CN102736594B - 一种智能配电终端统一平台模块化设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种智能配电终端统一平台模块化设计方法，DSP处理器处理实时任务，ARM处理器处理非实时任务，使得智能配电终端具备运行复杂算法的能力，提高了数据处理速度和精度；建立包括协议体、数据库接口、数据收/发缓冲区、物理接口和调试缓冲区的动态库；外围设备的配置信息存储于历史数据库或文本文档中，其读写操作抽象为动态库形式的接口函数；选择数据库并增加数据库接口函数。应用实时数据库，提高数据管理任务处理速度，并通过实时数据库进行多进程之间数据共享/交互，实现进程之间数据接口的无缝对接，该发明实时性高，可移植性强，稳定性高，扩展性强。

Description

一种智能配电终端统一平台模块化设计方法
技术领域
本发明属于配电网技术领域，具体涉及一种智能配电终端统一平台模块化设计方法。
背景技术
我国在20世纪90年代初期，部分电力自动化企业根据配电网监控的要求，开始研制监控功能的配电远动装置，在20世纪90年代后期，随着配电自动化在全国的试点全面启动，全网的配电自动化的实现由通过重合器时序整定配合的方式逐步过渡到通过FTU（FeederTerminal Unit，馈线终端）进行故障检测结合通信技术进行故障隔离和非故障区域恢复供电。部分电力自动化企业开始研制具有故障诊断和处理功能的配电终端，以满足集中式处理的馈线自动化功能。本世纪初期，馈线自动化功能由集中式处理方式向分布式处理方式发展，故障诊断、隔离与恢复的面保护方式成为一种新的技术方向，部分电力自动化企业相继推出具有面保护功能的分布式配电终端装置。当然，面保护方式对通信的可靠性和通信速率提出了更高的要求。
随着智能电网的发展，对配电终端性能提出了新的挑战。目前，在配电自动化中，不仅要求终端能够处理更多、更复杂的任务，而且对终端的实时性要求也日益提高。对配电终端的功能要求已由单一故障检测与识别向功能多样化和集成化发展。早期的配电终端由于受CPU及存储器容量和处理速度的限制，嵌入式系统只能以常规的中断加循环的模式来处理，随着32位CPU及ARM 芯片的大量使用，使得嵌入式实时操作系统得以应用，这就大大提高了配电终端平台的可靠性和可重用性以及实时响应能力。当前配电终端平台在设计上多采用单CPU、单进程的方式，这种设计方法无论是在多任务处理方面，还是在实时性方面都不能满足未来智能电网的要求。另外，传统平台设计方法是一种紧偶合设计方法，这种方法扩展性差，灵活性小，只适合于硬件平台比较固定，功能单一的配电终端。随着终端功能的增加，平台设计越来越复杂，使得软件维护日益困难。
传统配电终端数据存储在FLASH中，此类存储存介质读写速度相对于RAM等存储介质要慢的多，造成数据处理速度延时大，特别是在数据量达到十几万，几百万条的时候，数据库读写速度会带来秒级的延时。这在配电终端里是不能容忍的，特别是在有控制功能的终端里，太大的延时可能会造成重大生产事故。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种智能配电终端统一平台模块化设计方法，该发明实时性高，可移植性和稳定性高，扩展性强。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
一种智能配电终端统一平台模块化设计方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：DSP处理器处理实时任务，ARM处理器处理非实时任务；
步骤2：建立包括协议体、数据库接口、数据收/发缓冲区、物理接口和调试缓冲区的动态库；
步骤3：外围设备的配置信息存储于历史数据库或文本文档中，其读写操作抽象为动态库形式的接口函数；
步骤4：选择数据库并增加数据库接口函数。
所述步骤1中，实时任务包括快关断开/闭合、保护协作、谐波治理和无功补偿，所述非实时任务包括远程通信、本地通信、任务调度、协议解析、历史数据管理和人机交互。
所述步骤2中，协议体包括通信协议和实现控制功能的算法，所述通信协议包括Q／GDW376.1-2009《电力用户用电信息采集系统通信协议：主站与采集终端通信协议》、Q／GDW376.2-2009《电力用户用电信息采集系统通信协议：集中器本地通信模块接口协议》、《DLT 645—1997多功能电能表通信规约》和DL/T-20《DL645多功能电能表通信协议》。
所述步骤2中，所述数据库接口对数据进行插入、删除、更新和检索，完成所述协议体对数据的管理操作。
所述步骤2中，数据收/发缓冲区采用环形BUFF，以为数据的收/发提供缓冲作用，并防止报文丢失，同步高速设备和低速设备。
所述步骤2中，物理接口包括串口、Socket连接、GPRS、MODEM和CAN总线，所述信息/信号为不同协议体间通信提供通道，并为不同进程提供同步机制。
所述步骤2中，调试缓冲区采用FIFO或实时库缓冲区，其内部写入调试信息，用于调试及监控系统的运行状态。
所述步骤3中，所述外围设备包括串口、RS485、以太网、GPRS调制解调器和磁盘。
所述步骤4中，数据库包括实时数据库和历史数据库，数据库接口函数实现int、char、blob、char*和float类型数据的存储、删除、插入和检索。
所述平台将终端认证信息、用户名、密码、共享计数器、终端地址、户表信息和状态标志位加载到实时数据库中。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.DSP处理器处理实时任务，ARM处理器处理非实时任务，使得智能配电终端具备运行复杂算法的能力，提高了数据处理速度和精度；不仅满足了对任务的实时性要求，同时也避免了非实时任务对实时任务的影响，即使非实时任务因异常退出也不会影响到实时任务的运行。
2.应用实时数据库，提高数据管理任务处理速度，并通过实时数据库进行多进程之间数据共享/交互，实现进程之间数据接口的无缝对接；
3.具有松耦合的特点，任意功能模块内部构造与其它模块间无直接关联，相互独立；只要平台开发人员遵循统一接口函数标准，就可以将功能模块加入智能配电终端，而且，组成整个应用程序的每个组件的内部结构和实现逐渐地发生改变时，它能够继续的存在；
4.该发明实时性高，采用实时数据库提高数据处理速度，将数据存储于RAM中，较传统存放于FLASH方式速度大约提高一个数量级；
5.可移植性强稳定性高，各模块对外采用统一的接口函数，功能与外部设备完全隔离，提高代码可移植性；实时数据库对外统一接口，如果想继续使用先前开发代码，只需修改数据操作部分代码，就可以将原代码平滑移植到新平台中；
6.稳定性高；实时任务与非实时任务分离，提高系统稳定性；处理器主要负责任务调度和历史数据处理，即排除其它任务的干扰，保证任务的实时响应速度；
7.扩展性强；当终端需要升级改造时，只需要改动或添加相关设备，并实现设备物理层统一接口就可以完成系统平台和设备的平滑升级；当智能终端需要加入新的功能时，只要实现动态库，然后关联上对应的物理接口就可以。
附图说明
图1是本发明实施例中智能配电终端统一平台模块化涉及框架图；
图2是本发明实施例中动态库结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2，一种智能配电终端统一平台模块化设计方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：DSP处理器处理实时任务，ARM处理器处理非实时任务，实现实时任务与非实时任务的物理隔离。不仅满足了对任务的实时性要求，同时也避免了非实时任务对实时任务的影响，即使非实时任务因异常退出也不会影响到实时任务的运行。
步骤2：建立包括协议体、数据库接口、数据收/发缓冲区、物理接口和调试缓冲区的动态库；
步骤3：外围设备的配置信息存储于历史数据库或文本文档中，其读写操作抽象为动态库形式的接口函数；
步骤4：选择数据库并增加数据库接口函数。
传统平台设计中，采用任务优先级的方式调试实时与非实时任务，实现任务实时性。但随着智能电网和发展，实时性任务随来越多，传统平台设计模式已经不能满足要求。
实时任务指程序在指定的时间段内，根据输入的数据，给出结果，这类任务对时效性要求较高；实时任务包括快关断开/闭合、保护协作、谐波治理和无功补偿。
所述非实时任务非实时任务指时效性不强，即使数据延时一段时间后处理，也不会带来重大损失的任务。包括远程通信、本地通信、任务调度、协议解析、历史数据管理和人机交互。
协议体包括通信协议和实现控制功能的算法，所述通信协议包括Q／GDW 376.1-2009《电力用户用电信息采集系统通信协议：主站与采集终端通信协议》、Q／GDW 376.2-2009《电力用户用电信息采集系统通信协议：集中器本地通信模块接口协议》、《DLT 645—1997多功能电能表通信规约》和DL/T—20《DL645多功能电能表通信协议》。
所述数据库接口对数据进行插入、删除、更新和检索，完成所述协议体对数据的管理操作。
数据收/发缓冲区采用环形BUFF，以为数据的收/发提供缓冲作用，并防止报文丢失，同步高速设备和低速设备。同时在数据收/发缓冲区中加入报文监测、诊断功能，提高协议库的容错性能。
物理接口包括串口、Socket连接、GPRS、MODEM和CAN总线，所述信息/信号为不同协议体间通信提供通道，并为不同进程提供同步机制。
调试缓冲区采用FIFO或实时库缓冲区，其内部写入调试信息，用于调试及监控系统的运行状态。
所述外围设备包括串口、RS485、以太网、GPRS调制解调器和磁盘，工作人员只需将通道参数加载到内存，然后将其传递给相关的接口函数，从而工作人员可以只专注于平台功能的涉及，提高平台涉及效率。
数据库包括实时数据库和历史数据库，数据库接口函数实现int、char、blob、char*和float类型数据的存储、删除、插入和检索。
所述平台将终端认证信息、用户名、密码、共享计数器、终端地址、户表信息和状态标志位加载到实时数据库中。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种智能配电终端统一平台模块化设计方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1：DSP处理器处理实时任务，ARM处理器处理非实时任务；
步骤2：建立包括协议体、数据库接口、数据收/发缓冲区、物理接口和调试缓冲区的动态库；
步骤3：外围设备的配置信息存储于历史数据库或文本文档中，其读写操作抽象为动态库形式的接口函数；
步骤4：选择数据库并增加数据库接口函数。
2.根据权利要求1所述的智能配电终端统一平台模块化设计方法，其特征在于：所述步骤1中，实时任务包括开关断开/闭合、保护协作、谐波治理和无功补偿，所述非实时任务包括远程通信、本地通信、任务调度、协议解析、历史数据管理和人机交互。
3.根据权利要求1所述的智能配电终端统一平台模块化设计方法，其特征在于：所述步骤2中，协议体包括通信协议和实现控制功能的算法，所述通信协议包括Q／GDW376.1‐2009《电力用户用电信息采集系统通信协议：主站与采集终端通信协议》、Q／GDW376.2‐2009《电力用户用电信息采集系统通信协议：集中器本地通信模块接口协议》、《DLT645—1997多功能电能表通信规约》和DL/T—20《DL645多功能电能表通信协议》。
4.根据权利要求1所述的智能配电终端统一平台模块化设计方法，其特征在于：所述步骤2中，所述数据库接口对数据进行插入、删除、更新和检索，完成所述协议体对数据的管理操作。
5.根据权利要求1所述的智能配电终端统一平台模块化设计方法，其特征在于：所述步骤2中，数据收/发缓冲区采用环形BUFF，以为数据的收/发提供缓冲作用，并防止报文丢失，同步高速设备和低速设备。
6.根据权利要求1所述的智能配电终端统一平台模块化设计方法，其特征在于：所述步骤2中，物理接口包括串口、Socket连接、GPRS、MODEM和CAN总线，动态库还包括信息/信号，所述信息/信号为不同协议体间通信提供通道，并为不同进程提供同步机制。
7.根据权利要求1所述的智能配电终端统一平台模块化设计方法，其特征在于：所述步骤2中，调试缓冲区采用FIFO或实时库缓冲区，其内部写入调试信息，用于调试及监控系统的运行状态。
8.根据权利要求1所述的智能配电终端统一平台模块化设计方法，其特征在于：所述步骤3中，所述外围设备包括串口、RS485、以太网、GPRS调制解调器和磁盘。
9.根据权利要求1所述的智能配电终端统一平台模块化设计方法，其特征在于：所述步骤4中，数据库包括实时数据库和历史数据库，数据库接口函数实现int、char、blob、char*和float类型数据的存储、删除、插入和检索。
10.根据权利要求1所述的智能配电终端统一平台模块化设计方法，其特征在于：所述平台将终端认证信息、用户名、密码、共享计数器、终端地址、户表信息和状态标志位加载到实时数据库中。
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