CN101923112A - 电能计量数据高可靠性管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电能计量数据高可靠性管理方法,主要从保存及备份区的划分、计量数据的保存与备份及当前计量数据的恢复着手。本发明通过设置多个数据备份区,使得数据的保存更加可靠,并为数据的恢复提供充分准备,而通过各种判断及校验,使得数据的恢复和更新更加精确,使得计量数据可靠性得到有效保证。此外,在随机存储器每接收一个数据前判断指针位置,并且合理设置缓冲区长度,从而避免其他模块对计量数据的破坏。

Description

电能计量数据高可靠性管理方法
技术领域
本发明涉及计量及数据处理技术领域,具体涉及电能计量数据的高可靠性管理方法。
背景技术
电子式电能表的主要工作原理是:电流电压采样模块将流过供电线路的大电流和交流电压变换为合适的小电流,小电压信号,经计量模块转换成随功率变化的脉冲信号,微处理器(MCU)接收功率脉冲信号,更新计量数据并将其保存,计量数据经MCU的随机存储器(后续简称为RAM-Random-access memory)存入电可擦除只读存储器存储器(后续简称为EEPROM)内。
电子式电能表运行过程中受到的干扰无处不在,随着电子技术的进步和发展,加上设计理论的不断完善和设计方法的不断改进,数据存储器因干扰而损坏的概率已经很小了,而数据在受到干扰情况下的保护、自纠和恢复成为提高计量数据可靠性的基本方式。
现有电子式电能表在处理计量数据过程中的缺陷在于:(1)计量数据的自纠和恢复措施没有或者不足;(2)对计量数据的保护欠缺,被其他数据冲乱。
发明内容
本发明从计量数据保存和备份、更新及纠错着手,提供一种计量数据高可靠性管理方法,由以下技术方案实现。
一种电能计量数据高可靠性管理方法,其特征在于,包括:保存及备份区的划分:提供相互关联的RAM及EEPROM,RAM中设置当前计量数据区、第一备份区及掉电数据存储区,EEPROM中设置至少两个电量备份区和一个掉电数据备份区;计量数据的保存与备份:每次累加所获得的最新计量数据保存在RAM的当前计量数据区;每累计K个数据量则将当前计量数据更新到RAM的第一备份区;每累计M个数据量则将当前计量数据更新到EEPROM中的各电量备份区,M>K;当前计量数据的恢复:当前计量数据区数据损坏时,先校验RAM第一备份区数据,正确则覆盖当前计量数据区;否则用EEPROM中电量备份区有效数据覆盖当前计量数据区;如果EEPROM内各电量备份区数据均损坏,则报错。
上述计量数据管理方法中,每次累加获得最新计量数据的方法具体包括:①在进行数据累加前,先对RAM当前计量数据区的数据进行校验,如通过则直接累加,如不通过则执行②;②取RAM第一备份区中的数据进行校验,如通过则用RAM第一备份区数据覆盖当前计量数据区数据,再进行累加,如不通过则执行③;③取EEPROM各电量备份区中的合法数据覆盖当前计量数据区数据,再进行累加,并重新计算校验码,然后拷贝至各备份区。
其他模块在数据块处理过程中,需要实时判断数据块指针所指位置,看是否超出规定区域,如果超过或者进入非法区域则初始化指针位置。
本发明有益效果在于:通过合理设置数据备份区,使得数据的保存更加可靠,并为数据的恢复提供充分准备,而通过各种判断及校验,使得数据的恢复和更新更加精确,使得计量数据可靠性得到有效保证。此外,其他模块在数据块处理过程中,需要实时判断数据块指针所指位置,如果超过或者进入非法区域则初始化指针位置。从而避免对其他数据的破坏。
附图说明
图1为实施例提供的数据存储方法中计量数据累加更新的处理流程图。
图2为实施例提供的数据存储方法中上电时对掉电计量数据恢复的处理流程图。
具体实施方式
实施例一:本实施例以电能表计量为例进行说明,电能表具有相互关联的RAM(通常为MCU自带的RAM)及EEPROM(习惯称之为内卡)。该电能计量数据存储方法主要包括:一、保存及备份区的划分:RAM中设置当前计量数据区、第一备份区及掉电数据存储区,EEPROM中设置三个电量备份区(名称分别为EEPROM第二备份区、EEPROM第三备份区、EEPROM第四备份区,当然也可以是更多个电量备份区)和一个掉电数据备份区(用于存储计量数据和相关状态数据);二、存储和校验过程,包括正常运行的的存储和校验及掉电时的存储和上电数据恢复,分别说明如下:(1)正常运行时计量数据的保存与备份:每次累加所获得的最新计量数据保存在当前计量数据区;每累计0.01度电时则将当前电量数据更新到RAM第一备份区;每累计1度电时则将当前电量数据更新到EEPROM第二备份区、EEPROM第三备份区及EEPROM第四备份区。
当RAM当前计量数据区数据损坏时,先用RAM第一备份区合法数据覆盖当前计量数据区,此时损失的电量小于0.01度电;如果RAM的第一备份区数据也损坏了,则用EEPROM第二备份区合法数据覆盖当前计量数据区;如果EEPROM第二备份区数据也损坏了,则用EEPROM第三备份区合法数据覆盖当前计量数据区;如果EEPROM第三备份区数据也损坏了,则用EEPROM第四备份区合法数据覆盖当前计量数据区;从EEPROM三个备份区恢复数据,则损失的电量小于1度;如果EEPROM各电量备份区的数据均损坏则报错。
上述电能计量存储方法中,由于当前计量数据区的数据在用户用电过程中是实时更新的,在这个过程中会受到外界的干扰,本实施例进而提供一种可靠的数据更新方法,即每次累加获得最新计量数据的方法。如图1所示,该方法包括:①在进行电量数据累加前,先判定当前计量数据区的数据是否被非法改动过,判据为CRC校验,如通过则直接累加,如不通过则执行②;②取RAM第一备份区中的数据进行CRC校验,如通过则用第一备份区数据覆盖当前计量数据区数据,再进行累加,如不通过则执行③;③取EEPROM各电量备份区的合法数据覆盖当前计量数据区数据,再进行累加,并重新计算CRC校验码,然后将相关数据区更新。
(2)掉电时的存储和上电数据恢复:掉电时数据存储方法为:掉电时将当前计量数据和相关状态量保存在RAM掉电数据存储区和EEPROM掉电数据存储区。
如图2所示,上电时对掉电数据的恢复方法为:a.初始化过程中取所述RAM中掉电数据存储区数据进行校验,通过则以该数据恢复电量数据及相关状态量,不通过则执行b;b.取所述EEPROM掉电数据进行校验,通过则以该备份恢复电量数据及相关状态量,不通过则执行c;c.取所述EEPROM第二备份区电量数据进行校验,通过则以该备份电量数据恢复并初始化相关状态量,不通过则执行d;d.取所述EERPOM第三备份区中的电量数据进行校验,通过则以该备份电量数据恢复并初始化相关状态量,不通过则执行e;f.取所述EERPOM第四备份区电量数据进行校验,通过则以该备份数据恢复并初始化相关状态量,不通过则报错。
电能表掉电数据在表计检测到电源电压不足时进行保存,保存完成后表计进入掉电模式(低功耗状态)。
上述实施例中,设置了四个数据电量备份区(RAM一个,EERPOM三处)和两个掉电数据备份区(RAM和EERPOM各一个),对于数据的可靠性而言,EERPOM三处区域数据均遭到破坏的概率基本上是没有的(正常运行和上电初始化过程计量数据最后的保障均为EERPOM中的三处电量备份),除非内卡器件物理损坏。可以理解的是,数据备份区的个数不应被限制,本发明主要是提出在RAM和EEPROM分别备份数据的理念,并且RAM电量备份区和EEPROM电量备份区是按计量精度分等级进行备份。计量数据纠错是以CRC方式来纠错,其他纠错方式不应被限制,相比于累加和纠错,CRC的纠错可靠性更高更可靠,CRC纠错可以精确到位的错误。
实施例二:实施例一主要从计量数据的保存和备份及更新和纠错来保证计量数据的可靠性,而本实施例将分析RAM的当前计量数据区中数据损坏的主要原因,并提供相应的解决办法。
电能计量系统的其他模块在数据块处理过程中,需要实时判断数据块指针所指位置,看是否超出规定区域,如果超过或者进入非法区域则初始化指针位置,从而避免对其他数据的破坏,特别是计量数据。
电能计量系统的其他模块数据,比如通信模块、显示模块、预付费模块都需要处理大量的数据,这部分数据的可靠性间接威胁到计量数据的可靠性。其他模块对计量数据区数据的破坏主要有两个方面:1.由于通信模块、预付费模块、显示模块需要较大RAM空间来处理数据,特别是通信模块和预付费模块从外部通信载体接收数据,外部数据有可能超过规定数据长度,使得RAM缓冲区的溢出冲乱计量数据;2.指针的运用不当,导致指针越界,破坏其他区域的数据。
所以,为了避免RAM当前计量数据区中数据被损坏,可以在每接收一个数据前先判断接收指针所指位置,如果超过或者进入非法区域则初始化指针位置;此外,RAM缓冲区设置的长度要大于可能收发数据的最长帧长度(例如,电能表通信规约中最长帧长度为200,则RAM缓冲区的长度设为256个字节),且接收计数器为char型,这样,无论这个计数器怎么累加都不会出现缓冲区溢出问题。
在用C进行编程中,指针运用特别注意,不同类型的指针自加运算和自减运算时操作的字节数不同,如果将长帧型指针当作字节型指针处理,则后果将是操作非法数据区域。相应的处理方式为:对于数据块的操作时的指针全部定义为字节型指针,如需要则进行强制类型转换。
以上实施例虽然是针对电子式电能表进行阐述的,但是明显可知,其他计量领域、计量仪表,都具有类似的情形,所以本发明提供的方法不应被限制于电能计量领域。

Claims (7)

1.一种电能计量数据高可靠性管理方法,其特征在于,包括:
保存及备份区的划分:提供相互关联的RAM及EEPROM,RAM中设置当前计量数据区、第一备份区及掉电数据存储区,EEPROM中设置至少两个电量备份区和一个掉电数据备份区;
计量数据的保存与备份:每次累加所获得的最新计量数据保存在RAM的当前计量数据区;每累计K个数据量则将当前计量数据更新到RAM的第一备份区;每累计M个数据量则将当前计量数据更新到EEPROM中的各电量备份区,M>K;
当前计量数据的恢复:当前计量数据区数据损坏时,先校验RAM第一备份区数据,正确则覆盖当前计量数据区;否则用EEPROM中电量备份区有效数据覆盖当前计量数据区;如果EEPROM内各电量备份区数据均损坏,则报错。
2.根据权利要求1所述的电能计量数据高可靠性管理方法,其特征在于:每次累加获得最新计量数据的方法具体包括:①在进行数据累加前,先对RAM当前计量数据区的数据进行校验,如通过则直接累加,如不通过则执行②;②取RAM第一备份区中的数据进行校验,如通过则用RAM第一备份区数据覆盖当前计量数据区数据,再进行累加,如不通过则执行③;③取EEPROM各电量备份区中的合法数据覆盖当前计量数据区数据,再进行累加,并重新计算校验码,然后拷贝至各备份区。
3.根据权利要求1所述的电能计量数据高可靠性管理方法,其特征在于:所述EEPROM内设置的电量备份区为三个,分别为EEPROM第二备份区、EEPROM第三备份区、EEPROM第四备份区。
4.根据权利要求3任意一项所述的电能计量数据高可靠性管理方法,其特征在于,掉电时数据存储方法为:掉电时将最新计量数据及相关状态量保存在所述RAM掉电数据存储区和EEPROM掉电数据存储区。
5.根据权利要求4所述的电能计量数据高可靠性管理方法,其特征在于,上电时对掉电数据的恢复方法为:a.初始化过程中取所述RAM掉电数据存储区数据进行校验,通过则以该数据恢复电量数据及相关状态量,不通过则执行b;b.取EEPROM掉电数据存储区数据进行校验,通过则以该备份恢复电量数据及相关状态量,不通过则执行c;c.取所述EEPROM第二备份区电量数据进行校验,通过则以该备份电量数据恢复并初始化相关状态量,不通过则执行d;d.取所述EERPOM第三备份区中的电量数据进行校验,通过则以该备份电量数据恢复并初始化相关状态量,不通过则执行e;f.取所述EERPOM第四备份区电量数据进行校验,通过则以该备份数据恢复并初始化相关状态量,不通过则报错。
6.根据权利要求2或5所述的电能计量数据高可靠性管理方法,其特征在于:所述校验方式为CRC校验。
7.根据权利要求1所述的电能计量数据高可靠性管理方法,其特征在于:电能计量系统的其他模块在数据块处理过程中,需要实时判断数据块指针所指位置,如果超过或者进入非法区域则初始化指针位置。
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