CN102761605A - 一种用于电网数据采集的智能通信终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电网数据采集的智能通信终端，包括主单片机，以及与所述主单片机连接的第一闪存、同步动态随机存储器、第二闪存、功能电路模块、通信接口和电源；所述主单片机上设置核心芯片；所述功能电路模块包括：遥信电路和高频脉冲输出电路；所述智能通信终端的操作系统为Linux操作系统。其技术效果是：通过硬件上模块化的结构设计，保证了所述智能通信终端的可升级性；同时由于所述智能通信终端采用了Linux系统作为操作系统，利用所述Linux系统的模块化结构，保证其在软件上的可升级性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电网数据采集的智能通信终端。
背景技术
智能电网是目前国家大力推行的重大工程之一。智能电网的一项重要功能就是能够对用电用户和变电站的用电数据进行采集。进行用电数据采集的重要基础就是安装在专变采集终端、集中器、采集器上的用于电网数据采集的智能通信终端，通过所述智能通信终端进行的数据传递，完成对用电用户和变电站的用电数据的采集，并将这些数据汇总到智能电网的控制中心。由于智能电网建设的长期性，因此需要智能电网上的设备必须能够长期使用，并根据用电负荷的变化，及时进行升级。对于这些用于电网数据采集的智能通信终端来说，其在软件和硬件上的可升级性是极端重要的。同样重要的是所述智能通信终端的运行安全性，即所述智能通信终端抵御黑客攻击的能力以及防止黑客攻击远程控制终端的能力。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于电网数据采集的智能通信终端，它的在软件和硬件上具有良好的可升级性。
实现上述目的的一种技术方案是：一种用于电网数据采集的智能通信终端，所述智能通信终端包括主单片机，以及与所述主单片机连接的第一闪存、同步动态随机存储器、第二闪存、功能电路模块、通信接口和电源；所述主单片机上设置核心芯片；所述功能电路模块包括：遥信电路和高频脉冲输出电路；所述智能通信终端的操作系统为Linux操作系统。
进一步的，所述功能电路模块还包括交流采样电路、遥控输出电路。
进一步的，所述功能电路模块还包括液晶屏。
进一步的，所述主单片机为ARM9型单片机或者AVR型单片机。
进一步的，所述主单片机上设置安全芯片。
进一步的，所述智能通信接口分为上行通信接口、下行通信接口和红外通信接口，所述上行接口为RS232接口或者10/100Base-T以太网接口，所述下行通信接口为RS485通信接口。
进一步的，所述电源采用三相四线全波整流输入的开关电源，
进一步的，所述第一闪存为Nor Flash型闪存，用来存放所述Linux操作系统的内核程序和U-Boot引导程序；所述同步动态随机存储器（3），为所述Linux操作系统的运行提供内存支持；所述第二闪存为Nand Flash型内存，用于存放所述Linux操作系统的系统文件。
进一步的，所述Linux操作系统分为四大软件模块：DL/T698.41功能模块、DL/T698.42功能模块、DL/T645功能模块和控制功能模块。
采用了本发明的一种用于电网数据采集的智能通信终端的技术方案，即一种由主单片机，以及与所述主单片机连接的第一闪存、同步动态随机存储器、第二闪存、功能电路模块、通信接口和电源组成的，并采用Linux操作系统的一种用于电网数据采集的智能通信终端的技术方案。其技术效果是：通过硬件上模块化的结构设计，保证了所述智能通信终端的可升级性；同时由于所述智能通信终端采用了Linux系统作为操作系统，利用所述Linux系统的模块化结构，保证其在软件上的可升级性。
附图说明
图1为本发明的一种用于智能电网的通信终端的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
请参阅图1，本发明的一种用于智能电网的智能通信终端，包括主单片机1，以及与所述主单片机1连接的第一闪存2、同步动态随机存储器3、第二闪存4、功能电路模块5、通信接口6和电源7。所述智能通信终端是在Linux系统下运行的。采用Linux系统作为操作系统的目的在于：所述Linux操作系统的内核程序的结构在网络方面是非常完整的，对TCP/IP协议有最完备的支持，其在网络通信方面的安全性高于其它操作系统。同时，也便于增加权限验证功能，只有通过合法验证后才能对所述智能通信终端进行操作。最为重要的是，由于所述Linux操作系统采用的是模块化的结构，各个模块都是可以独立完成升级的，这样就有利于所述智能通信终端在操作系统等软件上进行升级。
其中，所述主单片机1设置若干串口，所述第一闪存2、所述同步动态随机存储器3、所述第二闪存4、所述功能电路模块5、所述智能通信接口6和所述电源7均通过所述串口连接所述主单片机1，构成了所述智能通信终端在硬件上的模块化结构。所述主单片机1设置若干串口，所述第一闪存2、所述同步动态随机存储器3、所述第二闪存4、所述功能电路模块5、所述智能通信接口6和所述电源7均是可以单独升级的，从而方便了所述智能通信终端在硬件上的生机。所述主单片机1上采用的核心芯片为AVR型芯片或者ARM9型芯片，由于ARM9芯片所述优异的扩展性和伸缩性的同时，在性能上优于AVR芯片，因此本实施例中采用了ARM9芯片，所述ARM9型芯片的具体型号为AT91RM9200。
所述第一闪存2为Nor Flash型闪存，所述第一闪存2的具体型号为SST39VF6401。所述第一闪存2的存储容量为8MB，用来存放所述智能通信终端运行所需的Linux操作系统内核程序和U-Boot引导程序。
所述同步动态随机存储器3，又称为SDRAM存储器，所述同步动态随机存储器3的型号为MT48LC8M16A2，所述同步动态随机存储器3的数量为两片，采用的储存系统为32位存储系统。两片所述同步动态随机存储器3的总容量为32MB，用来存放所述Linux操作系统运行过程中产生的中间文件，以满足Linux操作系统稳定运行的需要。
所述第二闪存4为Nand Flash型内存，所述第二闪存4的具体型号为K9F1208，其容量为64MB，用于存放Linux系统的系统文件。
所述功能电路模块5的组成部分包括：交流采样模块、遥信电路、遥控输出电路、高频脉冲输出电路。其中所述交流采样电路、遥控输出电路电路不是所述功能电路模块的必要配置。
所述交流采样模块上设置计量芯片和第二单片机，所述第二单片机对用电信息采样并进行谐波运算，满足电网运行对谐波运算功能的要求。
所述高频脉冲输出电路输出的是高频脉冲输出信号，所述高频脉冲信号属于谐波信号。所述高频脉冲信号是所述交流采样模块进行采样和谐波运算的依据。
所述遥信电路的作用在于：将供电线路上继电器、断路器和重合器状态的信息，以及所述智能通信终端上相关参数设置转变成为谐波信号，反馈给远程控制终端，由于所述遥信电路和所述高频脉冲输出电路都具有输出谐波信号的功能，因此所述遥信电路和所述高频脉冲输出电路的物理结构结构式相同的，而所述遥信电路和所述高频脉冲输出电路的软件配置不同。
所述遥控输出电路设置继电器和驱动逻辑电路，确保远程控制终端对于所述智能通信终端控制的正确性。在所述智能通信终端接收到远程控制终端的控制信号后，所述继电器和所述驱动逻辑电路对所述控制信号做出响应，所述遥控电路通信终端的工作状态做出调整。
所述功能电路模块上还包括：液晶屏，所述液晶屏采用160×160点阵白色背光液晶屏，所述液晶屏可以是触摸屏，所述触摸屏上设置六个按键，当然也可以单独设置包括六个按键的键盘。
所述电源7为三相四线全波整流输入的开关电源，只要任意两条线有电，所述智能通信终端就可正常工作。所述电源对于电压范围从57V到450V交流都可以支持。同时为了保证所述智能通信终端能够在断电状况下继续运行，所述只能通信终端还使用了电池或者蓄电池作为备用电源。
所述智能通信接口5可以采用的接口形式包括：RS232通信接口、RS485通信接口、以太网通信接口、低压载波通信接口、微功率无线通信接口、红外通信接口等通信接口。
所述智能通信接口5可以分为上行通信接口、下行通信接口和红外通信接口，所述上行通信接口通常用于和远程控制终端进行通信，其为的接口为：RS232通信接口或者10/100Base-T以太网通信接口，以适应230MHz无线专网、光纤以太网、3G/GPRS/CDMA无线公网等各种不同的通信方式。
采用ARM9型芯片为核心芯片的主单片机提供百兆以太网MAC控制器，外围只需要设计物理层接口；就可以使所述10/100Ba se-T以太网通信接口对所述Linux操作系统的内核具有完备的TCP/IP协议支持，便于所述智能通信终端通过使所述10/100Base-T以太网通信接口进行通信。
所述10/100Ba se-T以太网通信接口，可以通过3G/GPRS/CDMA无线网络与所述远程控制终端进行通信。当采用TCP/IP方式通讯时，所述智能通信终端可将所述10/100Base-T以太网通信接口可以配置成TCP方式或者UDP方式。
所述RS232通信接口可以直接连接230MHz电台，使所述智能通信终端通过230MHz电力专线进行通信。
所述下行通信接口通常为RS485通信接口。为了加强所述RS-485通信接口的安全性，可采用认证加密机制，对通信报文进行加密传输。
所述红外通信接口是所述智能通信终端和红外抄表掌机进行通信的专门通信接口，所述红外通信接口为TSAL6200二极管和TSOP34138二极管组成的对管，TSAL6200二极管为红外信号发射管，所述TSOP34138二极管为红外信号接收管。目前，较成熟的还有AT205B二极管和HM138R二极管组成的对管，AT205B二极管为红外信号发射管，所述HM138R二极管为红外信号接收管。
此外，所述主单片机1上还设置了安全芯片，所述安全芯片采用CEPESAM型安全芯片，所述安全芯片上设置符合ISO7816标准的接口，完成与所述主单片机1的连接，所述安全芯片通过硬件方式实现通信终端安全认证机制，并对访问数据实现透明的加密和解密处理。
所述智能通信终端采用嵌入式Linux操作系统为操作系统平台的。嵌入式Linux操作系统是开放源码的操作系统，具有内核小、高度模块化、功能强大、运行稳定、运行效率高的特点，可以支持采用ARM9型芯片或者AVR芯片等主流芯片为核心芯片的主单片机。
所述嵌入式Linux操作系统系统采用模块化设计，各功能模块相互独立，实现简单，重用性高。在明确定义各功能模块要完成的功能，以及各个模块之间的接口后，每个模块都可以独立开发和升级，从而降低开发难度，并提高所述智能通信终端功能扩展能力。
Linux操作系统，支持多任务运行，主要功能模块按多进程设计。各进程空间与完成功能独立，互不影响，耦合度小。每个进程独占操作系统的地址空间，编程实现简单。进程空间独立，一个进程出问题不会影响其它进程，提高了系统的稳定性。在每个进程内部，对于各个子模块，采用多线程方式。线程可以并发执行，创建和切换的开销相对于单进程来说要小得多。线程之间的内存是共享的，线程间通信快捷方便。
所述Linux操作系统采用多进程方式设计，进程间通信采用共享内存方式实现。共享内存是多个进程之间共享同一块内存空间，实现进程间的信息交互。这是进程通信机制中最快速的一种形式，因为无需中间环节，只是把信息直接从一个内存段映射到调用进程的地址空间就可以了。尤其是大量数据共享时，共享内存是最好的方式，兼备简单和快速两个优点。为防止冲突，对共享内存的访问采用同步锁等互斥机制。
所述智能通信终端的操作系统的主要功能模块包括：DL/T698.41功能模块、DL/T698.42功能模块、DL/T645功能模块和控制功能模块。其中所述DL/T698.41功能模块、DL/T698.42功能模块、DL/T645功能模块是分别用来实现DL/T698.41国家标准、DL/T698.42国家标准和DL/T645国家标准所规定的所述智能通信终端所应具备的功能。所述控制功能模块的功能包括：配置存储管理，即对所述智能通信终端的配置参数进行存储和读取；计算功能：即对所述智能通信终端的配置参数进行计算和调整；数据存储管理：对所述智能通信终端传输的数据的存储、读取和管理；从机管理任务：转发所述智能通信终端的中继报文；多任务数据采集：对所述智能通信终端各个进程中的任务的管理和激活进行采集；定时采集：定时采集任务的管理和激活；实时采集：实时采集任务的管理和激活；命令下发：命令下发管理和激活。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (9)
1.一种用于电网数据采集的智能通信终端，其特征在于：所述智能通信终端包括主单片机（1），以及与所述主单片机（1）连接的第一闪存（2）、同步动态随机存储器（3）、第二闪存（4）、功能电路模块（5）、通信接口（6）和电源（7）；所述主单片机（1）上设置核心芯片；所述功能电路模块（5）包括：遥信电路和高频脉冲输出电路；所述智能通信终端的操作系统为Linux操作系统。
2.根据权利要求1所述的一种用于电网数据采集的智能通信终端，其特征在于：所述功能电路模块还包括交流采样电路、遥控输出电路。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于电网数据采集的智能通信终端，其特征在于：所述功能电路模块（5）还包括液晶屏。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于电网数据采集的智能通信终端，其特征在于：所述主单片机（1）的核心芯片为AVR型芯片或者ARM9型芯片。
5.根据权利要求1或2所述的一种用于电网数据采集的智能通信终端，其特征在于：所述主单片机（1）上设置安全芯片。
6.根据权利要求1或2所述的一种用于电网数据采集的智能通信终端，其特征在于：所述智能通信接口（6）分为上行通信接口、下行通信接口和红外通信接口，所述上行接口为RS232接口或者10/100Base-T以太网接口，所述下行通信接口为RS485通信接口。
7.根据权利要求1或2所述的一种用于电网数据采集的智能通信终端，其特征在于：所述电源（7）为三相四线全波整流输入的开关电源。
8.根据权利要求1所述的一种用于电网数据采集的智能通信终端，其特征在于：所述第一闪存（2）为Nor Flash型闪存，用来存放所述Linux操作系统的内核程序和U-Boot引导程序；所述同步动态随机存储器（3），为所述Linux操作系统的运行提供内存支持；所述第二闪存（4）为Nand Flash型内存，用于存放所述Linux操作系统的系统文件。
9.根据权利要求1或2所述的一种用于电网数据采集的智能通信终端，其特征在于：所述Linux系统分为四大软件模块：DL/T698.41功能模块、DL/T698.42功能模块、DL/T645功能模块和控制功能模块。
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