CN112684405A - 一种具有开关量控制的管理芯模拟系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明技术方案提供一种具有开关量控制的管理芯模拟系统和方法，其通过设置管理芯模拟装置和检测单元，由检测单元根据待测计量芯的SPI接口工作模式、串口工作参数、输出开关量工作模式和电平，配置管理芯模拟装置的SPI接口工作模式、串口工作参数、输出开关量工作模式和电平，生成参数配置方案来模拟管理芯的各个部分，然后对待测计量芯上电后，由管理芯模拟装置根据检测单元的配置来模拟管理芯的工作状况，从而通过管理芯模拟装置与待测计量芯之间的数据交换不断模拟计量芯可能存在的各种工况，并根据返回的数据分析计量芯是否满足设计要求，发掘管理芯的软件缺陷，提高计量公平，减少电力资产的损失。

Description

一种具有开关量控制的管理芯模拟系统及方法

技术领域

本发明涉及电能计量领域,并且更具体地，涉及一种具有开关量控制的管理芯模拟系统及方法。

背景技术

智能电能表是能源电力物联网和智能电网感知层重要的数据采集工具，更是电力公司为客户提供优质服务至关重要的设备。智能电能表作为内含嵌入式软件的智能物联设备，其软件产品质量的管理应重点研究。

现有推广使用的多芯模组化电能表采用计量芯和管理芯分离的设计，计量芯提供电量、时钟等法制数据，管理芯承担整表的管理任务，主要包括费控、显示对外通讯、事件记录、数据冻结、负荷控制等任务。

计量芯和管理芯的分离设计，且计量芯只有两路对外的SPI通讯口，分别对应管理芯中的管理芯片和拓展模块；使传统的整表黑盒测试具有一定的局限性，所以无法直接对计量芯进行较为全面的测试。

发明内容

为了解决现有技术中由于智能电能的管理芯和计量芯分离，而计量芯对外通讯端口较少，无法通过传统的整表黑盒测试直接对计量芯进行全面测试的技术问题，本发明提供一种具有开关量控制的管理芯模拟系统，所述系统包括：

管理芯模拟装置，其与数据传输单元和待测计量芯连接，用于接收数据单元传输的配置方案以完成参数配置，并采集待测计量芯的运行数据；

数据传输单元，其与检测单元和管理芯模拟装置连接，用于在检测单元和管理芯模拟装置之间进行数据传输；

检测单元，其用于根据待测计量芯的SPI接口工作模式、串口工作参数、输出开关量工作模式和电平，生成管理芯模拟装置的配置方案，并通过数据传输单元下发所述配置方案至管理芯模拟装置，在待测计量芯通电后，设置所述管理芯模拟装置运行中的工况，以及根据所述管理芯模拟装置返回的数据确定计量芯的工作状态。

进一步地，所述系统还包括电源，其用于为管理芯模拟装置、数据传输单元和检测单元提供电能。

进一步地，所述管理芯模拟装置包括:

通讯单元，其用于与分别与检测单元和待测计量芯进行通讯；

处理器，其与通讯单元连接，用于根据检测单元下发的配置方案完成参数配置，并控制与待测计量芯之间的数据交换，以及对采集的待测计量芯的开关量数据进行解析，生成解析结果；

拓展模块，其用于根据处理器的指令，实现与待测计量芯之间协议数据的抄读；

供电单元，其用于为所述管理芯模拟装置的其他部分提供电能。

进一步地，所述通讯单元包括：

第一通讯单元，其为网络接口，与数据传输单元和处理器连接，用于通过数据传输单元实现检测单元与处理器的数据传输；

第二通讯单元，其与处理器和计量芯连接，用于在处理器和待测计量芯之间进行数据交换，其包括两路SPI接口、一路串口、电平转换接口和开关量接口，其中，所述SPI接口工作模式可配置，串口工作参数可配置；所述开关量接口可配置；所述管理芯模拟装置工作时，可对电平转换接口进行高电平电压配置。

进一步地，所述检测单元包括：

控制转换单元，其用于切换系统检测方式，所述检测方式包括自动检测和手动检测；

配置方案单元，其用于根据待测计量芯的SPI接口工作模式、串口工作参数、输出开关量工作模式和电平，生成管理芯模拟装置的参数配置方案；

方案下发单元，其用于将生成的参数配置方案后通过数据传输单元发送至管理芯模拟装置；

输出控制单元，其用于控制开关量的输出以及输入开关是否显示；

第一模拟单元，其用于模拟多芯模组化电能表的管理芯的运行工况；

第二模拟单元，其用于模拟多芯模组化电能表的拓展模块的运行工况；

数据显示单元，用于显示管理芯模拟装对采集的待测计量芯的开关量的解析结果和其他数据。

进一步地，当所述控制转换单元切换为自动检测时，通过导入检测单元的软件脚本进行自动化检测，其中，所述软件脚本是预先编制好的管理芯模拟装置操作队列和数据分析队列的脚本。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种具有开关量控制的管理芯模拟方法，所述方法包括：

根据待测计量芯的SPI接口工作模式、串口工作参数、输出开关量工作模式和电平，配置管理芯模拟装置的SPI接口工作模式、串口工作参数、输出开关量工作模式和电平，生成参数配置方案；

检测单元导入所述参数配置方案，并将其下发到管理芯模拟装置，由管理芯模拟装置完成参数配置；

对所述待测计量芯进行上电；

所述管理芯模拟装置按照设置的通讯频次抄读待测计量芯数据，并接收待测计量芯输出的开关量信号进行解析后生成解析结果，将所述抄读数据和解析结果反馈至检测单元；

所述检测单元根据反馈的抄读数据或者解析结果确定待测计算芯工作状态。

进一步地，所述方法还包括在待测计量芯上电后，通过第一模拟单元和第二模拟单元模拟多芯模组化电能表中管理芯的各个部分并进行操作以生成各种工况。

进一步地，所述方法还包括在待测计量芯上电后，通过导入检测单元的软件脚本进行自动化检测，其中，所述软件脚本是预先编制好管理芯模拟装置操作队列和数据分析队列的脚本。

本发明技术方案提供的具有开关量控制的管理芯模拟系统和方法针对多芯智能电能表管理芯和计量芯双芯分离的设计，传统整表检测方式无法绕过管理芯，单独对计量芯进行检测的缺点，通过设置管理芯模拟装置和检测单元，由检测单元根据待测计量芯的SPI接口工作模式、串口工作参数、输出开关量工作模式和电平，配置管理芯模拟装置的SPI接口工作模式、串口工作参数、输出开关量工作模式和电平，生成参数配置方案来模拟管理芯的各个部分，然后对待测计量芯上电后，由管理芯模拟装置根据检测单元的配置来模拟管理芯的工作状况，从而通过管理芯模拟装置与待测计量芯之间的数据交换不断模拟计量芯可能存在的各种工况，并根据返回的数据分析计量芯是否满足设计要求，发掘管理芯的软件缺陷，提高计量公平，减少电力资产的损失。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明优选实施方式的具有开关量控制的管理芯模拟系统的结构示意图；

图2为根据本发明优选实施方式的具有开关量控制的管理芯模拟方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明优选实施方式的具有开关量控制的管理芯模拟系统的结构示意图。如图1所示，本优选实施方式所述的具有开关量控制的管理芯模拟系统100包括：

管理芯模拟装置101，其与数据传输单元102和待测计量芯103连接，用于接收数据单元102传输的配置方案以完成参数配置，并采集待测计量芯103的运行数据；

数据传输单元102，其与检测单元104和管理芯模拟装置101连接，用于在检测单元104和管理芯模拟装置101之间进行数据传输；

检测单元104，其用于根据待测计量芯103的SPI接口工作模式、串口工作参数、输出开关量工作模式和电平，生成管理芯模拟装置101的配置方案，并通过数据传输单元102下发所述配置方案至管理芯模拟装置101，在待测计量芯103通电后，设置所述管理芯模拟装置101运行中的工况，以及根据所述管理芯模拟装置101返回的数据确定计量芯103的工作状态。

电源105，其用于为管理芯模拟装置101、数据传输单元102和检测单元104提供电能。

优选地，所述管理芯模拟装置101包括:

通讯单元111，其用于与分别与检测单元104和待测计量芯103进行通讯；

处理器112，其与通讯单元111连接，用于根据检测单元104下发的配置方案完成参数配置，并控制与待测计量芯103之间的数据交换，以及对采集的待测计量芯103的开关量数据进行解析，生成解析结果；

拓展模块113，其用于根据处理器112的指令，实现与待测计量芯103之间协议数据的抄读；

供电单元114，其用于为所述管理芯模拟装置的其他部分提供电能。

优选地，所述通讯单元111包括：

第一通讯单元1111，其为网络接口，与数据传输单元102和处理器112连接，用于通过数据传输单元102实现检测单元104与处理器112的数据传输；

第二通讯单元1112，其与处理器112和计量芯103连接，用于在处理器和待测计量芯之间进行数据交换，其包括两路SPI接口、一路串口、电平转换接口和开关量接口，其中，所述SPI接口工作模式可配置，串口工作参数可配置；所述开关量接口可配置；所述管理芯模拟装置工作时，可对电平转换接口进行高电平电压配置。

优选地，所述检测单元104包括：

控制转换单元141，其用于切换系统检测方式，所述检测方式包括自动检测和手动检测；

配置方案单元142，其用于根据待测计量芯的SPI接口工作模式、串口工作参数、输出开关量工作模式和电平，生成管理芯模拟装置的参数配置方案；

方案下发单元143，其用于将生成的参数配置方案后通过数据传输单元发送至管理芯模拟装置；

输出控制单元144，其用于控制开关量的输出以及输入开关是否显示；

第一模拟单元145，其用于模拟多芯模组化电能表的管理芯的运行工况；

第二模拟单元146，其用于模拟多芯模组化电能表的拓展模块的运行工况；

数据显示单元147，用于显示管理芯模拟装对采集的待测计量芯的开关量的解析结果和其他数据。

优选地，当所述控制转换单元141切换为自动检测时，通过导入检测单元的软件脚本进行自动化检测，其中，所述软件脚本是预先编制好的管理芯模拟装置操作队列和数据分析队列的脚本。

图2为根据本发明优选实施方式的具有开关量控制的管理芯模拟方法的流程图。如图2所示，本优待实施方式所述的种具有开关量控制的管理芯模拟方法200从步骤201开始。

在步骤201，根据待测计量芯的SPI接口工作模式、串口工作参数、输出开关量工作模式和电平，配置管理芯模拟装置的SPI接口工作模式、串口工作参数、输出开关量工作模式和电平，生成参数配置方案。所述参数配置方案可以由外部生成，也可由检测单元自己生成。

在步骤202，检测单元导入所述参数配置方案，并将其下发到管理芯模拟装置，由管理芯模拟装置完成参数配置。

在步骤203，对所述待测计量芯进行上电。在所述计量芯上电后，由检测单元设置管理芯模拟装置和计量芯的SPI接口通讯频次，一般为2次/秒。

在步骤204，所述管理芯模拟装置按照设置的通讯频次抄读待测计量芯数据，并接收待测计量芯输出的开关量信号进行解析后生成解析结果，将所述抄读数据和解析结果反馈至检测单元。在管理芯和计量芯SPI接口正常通讯过程中，进行其它会干扰其正常通讯的操作，比如通过拓展模块抄读计量芯数据，同时观察开关量输出接口中的秒脉冲接口是否正常1秒闪烁一次，液晶显示界面，时间是否显示正常。

在步骤205，所述检测单元根据反馈的抄读数据或者解析结果确定待测计算芯工作状态。根据测试过程中观察到的现象和测试结束后对日志数据的分析来判断计量芯是否漏发或错发数据。

优选地，所述方法还包括在待测计量芯上电后，通过第一模拟单元和第二模拟单元模拟多芯模组化电能表中管理芯的各个部分并进行操作以生成各种工况。检测过程中，通过手动操作检测单元中第一模拟单元的各个模拟界面，人为制造各种根据工况，根据返回数据或者数据显示单元显示的数据来判断计量芯是否工作正常。

优选地，所述方法还包括在待测计量芯上电后，通过导入检测单元的软件脚本进行自动化检测，其中，所述软件脚本是预先编制好管理芯模拟装置操作队列和数据分析队列的脚本。通过专门的信息录入软件生成参数配置方案后导入到检测单元，从而可以实现对计量芯的自动化检测。此外，对于导入的参数配置方案，依然可以通过配置方案单元进行修改，从而极大地提高了测试的灵活性和方便性。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

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保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有开关量控制的管理芯模拟系统，其特征在于，所述系统包括：

管理芯模拟装置，其与数据传输单元和待测计量芯连接，用于接收数据单元传输的配置方案以完成参数配置，并采集待测计量芯的运行数据；

数据传输单元，其与检测单元和管理芯模拟装置连接，用于在检测单元和管理芯模拟装置之间进行数据传输；

检测单元，其用于根据待测计量芯的SPI接口工作模式、串口工作参数、输出开关量工作模式和电平，生成管理芯模拟装置的配置方案，并通过数据传输单元下发所述配置方案至管理芯模拟装置，在待测计量芯通电后，设置所述管理芯模拟装置运行中的工况，以及根据所述管理芯模拟装置返回的数据确定计量芯的工作状态。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括电源，其用于为管理芯模拟装置、数据传输单元和检测单元提供电能。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述管理芯模拟装置包括:

通讯单元，其用于与分别与检测单元和待测计量芯进行通讯；

处理器，其与通讯单元连接，用于根据检测单元下发的配置方案完成参数配置，并控制与待测计量芯之间的数据交换，以及对采集的待测计量芯的开关量数据进行解析，生成解析结果；

拓展模块，其用于根据处理器的指令，实现与待测计量芯之间协议数据的抄读；

供电单元，其用于为所述管理芯模拟装置的其他部分提供电能。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述通讯单元包括：

第一通讯单元，其为网络接口，与数据传输单元和处理器连接，用于通过数据传输单元实现检测单元与处理器的数据传输；

第二通讯单元，其与处理器和计量芯连接，用于在处理器和待测计量芯之间进行数据交换，其包括两路SPI接口、一路串口、电平转换接口和开关量接口，其中，所述SPI接口工作模式可配置，串口工作参数可配置；所述开关量接口可配置；所述管理芯模拟装置工作时，可对电平转换接口进行高电平电压配置。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述检测单元包括：

控制转换单元，其用于切换系统检测方式，所述检测方式包括自动检测和手动检测；

配置方案单元，其用于根据待测计量芯的SPI接口工作模式、串口工作参数、输出开关量工作模式和电平，生成管理芯模拟装置的参数配置方案；

方案下发单元，其用于将生成的参数配置方案后通过数据传输单元发送至管理芯模拟装置；

输出控制单元，其用于控制开关量的输出以及输入开关是否显示；

第一模拟单元，其用于模拟多芯模组化电能表的管理芯的运行工况；

第二模拟单元，其用于模拟多芯模组化电能表的拓展模块的运行工况；

数据显示单元，用于显示管理芯模拟装对采集的待测计量芯的开关量的解析结果和其他数据。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，当所述控制转换单元切换为自动检测时，通过导入检测单元的软件脚本进行自动化检测，其中，所述软件脚本是预先编制好的管理芯模拟装置操作队列和数据分析队列的脚本。

7.一种具有开关量控制的管理芯模拟方法，其特征在于，所述方法包括：

根据待测计量芯的SPI接口工作模式、串口工作参数、输出开关量工作模式和电平，配置管理芯模拟装置的SPI接口工作模式、串口工作参数、输出开关量工作模式和电平，生成参数配置方案；

检测单元导入所述参数配置方案，并将其下发到管理芯模拟装置，由管理芯模拟装置完成参数配置；

对所述待测计量芯进行上电；

所述管理芯模拟装置按照设置的通讯频次抄读待测计量芯数据，并接收待测计量芯输出的开关量信号进行解析后生成解析结果，将所述抄读数据和解析结果反馈至检测单元；

所述检测单元根据反馈的抄读数据或者解析结果确定待测计算芯工作状态。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在待测计量芯上电后，通过第一模拟单元和第二模拟单元模拟多芯模组化电能表中管理芯的各个部分并进行操作以生成各种工况。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在待测计量芯上电后，通过导入检测单元的软件脚本进行自动化检测，其中，所述软件脚本是预先编制好管理芯模拟装置操作队列和数据分析队列的脚本。

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