CN102736532B - 电源和通信控制器 - Google Patents

Abstract

电源从包围高压输电线的电磁场提取电能并且调节所得到的电能以向仪器和通信设备提供稳定的电源。通信控制器是将串行数据通信进行路由到诸如仪器处理器、电源处理器或维护端口控制器的所选通信装置的本地网络路由器。该路由器将数据发送到其它的通信设备，并且将来自通信设备的数据发送到在外部网络和仪器处理器、电源处理器和维护端口控制器之间提供基本同时通信的外部网络。

Description

电源和通信控制器

本申请要求于2004年10月22日提交的第60/621,098号临时申请的优先权。

技术领域

本发明涉及一种通信系统。具体地讲，所述通信系统能够将与输电线相关联的数据传送到远程系统。

背景技术

输电线仪器能够安装在输电线导线上，用于测量并且分析高架输电线导线的具体参数值。能够从这些参数值来确定输电线的性能。一种通信系统将由该输电线仪器测量的值传送到专用于这些仪器的本地地面接收站。来自各个地面站的数据还能够传送到用来分析这些参数值的中央控制站。

由输电线仪器测量的参数值能够提供输电线导线的性能的测量。与每个导线相关联的参数能够描述输电导线的工作状态并且包括对相关联的导线的电压、电流、相位角、温度、垂度和其它参数进行感测。测量的量传送到一个和更多个地面处理器。能够从与输电线导线相关联的电磁场来得到用于输电线仪器的电能。当电能通过输电线导线进行传导时，围绕该导线产生磁场。该磁场能够用于感应出电源中的电流和电压。该感应出的电流和电压能够对包括该通信系统的输电线仪器进行供电。

发明内容

在一个方面中，本发明公开了一种用于与输电线导线相关联的仪器平台的电源控制器，所述电源控制器包括：提取装置，用于从由所述输电线导线产生的电磁场提取和输出电能。与所述提取装置耦合的分路器管理所述提取装置的所述输出电能。所述输出的电能的一部分存储在提供直流（DC）输出的能量存储装置中。与所述分路器和所述能量存储装置耦合的电能调节电路将来自所述提取装置的输出电能和来自所述能量存储装置的DC输入转换成由所述电源控制器和所述仪器平台的电路所需的DC电势。通信控制器耦合到所述电能调节电路来在所述仪器平台内以及地面处理器和位于远处的仪器平台发送和接收消息。

实施本发明能够实现一个或更多下面优点。该电子仪器平台能够安装在输电线导线上并且能够同时测量和监视该导线的电、热和机械参数，并且同时将这些值传送到其它的类似仪器和本地或远处超出直接无线电发送距离的地面处理器。该装置具有对从其自身仪器产生的数据以及从其它这种设备接收到的数据进行处理和分析的能力。该设备从由于电流流过输电线导线所产生的电磁场获得其电能，本发明还涉及一种当没有电流或没有足够电流流过导线时使用储能（电池）来操作该设备的技术。

一个或更多个实施方式包括用于将数据发送到远程系统的装置。该通信可以是使用无线电收发器和无线蜂窝数据技术的实时通信。这两种机制都包括在本发明中，并且这两种机制可同时使用。当安装蜂窝电话收发器以后，不需要本地地面设备就能够使用该装置。在管理数据消息通信的设备中嵌入了路由器系统。

在下面附图和说明中阐述了本发明的一个或更多个实施例的细节。通过该说明书、附图和权利要求书，本发明的其它特性和优点将变得清楚。

附图说明

图1是电源控制器通信控制适配器部件与外部电能环状圈（power donut）的互相连接的功能框图；

图2是图1的电源控制器的功能框图；

图3是电能调节器的功能框图；

图4是微控制器核的功能框图；

图5示出了使用本发明的输电线监视系统；

图6是图1的通信控制适配器的实施方式；

图7是图6的通信控制适配器上的调试RS232收发器端口的实施方式；

图8是电源控制器固件的流程图；

图9示出了通信协议的主/从关系；以及

图10是围绕输电线导线的开口位置的电能环状圈的透视图。各附图中的相同的标记和指定表示相同部件。

具体实施方式

图10示出了能够围绕输电线导线12而布置的环形仪器平台10的实施方式。该仪器平台用于测量、监视和传送与输电线导线相关联的信息。该仪器平台还设置有用于容纳电源控制器和通信扩展适配器的构造。该电源控制器对仪器平台供电，该通信控制适配器提供电能环状圈与远程处理器之间的通信。在打开位置上示出了环形壳体21，该环形壳体21部分地环绕输电线导线12。壳体21包含封装在绝缘体25内的变流器22、电子部件24和Rogowski线圈23。壳体21通过弹簧26和铰链8的组合在一个部分进行铰接。脱扣机构27可与弹簧26连接来使得当脱扣机构27与电源线导线12接触时壳体21的两半21A和21B接触，从而包围电源线导线12。安装到辐条18上的热传感器单元20与输电线导线12进行热接触，用于感测由输电线导线12产生的热量。Rogowski型电流感测线圈23是可以测量输电线导线12中的电流的电流互感器。电流感测线圈23响应于围绕输电线导线12存在的磁场而产生电流，并且提供通过输电线导线12的电流的幅度的指示。可以由任何合适材料甚至是诸如铝的导体材料来形成壳体21，而不用切断通过线12的电能的传送。

图5示出了使用仪器平台1102a、1102b和1102c的输电线导线监视系统1100的实施方式，其中，仪器平台1102a、1102b和1102c每个在其内部布置了本申请的电源控制器和通信控制。仪器平台1102a和1102b可分别机械地安装在处于两个输电线传送塔1110和1112以及两个输电线传送塔1112和1114之间的输电线导线1104上。仪器平台1102c安装在处于输电线传送塔1116和1118之间的输电线导线1120上。在示出的系统中，仪器平台1102a、1102b每个均安装在相同的输电线导线1104上，仪器平台1102c安装在不同的输电线导线1120上。然而，在其它的实施方式中，能够以任何布置将仪器平台安装在一个和更多个输电线导线上。每个仪器平台包括感测仪器，用于确定与安装该仪器平台的输电线导线相关联的数据参数。每个仪器平台中的电源控制器从与流过各输电线导线1104和1120的电流相关联的磁场提取电能。提取的电能供给仪器平台感测仪器和通信控制。仪器平台1102a、1102b的通信控制把由各感测仪器确定的数据参数传送到仪器平台1102c。仪器平台1102c的通信控制接收来自仪器平台1102a和1102b的数据参数并且通过与网络1122耦合的地面接收器将该数据参数传送到地面处理器1124。仪器平台1102c的通信控制还能够将由仪器平台1102c的感测仪器确定的数据参数传送到地面接收器。在其它实施例中，来自仪器平台1102b的数据参数传送到仪器平台1102a，然后仪器平台1102a将这些数据参数传送到仪器平台1102c。

因此，在使用本发明的电源控制器和通信控制的输电线监视系统中，能够从输电线导线对每个仪器平台进行供电。该系统中的每个仪器平台能够将其自身数据参数传送到其它的仪器平台或地面处理器。同样，该系统中的每个仪器平台能够接收来自另一仪器平台的数据并且将那个数据传送到第三仪器平台。因此，仅仅该系统中的多个仪器平台之一需要与地面处理器进行通信并且不需要对仪器平台提供外部电能。

图1示出了电源控制器（PWRSPLY)102和通信控制适配器（COMMEXP）部件104以及外部仪器平台（主控制器）106的互相连接。该主控制器是具有用于感测、监视和测量与输电线导线（未示出）相关联的数据参数的机械和电子子部件的仪器平台，并且由于下面进一步描述的其特定形状而在这里被称作“电能环状圈”。电源控制器部件102通过并联变压器110耦合到变流器108。电源控制器102还耦合到诸如可充电电池的能量存储装置112，并且与通信控制适配器104进行通信。

该通信控制适配器104是电源控制器102和通信装置114之间的电子和机械中间件。通信装置114可以是位于通信扩展适配器104之上的一个或更多个无线通信选项。该通信装置114包括900MHz跳频扩频无线电、2.4GHz跳频扩频无线电和GSM/GPRS电话模块。该通信控制适配器能够将来自主控制器和电源控制器的数据通过通信装置114提供到外部处理器（未示出）。该外部处理器可以是监视输电线导线的其它的仪器平台、地面处理器或中央控制处理器。

电源控制器102能够通过网络116与主控制器106进行通信。电源控制器102中的微控制器（未示出）能够运行软件程序来影响电源控制器的操作。来自电源控制器102的电能供给主控制器和线118上的仪器平台。电源控制器102能够包括现场升级端口120来从外部装置接收测试和制造升级以及软件程序升级。

电源控制器102的功能包括：(1)主控制器106、其自身电源和通信控制适配器104的基本电能调节；(2)到主控制器106或来自主控制器106的通信路由；(3)无线装置114的通信控制；以及(4)对可充电电池112进行充电的控制。

变流器108能够围绕输电线导线而布置。通过在输电线导线中流动的电流所产生的磁场能够能够在变流器108中感生出电压，该电压可由并联变压器110进行调节并且供给电源控制器102。能够通过与当电流在输电线导线中流动时产生的电磁场耦合来对仪器平台供电。该仪器平台被直接附接在输电线导线上，并且从围绕导线的电磁场来测量电流和电压。该电子仪器平台包括可充电电池112，用于当输电线导线中的电流和产生的电磁场低于第一阈值时对仪器平台供电。当电流高于第一预定阈值时，能够通过来自输电线导线的电磁感应来对仪器平台供电。当电流高于第二阈值时，过多的电流可以引导来对电池112进行充电。当导线中的零电流条件持续了超过预定时限时，电池控制电路和/或软件程序能够减小从通信控制适配器到外部处理器的数据发送的频率，因此保存了电池电能。当电池电压下降到低于预定水平时，可以停止所有电池供电的发送，直到电池被充电。

现在将详细描述电源控制器102的互相连接。电源中的互相连接包括：

●变压器连接器接口124

●能量存储装置（可充电电池）126

●通信控制适配器128

●电池分离开关130

●主控制器电源和I/O（输入/输出）132

●测试和制造端口－现场升级端口134

变压器连接器接口124

该变压器接口包含信号和电势，这些信号和电势包括：

●来自电流变换器108的从感测的输电线导线向主控制器106进行供电的输出电势

●用于控制并联变压器110绕组控制以削弱电流变换器108输出电势的信号

能量存储（电池）接口126

该电池接口提供如下信号和电流：

●流向电池用于对电池进行充电的电流

●来自电池用于对仪器部件进行供电的电流

●用于指示电池温度的信号

通信扩展接口128

下面在“电源通信扩展接口”详细描述该通信扩展接口。

电池分离开关接口130

当线路电能不能够以足以维持仪器平台的操作的水平通过输电线导线时，该电池开关接口切断对仪器平台的供电。当系统没有被使用时，这功能能够使得内部电池保持充电。

主控制器电源和I/O接口132

主控制器106从电源控制器102接收电能和控制信号。

测试和制造I/O现场升级端口134

该测试和制造I/O使得用户能够对微控制器进行出厂编程并且将存储在电源控制器的存储器中的出厂校准信息进行升级。此外，当在一个单元中进行安装时，一些信号可以进行路由传送到该现场升级端口，这使得能够在该现场对系统进行升级。

当该测试和制造接口用作现场升级端口（FUP）时，能够使用具有减少数目的信号的束线来对该测试和制造接口进行接线。这些信号能够从外部有效地用于固件（软件程序）的测试和更新，而不需要拆卸电能环状圈部件。

图2示出了电源控制器102的实施方式的功能框图200。该电源控制器硬件分成多个功能框。这些框包括：电能调节器202、微控制器核204、并联控制器110、电池充电控制器208、测试/制造134、主控制器接口212a和212b、以及通信扩展适配器104。下面于此描述这些功能框。

电能调节器

该电能调节器202能够将来自并联控制器110的交流电（AC）输入电能和来自电池112的直流电（DC）输入转换成该电源控制器102内所需的DC电势。

图3是电能调节器202的实施方式的功能框图。电池输入（+Vbat）和主要输入（+Vprim）可以输入到Vbat开关电路302。当+Vprim小于+6V时，Vbat开关电路302允许+Vbat信号向仪器平台供电。来自这个电路的输出+VINBATEN用于通知微控制器208（图2）+VIN电能来自电池输入。+VIN供给通信扩展适配器104和主控制器106。还可以使用LC电路304对+VIN进行滤波以产生具有减小的高频噪声的+VINFIL。

+10V充电器（+10VCHG）

该电池充电控制器208需要大约+10V，该大约+10V是从来自变流器110的+Vprim信号得到的。通过电池充电控制器208中的电池充电器限流器和调整器电路，供给电池充电控制器208的电能在软件程序控制下可被调整到四个不同的限流设置并且调整成+10V。

微控制器核

图4示出了微控制器核204（图2）的实施方式的功能框图400。该微控制器核204包括具有外设支持电路的微计算机。该微控制器核包括微控制器402。在实施方式中，该微控制器402是RenesasH8S/2633微控制器。微控制器402可包括内部闪存（256K字节）和SRAM（16K字节）。还可以提供外部总线404，来允许面向总线的装置能够通过高速总线连接到微控制器402。

外部静态随机存取存储器（SRAM）

可以由256K位×16构成的外部SRAM 406可以用于调试和开发以及外部软件代码/数据存储。数据可以仅仅作为字写在偶数地址上。可以存储在内部闪存中的代码和数据常量能够驻留在外部SRAM406中。

串行电擦除可编程存储器（EEPROM）

两个串行EEPROM装置408和410可以设置在I2C总线412上，并且能够以512×8位构成。通过在测试和制造连接器134上得到的写－使能信号（EEWREN）的声明，制造（MFG）EEPROM能够在工厂写入。MFG EEPROM能够驻留在地址2（A0=0,A1=1,A2=0）处，并且将不期望改变的信息存储在该字段中。该数据能够由电源控制器使用，以设置无线电发送所需的最小功率的阈值、波特率配置和其它参数。

电池充电控制器

电池充电控制器208能够用于充电并且监视能量存储装置112（图1）的状态。在实施方式中，该能量存储装置是集成锂离子电池组（2个电池）。能够从+Vprim信号（图3）对该充电器供电，并且该电能能够被限流和电压调整。微控制器402在程序控制下能够使得电池充电控制器208提供不同的充电速率。该电池充电控制器能够监视电池电压和电池温度以调整电池的充电。能够由电池充电控制器208将充电状态信号提供到微控制器402。

变压器并联控制

变流器108（图1）将电能提供到主控制器106。采用次级和并联绕组来缠绕变流器108。变压器并联控制器110能够对该并联绕组短路并且削弱次级绕组的功率输出。因此，该变压器并联控制器能够限制在高负载条件下或当高电流出现在输电导线上时可能存在的从次级绕组输出的最大电压。微控制器402能够监视变压器次级电压并且产生响应，通过控制该变压器并联控制绕组来控制该并联绕组的短路。在实施方式中，驱动较高功率的三端双向可控硅开关的光隔离三端双向可控硅开关能够用于对该并联绕组短路。

测试和制造端口/现场升级端口

测试和制造端口134使得用户能够访问并且对微控制器402、内部闪存和外部MFG EEPROM 410进行出厂编程。当声明了引导使能（BOOTEN）信号时，耦合到端口134的引导逻辑电路414使得用户能够使微控制器402进入引导加载程序模式。缺省的微控制器引导模式异步端口SCI2能够连接到该测试和制造端口134，以进行RS232电平串行引导加载。到测试和制造端口134或来自测试和制造端口134的一些信号能够被路由传送到外部现场升级端口120（图1）。这使得不用拆卸就可以实现主控制器和微控制器的操作和现场升级。

温度传感器

温度传感器418能够向微控制器402提供与电源控制器的内部温度相关联的信号。

电源通信扩展适配器

下面将详细描述该通信扩展适配器104接口。

通信电能保护

能够由限流电路（未示出）来提供通信电能保护，以将电源控制器与通信负载进行隔离。在实施方式中，限流电路的电流限制能够设置为大约1.0A，从而允许由电源控制器提供到通信扩展适配器的最坏情况的连续负载。

电源通信扩展适配器接口

图6示出了通信扩展适配器的实施方式，该通信扩展适配器包括：

●电源控制器/通信扩展适配器接口600

●2.4GHz无线电接口604

●900MHz无线电接口608

●GSM/GPRS蜂窝电话模块接口610

●SIM卡接口612

●调试RS232接口614

该通信扩展适配器接口包括：

●逻辑电平异步串行接口－H8 SCI1

●可配置来用于主机或从机的逻辑电平SPI接口－H8 SPI3

●4逻辑电平数字输出

●4逻辑电平数字输入

●对H8的模拟输入

●用于通信装置的受保护的+Vin电源

900MHz无线电

该900MHz无线电互连608是具有逻辑电平信号的异步串行接口。信号可以通过0欧姆电阻器从电源控制器传送到该900MHz无线电，从而在测试和制造期间实现电隔离。该900MHz无线电608接口基本上不需要来自电源控制器的电信号变换。

2.4GHz无线电

该2.4GHz无线电互连604是具有逻辑电平信号的异步串行接口。该接口还能够包括用于附加控制的信号。信号可以通过0欧姆电阻器从电源控制器传送到该2.4GHz无线电，从而在测试和制造期间实现电隔离。该2.4GHz无线电接口604基本上不需要来自电源控制器的电信号变换。

在实施方式中，该2.4GHz无线电能够机械地安装到通信扩展适配器。

GSM G20模块

该GSM/GPRS蜂窝电话模块610能够包括：用于数据/控制包的具有TTL电平的异步接口、用于调试信息的主机串行外设接口（SPI）端口、用于EEPROM配置的内部集成电路（I2C）端口以及用于GSM标识的SIM卡接口。该GSM/GPRS蜂窝电话模块610能够以机械方式安装到通信扩展适配器104上。

GSM SIM卡接口

该GSM/GPRS蜂窝电话模块610还能够耦合到SIM卡接口612，这使得该模块能够检索GSM系统配置信息。通信扩展适配器104能够结合SIM连接器部件。

调试RS232收发器端口

在将主计算机与通信扩展适配器进行互连的开发期间，能够使用调试RS232收发器端口614。该调试RS232端口614能够用于：

●监视到达和来自通信装置114的数据通信

●效仿通信装置以允许电源控制器与用作数据通信设备（DCE）的主计算机进行通信

●效仿电源控制器部件以允许主机用作数据终端设备（DTE）图7示出了调试RS232收发器端口的实施方式。

通信扩展适配器电源

将通信扩展适配器电源616（图6）设计为向安装的通信装置114供电。能够从受保护的+Vin（图3）向通信扩展适配器电源供电。能够在制造安装的通信装置114之时对电源616进行配置。

电源控制器固件设计

在固件的控制下由微控制器402控制电源控制器操作。该固件能够包括两个独立的可执行应用程序：

●应用程序－在工厂或在现场进行加载

●串行加载程序－在工厂进行加载

图8示出了程序控制流程图800。在步骤802，在工厂中执行微控制器的初始引导。引导使能（BOOTEN）可以置位并且微控制器复位。在步骤804，微控制器可以进入引导加载程序模式并且在制造时使用测试和制造端口可以安装串行加载程序。在步骤806通过访问电源控制器可以在现场升级该串行加载程序。一旦安装了该串行加载程序，则在步骤808中，当冷启动时可以调用其来将微控制器进行复位。该串行加载程序能够确定何时引出应用程序，（通过CRC或校验和）验证该应用程序然后执行该应用程序。在步骤810，该应用程序负责通过应用程序接口（API）调用来执行内置自检（BIST）。在步骤812中，当BIST通过时，程序控制能够继续进行到其它的应用程序。

能够从公共代码模块和应用层得到主控制器应用程序。该电源固件能够实现与主控制器应用程序兼容的协议处理功能。该电源还能够基于由如下每个命令提供的装置地址信息来支持消息的路由，该每个命令如下：

●PWRSPLY应用程序

●应用程序编程接口

●内置自检

●硬件工具包

●硬件I/O

该电源固件能够执行下面功能：

●电源管理和控制

●电池充电控制

●支持多路无线电接口

●命令/响应事务处理路由

●警告报告

●用户模式加载程序启动

电源管理和控制

该电源固件能够监视输入电能和电能调节电子装置。关于电源的状态信息周期性地发送到主控制器。能够由该电源固件来控制电源变压器的并联绕组。当输入电压超过预定阈值时，该并联绕组能够启动。

电池充电控制

该固件能够监视来自电池充电系统的状态信息以确定可用的电池电源。在实施方式中，还能够可编程地选择四种不同充电速率的电池充电。这能够使得主机系统控制充电动作。

支持多路无线电接口

该电源控制器通过通信扩展适配器支持能够支持不同类型的无线电。通电时通过查询通信扩展适配器上的MFG EEPROM中的信息，电源能够确定连接到无线电接口上的无线电的类型。一旦获知无线电类型，电源能够正确处理通电顺序并且监视通信扩展适配器。当检测到GSM/GPRS蜂窝电话时，电源能够处理需要配置的附加顺序并拨打电话。

命令/响应事务处理路由

该电源固件能够用作主控制器固件的主机。该电源控制器能够检查由无线电接口或现场升级端口（FUP）接口接收的任何命令中的路由信息。该固件能够确定何时该命令用于电源或主控制器。当接收的命令用于电源控制器时，该电源固件能够直接执行该命令。当接收的命令用于主控制器时，该电源能够传递该命令以进行处理。对该命令的响应可以穿过该电源到达无线电接口，然后返回到地面主机系统。该电源能够对主控制器初始化其自身命令，以便将关于该电源控制器的信息传递到主控制器并且从主控制器接收状态信息。该电源控制器能够从存储在电源MFG EEPROM中的信息确定电源控制器地址和主控制器的地址。该信息提供了用于电源控制器的路由表，这两个装置地址能够设置为任何16位值。当电源控制器地址等于主控制器地址加上偏移时（例如，主控制器地址为0x0100，电源地址为0x8100），能够使用惯例。这可以简化在许多电能环状圈系统中装置地址信息的跟踪。

警告报告

该电源固件能够与主控制器交换信息。当主控制器报告诸如来自仪器平台的输电线导线测量的警告时，该电源试着与地面主机系统建立链接。当在无线电接口上配置了GSM电话时，电源固件能够试着拨打首个电话号码以报告该警告。当主机电话/调制解调器没有回答时，可以试着进行多路重试。当该电源固件在首要电话号码处检测到忙信号时，随后可以建立备份电话号码的连接。在电源与电话建立了链接以后，“唤醒”消息会发送到主机系统，这会将电能环状圈标识到主机。主机应用程序然后会轮询该警告报告并且采用恰当的行动。

用户模式加载程序启动

当电源控制器从无线电接口接收命令来启动用户模式加载程序时，电源可以首先启动主控制器上的用户模式加载程序。当电源确认用户模式加载程序已经在主控制器上成功启动时，该用户模式加载程序能够在电源上进行初始化。该协议还可以应用到路由信息来允许地面主机或对电源或对主控制器进行重新编程。

串行加载程序固件

串行加载程序固件能够使得用户：

●读/写闪存

●读/写SRAM

●读/写EEPROM

●执行选择的地址处的代码

在工厂中，在制造时，要被加载的第一代码可以是串行加载程序。利用在经由测试和MFG连接器的H8S上可用的引导加载程序模式协议来初始化该串行加载程序。一旦该串行加载程序被初始化，则主机计算机串行端口（RS232）能够经由在异步无线电端口上可用的外部通信协议与该单元进行通信。这个方案会使得不需要拆卸电能环状圈就能够进行现场升级。该串行加载程序可以用于将闪存和EEPROM存储器加载在该单元上。在工厂该串行加载程序能够驻留在微控制器闪存的块0中，并且可以被写保护。当该串行加载程序需要升级时，必须打开该电能环状圈并且使用测试和MFG连接器进行重新编程。

表1示出了串行加载程序命令的例子。

表1－串行加载程序命令

串行加载程序命令	简要说明
		写闪存	写闪存存储器
读闪存	读闪存存储器
		擦除闪存	擦除闪存存储器
写EEPROM	写EEPROM存储器
		读EEPROM	读EEPROM存储器
写RAM	写RAM存储器
		读RAM	读RAM存储器
执行代码	执行代码

驻留在主控制器中的串行加载器除了能够在电源控制器模块上重新加载代码以外还能够在主控制器上重新加载应用程序代码。因此，路由标识（模块ID）用于指示主机是希望与主控制器还是电源控制器进行通信。

公共代码模块

能够从普遍开发用于主控制器上的代码模块得到电源控制器应用程序固件功能。可以在电源固件内重新使用功能的命令集。该电源应用程序能够模块化为多个层，这些层包括：

●应用程序编程接口

●内置自检

●工具包

●硬件I/O

现在将更加详细描述这些层。

应用程序编程接口（API）

API能够用于从基础代码模块提取主应用程序固件。该API用作固件的较低层与目标特定应用程序固件之间的描绘。该电源控制器应用程序能够调用API层函数。在实施方式中，不执行对基础工具包和原始模块的直接调用。在执行调用以后，API函数能够返回16位误码。表2中列出了API函数的例子。

表2－API函数参考

内置自检（BIST）

内置自检能够校验电源控制器的硬件部件的操作。在试着初始化正常操作之前，这些测试能够由应用程序在启动时来运行以校验硬件。表3中列出了由BIST执行的测试的例子。

表3－内置自检

测试	说明
		电源	校验电源电压
RAM	对RAM执行读/写扫描测试
		闪存	验证闪存中的应用程序的CRC
外部I/O	校验外部数字I/O寄存器的操作
		EEPROM	验证EEPROM数据结构的CRC，测试写容量

硬件工具包

工具包模块能够进一步提取硬件环境的细节并且执行附加的支持函数。表4中列出了这些模块的例子。

表4－工具包层模块

模块名称	说明
		tk_cmdset.c	实现外部可用命令的函数接口
tk_digital.c	添加对外部数字锁存器和寄存器的支持
		tk_eeprom.c	处理对外部EEPROM存储器的读写顺序
tk_hdw.c	处理系统电平硬件通电和初始化
		tk_rttimer.c	实现基于系统时钟的微控制器定时器

硬件I/O

硬件I/O是低电平原始函数，用于处理微控制器核的特定硬件部件和其它的支持硬件。表5中列出了低电平代码模块的例子。

表5－低电平原始模块

模块名称	说明
		io_adc.c	支持微控制器模拟到数字转换器
io_cpu.c	支持以各种模式初始化CPU操作
		io_dac.c	支持H8数字到模拟转换器
io_dig.c	支持离散数字输入和输出
		io_dtc.c	处理H8数据传送控制器的配置
io_i2c.c	使用通用I/O实现I2C协议
		io_ints.c	处理中断矢量的设置和管理
io_sci.c	支持任何一个H8串行通信接口
		io_spi.c	支持任何一个H8串行外设接口
io_tpu.c	支持H816位定时器脉冲单位
		io_wdt.c	支持H8看门狗定时器

通信协议

表6示出了通信协议的基本格式的例子。该格式对于命令和响应都是相似的。在实施方式中，<STX>字符用作帧标记的开始。之后是逗号分离的命令或响应信息。8位校验和被计算并附在命令信息之后。<EOT>字符用于指示帧的结束。

表6－协议格式

注意：

1．命令响应消息的分析可以基于逗号分隔符。在一些实施方式中，16位装置地址可以不需要包含前导零。

2．能够以HEX格式表示数值。当在协议中仅仅使用数字和大写字母时，小写字母会被认定为错误。

3．不支持“广播”消息。电源和主控制器响应于具体寻址到每个装置的命令。

图9示出了通信协议的主/从关系的实施方式。能够从通信链接902、904和906的主机侧902m、904m和906m初始化命令。电源控制器908还可以用作地面主机系统912的从机902s。电源控制器908还可以用作通过现场升级端口916连接的测试系统914的从机904s。在示出的实施方式中，电源控制器908用作主控制器918的从机906s的主机906m。作为例子，由于由通信链接906中的主机906m来初始化命令，所以不从主控制器918到电源控制器908来初始化命令。在电源控制器908和主控制器918之间传递的信息由来自电源控制器908的命令进行初始化。在一个实施方式中，当分析来自地面系统912的输入命令时，电源控制器固件可以通过检测帧标记的开始和结束来首先分离单个的命令。当已经发现这些时，电源能够检验校验和值以确定数据完整性。电源可以检查16位装置地址以确定何时该命令用于电源控制器908或主控制器918。当没有发现地址匹配时不采取任何行动并且电源控制器能够开始分析新的命令。当已经检测完帧但是校验和信息是无效的时，则电源控制器能够清除接收缓冲器中的命令并且不发送任何响应。

已经根据特定实施例描述了本发明。其它的实施例在权利要求的范围内。

Claims (12)

1.一种安装在输电线导线上的仪器平台，所述仪器平台包括：

能量存储装置，存储从流过所述输电线导线的电流所产生的输电线导线的电场获得的电能的一部分；

感测仪器，用于确定与对输电线导线的评价相关联的至少一个第一数据参数；

接收器，从第二仪器平台接收与所述输电线导线相关联的至少一个第二数据参数；以及

通信控制器，用于与安装在同一输电线导线或者不同输电线导线上的第三仪器平台交流所述第一数据参数和所述第二数据参数，

其中，当流过所述输电线导线的电流低于第一预定阈值时，能量存储装置对所述仪器平台进行供电，

其中，当流过所述输电线导线的电流高于第一预定阈值而低于比第一预定阈值大的第二预定阈值时，所述输电线导线的电场为所述仪器平台供电而不对所述能量存储装置充电，以及

其中，当流过所述输电线导线的电流高于第二预定阈值时，所述输电线导线的电场给所述能量存储装置提供充电电流。

2.如权利要求1所述的仪器平台，其中，所述通信控制器还与地面处理器进行通信。

3.如权利要求2所述的仪器平台，其中，所述仪器平台还包括多个感测仪器。

4.一种用于监视输电线导线的系统，所述系统包括：

至少第一和第二仪器平台，所述仪器平台与输电线导线以机械方式耦合，所述每个仪器平台具有感测仪器和通信控制器，所述感测仪器用于确定与对与其耦合的输电线导线的评价相关联的至少一个数据参数，所述通信控制器用于从一个仪器平台向另一个仪器平台进行通信，

第二仪器平台中的通信控制器构造为从第一仪器平台接收所述第一数据参数，所述第二仪器平台能够对从其自身的仪器产生的数据进行处理和分析和对从所述第一仪器平台接收的数据进行处理和分析，以及与第三仪器平台进行通信，

其中，所述仪器平台中的至少一个与地面处理器进行通信。

5.如权利要求4所述的系统，其中，所述仪器平台包括提取装置，所述提取装置用于从由输电线导线产生的电磁场提取并输出电能以对所述仪器平台和通信控制器供电。

6.如权利要求4所述的系统，其中，第一仪器平台与第二仪器平台交流与所述第一仪器平台相关联的第一数据参数，所述第二仪器平台将所述第一数据参数传送到所述地面处理器。

7.如权利要求6所述的系统，其中，所述第二仪器平台将与所述第二仪器平台相关联的第二数据参数传送到所述地面处理器。

8.如权利要求4所述的系统，其中，每个仪器平台均具有多个感测仪器。

9.一种用于监视与输电线导线相关联的仪器平台的方法，所述方法包括步骤：

从输电线导线感应出电能以向所述仪器平台供电；

当感应出的电能超过第二预定值时，从所述感应出的电能向所述仪器平台和存储电池供电；

当感应出的电能低于第一预定值时，从所述存储电池向所述仪器平台供电；

当流过所述输电线导线的电流高于第一预定阈值并且低于比第一预定阈值高的第二预定阈值时，给所述仪器平台供电而不给所述存储电池充电，以及

当流过所述输电线导线的电流高于第二预定阈值时，向所述存储电池提供充电电流并且给所述仪器平台供电；

从第一仪器平台接收第一仪器平台的至少一个第一数据参数；

从第一仪器平台接收第二仪器平台的至少一个第二数据参数；

对第一仪器平台的至少一个第一数据参数和第二仪器平台的至少一个第二数据参数进行分析；以及

通过通信控制器把由所述仪器平台提供的数据参数传送到另一仪器平台和地面处理器，

其中，所述通信控制器借助无线电收发器与其他仪器平台和所述地面处理器进行通信。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述仪器平台位于环形设备壳体内，所述方法还包括步骤：将所述环形设备壳体固定到输电线导线上以防止所述设备壳体相对输电线导线的移动；以及

将所述设备壳体与输电线导线进行热隔离。

11.一种用于监视输电线导线的方法，所述方法包括步骤：

使用安装在输电线导线上的第一仪器平台以感测与对输电线导线的评价相关联的至少一个数据参数；以及

将所述数据参数传送到安装在同一输电线导线或者不同输电线导线上的第二仪器平台，

在所述第二仪器平台对第一仪器平台的数据参数和第二仪器平台的数据参数进行分析，

将经过分析的第一仪器平台的数据参数从第二仪器平台传送到第三仪器平台，

其中，所述仪器平台中的至少一个与地面处理器交流所述数据参数。

12.如权利要求11所述的方法，其中，所述仪器平台感测多个数据参数。