函数通知单相表计量管理开发系统，进而进行事件的记录；

事件动作/脉冲输出接口函数，当单相表计量管理开发系统检测到某事件，需要通知外部执行相关动作时，单相表计量管理开发系统需要调用此函数，将相应的标志位置′1′，并输出事件类型代码；

定时输入接口函数，其用于在通信流程中进行超时判断，实现时，用户需要启动一个定时器，定时调用此定时输入接口函数。

7.根据权利要求6中所述的单相表计量管理开发系统，

其特征在于：

外部事件输入接口函数的参数使用事件类型编码。

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