陳愛春（寧夏啟元藥業(yè)有限公司，寧夏 銀川 750010）

電能表作為企事業(yè)單位和居民用電的電能計量裝置，其國內(nèi)和國際每年的需求量都是非常大的，作為全球制造業(yè)中心，電子式電能表占了大部分。近兩年來，國內(nèi)電能表招標和國際招標有了相同的特點：合同數(shù)量大、供貨時間短和產(chǎn)品價格低。采用傳統(tǒng)的電能表校驗系統(tǒng)，表計誤差合格率較低，測試系統(tǒng)使用的計算機占用了較大的空間，不同的測試點需要測試人員人工改變負荷大小，這些都直接或間接造成了企業(yè)工時的浪費，增加了企業(yè)的制造成本。

針對這種現(xiàn)狀，提出了以三星ARM9內(nèi)核的S3C2440A為微處理器,WindowsCE5.0為嵌入式操作系統(tǒng)構(gòu)成電能表自動校驗系統(tǒng)平臺，利用原有的電能表誤差測試臺的通信接口，采用多線程編程技術(shù)和軟誤差修正編寫校表軟件，對電能表校驗系統(tǒng)進行改進設計。同時，結(jié)合成熟的無線以太網(wǎng)通信技術(shù)實現(xiàn)了被測表校驗誤差等信息接入企業(yè)數(shù)據(jù)庫服務器，提高了表計信息的使用效率。

1 系統(tǒng)方案設計

該系統(tǒng)方案由電能表誤差測試臺、誤差調(diào)測試系統(tǒng)和企業(yè)信息管理系統(tǒng)組成，如圖1所示:

圖1 改進的電能表自動誤差校驗方案

電能表誤差測試臺根據(jù)誤差調(diào)測試系統(tǒng)發(fā)送過來的校表參數(shù)按規(guī)定公式完成誤差的計算并將其發(fā)送給誤差調(diào)測試系統(tǒng)，同時根據(jù)誤差調(diào)測試系統(tǒng)的指令和參數(shù)完被測表的誤差修正。誤差調(diào)測試系統(tǒng)自動完成負載點、校驗圈數(shù)、校表系數(shù)、等參數(shù)的設置和被測表超差與否的判斷，操作人員根據(jù)完成校驗后的提示拆卸被測表并將誤差修正后仍不合格的被測表分離。同時，誤差調(diào)測試系統(tǒng)將被測表的校驗數(shù)據(jù)通過無線以太網(wǎng)接口接入企業(yè)的信息管理系統(tǒng)。

2 硬件設計

誤差調(diào)測試系統(tǒng)硬件部分以S3C2440A處理器為核心，在外圍相應地配有其他的功能模塊，存儲模塊LCD和觸摸屏、電源電路模塊以及無線網(wǎng)卡模塊等組成，如圖2所示：

圖2 誤差調(diào)測試系統(tǒng)硬件構(gòu)成

硬件結(jié)構(gòu)圖該結(jié)構(gòu)以S3C2440A為核心,4MNOR型Flash存放BootLoader引導程序，64MSDRAM作為內(nèi)存，128MNAND?Flash存放編譯好的誤差調(diào)測試應用程序，LCD液晶屏用來顯示設置的參數(shù)、誤差信息和操作按鈕，操作員通過觸摸屏完成參數(shù)的設置和校驗的啟動，USB接口主要是用來下載操作系統(tǒng)和同步調(diào)試應用程序，Wi-Fi將誤差調(diào)測試系統(tǒng)接入企業(yè)的局域網(wǎng)。

3 軟件設計

軟件設計主要包括誤差調(diào)測試應用程序、操作系統(tǒng)定制和通信接口設計。WindowCE是為小型設備如掌上電腦和嵌入式系統(tǒng)設計的，是一個實時的操作系統(tǒng)。由于這些設備只有有限的資源，WindowCE必須能夠適應這種限制，目前它的最小內(nèi)核只有500KB,不僅可以處理進程、線程等操作系統(tǒng)對象，而且還可以讀寫文件、注冊表和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。WindowCE提供了豐富靈活的有線/無線網(wǎng)絡連接支持，另外還支持GPS、GPRS、ISDN等多種通信方式。WindowCE還為硬件上快速開發(fā)應用提供了兩組端對端的開發(fā)工具集，包括操作系統(tǒng)卡發(fā)工具集Platform?Builder和應用程序開發(fā)工具集MicrosoftEmbeddedVisualC++以及集成了.NETCoMPactFramework的MicrosoftVisualStudio.NET[4-5]。

3.1 操作系統(tǒng)定制

一個操作系統(tǒng)設計所包含的WindowCE特征取決于開發(fā)目標，使用PlatformBuilder定制WindowCE平臺，執(zhí)行以下操作：

3.1.1 從PlatformBuilder的預配置BSP（BoardSupportPackage,BSP）選擇一個BSP或者開發(fā)者自己創(chuàng)建一個BSP;

3.1.2 從PlatformBuilder提供的設計模板中選擇一個基本的操作系統(tǒng)配置;

3.1.3 選擇開發(fā)者希望包含的附加應用程序、媒體或網(wǎng)絡通信等支持，如InternetExplorer、PocketWord、藍牙等；

3.1.4 添加開發(fā)者希望添加的特征，包括無線網(wǎng)卡的驅(qū)動等。文中定制的操作系統(tǒng)將所需的無線網(wǎng)卡等硬件的驅(qū)動加入，將不需要的WindowCE組件如PocketWord等刪除，以便將節(jié)約的內(nèi)存空間留給應用程序使用。

3.2 誤差調(diào)測試程序設計

誤差調(diào)測試程序在操作員完成電能表誤差測試臺上的掛架后自動完成企業(yè)所生產(chǎn)相電能表的校驗任務，實現(xiàn)了在統(tǒng)一主界面下對多型號電能表的測試目的。程序采用MicrosoftVi?sualStudio.NET開發(fā)，操作界面如圖3所示。

誤差調(diào)測試程序主要采用了多線程編程技術(shù)和測試誤差的軟修正技術(shù)，以此提高電能表的誤差合格率。

3.2.1 多線程編程在此自動校表軟件中，校表通訊部分采用了多線程編程技術(shù)，即接收線程和發(fā)送線程。接收線程實時監(jiān)測通訊端口，只要通訊端口有數(shù)據(jù)則就被觸發(fā)就接收，此端口返回的數(shù)據(jù)是電能表誤差測試臺體返回的，根據(jù)端口返回的數(shù)據(jù)來判斷表位誤差是否正確，從而決定是否重新發(fā)送校表命令。發(fā)送線程為每一個表位創(chuàng)建了一發(fā)送隊列，通過先進先出原理來實現(xiàn)，發(fā)送線程判斷只要此發(fā)送隊列有數(shù)據(jù)并且發(fā)送狀態(tài)不處于等待狀態(tài)就向端口發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣就實現(xiàn)了通訊多線程，大大提高了通訊和校表速度。

3.2.2 軟誤差修正軟誤差修正是指對被測電能表的誤差曲線進行修正，文中軟誤差修正只針對以下三個特殊點進行修調(diào):1.0的100%Ib，0.5L的100%Ib和1.0的5%Ib。在軟件修調(diào)過程中調(diào)測試程序自動根據(jù)調(diào)試點來控制切換測試臺體，等臺體所出誤差穩(wěn)定后，如果表的誤差范圍電能表誤差等級允許的范圍內(nèi)就認為誤差合格，如果某表誤差不在容許的誤差范圍內(nèi)，就可以根據(jù)表位誤差值和誤差調(diào)試算法計算一個準確值按其所對應的表位進行修調(diào)，一般只修調(diào)一次表誤差就可達到正確范圍。

3.3 通信接口設計

文中通信接口設計主要是指誤差調(diào)測試程序在完成誤差校驗后將電能表的誤差等校驗信息通過無線以太網(wǎng)接入企業(yè)信息管理系統(tǒng)，為企業(yè)電能表的校驗管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。文中采用Socket編程技術(shù)進行將數(shù)據(jù)提交到企業(yè)數(shù)據(jù)庫服務器中。

圖3 誤差調(diào)測試參數(shù)設置界面

圖4 誤差調(diào)測試程序與服務器端口連接流程

Socket通常也稱作"套接字"，用于描述IP地址和端口，是一個通信鏈的句柄。美國伯克利大學為了能夠方便的開發(fā)網(wǎng)絡應用軟件在Unix上推出的一種應用程序訪問通信協(xié)議。socket的出現(xiàn)使程序員可以很方便的訪問TCP/IP，從而開發(fā)各種網(wǎng)絡應用的程序。應用程序通常通過"套接字"向網(wǎng)絡發(fā)出請求或者應答網(wǎng)絡請求。Socket接口是TCP/IP網(wǎng)絡的API，Socket接口定義了許多函數(shù)或例程，程序員可以用它們來開發(fā)TCP/IP網(wǎng)絡上的應用程序[6]。圖4是誤差調(diào)測試程序終端與企業(yè)服務器端建立網(wǎng)絡連接的流程。

誤差調(diào)測試系統(tǒng)的應用程序雖然是一個典型的客戶—服務器的數(shù)據(jù)庫應用程序，采用Socket作為交互數(shù)據(jù)接口，用戶必須在此基礎(chǔ)上自己定義其應用的通信協(xié)議，其通信協(xié)議的幀格式如下：

?

這里的記錄是指被測電能表的誤差等數(shù)據(jù)，由于單相和三相電能表這些參數(shù)的差異致使其數(shù)據(jù)長度不能統(tǒng)一。校驗碼是用來檢驗數(shù)據(jù)的完整性和正確性，由儀表數(shù)、儀表類型和記錄數(shù)三個部分進行相關(guān)的運算得到的。

4 結(jié)語

目前改進的電能表自動校驗系統(tǒng)在實際使用中提高了生產(chǎn)效率。一方面，縮短了工時，在完成48表位的單相電能表的測試工作，所用時間為原來手工記錄測試的10%；另一方面，軟誤差修調(diào)技術(shù)的采用使所有表的誤差線性趨于一致并且將產(chǎn)品合格率由90%左右提高至95%左右。同時也為管理部門實時了解企業(yè)的生產(chǎn)情況提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。不過這項改進的電能表校驗系統(tǒng)是針對該公司現(xiàn)有的設備而開發(fā)的，不具有通用性。

[1]王勇,呂華,李冶泉等.檢定電能表檢驗裝置中存在

的問題與改進[J].電測與儀表,2003,40（1）:48-50.

[2]張玫,曹建榮,段晨旭.全自動電能表誤差校驗裝置設計[J].電力自動化設備，2004，24（8）:59-61.

[3]張冬泉，譚南林，王雪梅等著.WindowsCE使用開發(fā)技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社[M]，2006.

[4]黃嘉輝.C#.NET網(wǎng)絡程序設計[M].北京：科學出版社,2004.

[5]帕森斯,倫道夫.VisualStudio2005高級編程[M].吳雷譯.清華大學出版社,2008.

[6]黃嘉輝.C#.NET網(wǎng)絡程序設計[M].北京：科學出版社,2004.