嵌入式技術(shù)在電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

夏鵬（國網(wǎng)江西省電力公司電力科學(xué)研究院，江西南昌330000）

嵌入式技術(shù)在電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

夏鵬（國網(wǎng)江西省電力公司電力科學(xué)研究院，江西南昌330000）

電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測涉及的內(nèi)容較多，不但具周期性的任務(wù)，還有突發(fā)性的任務(wù)，為了能夠有效確保電能監(jiān)測裝置系統(tǒng)的實時性，則對設(shè)備的速度以及處理能力提出了較高的要求，并且還需要考慮到成本問題，而嵌入式的技術(shù)則滿足上述相關(guān)要求?；诖耍疚闹饕獙﹄娔苜|(zhì)量監(jiān)測以及嵌入式技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了具體分析，以供相關(guān)人員參考。

嵌入式技術(shù)；電能質(zhì)量；檢測系統(tǒng)

1 引言

對電能的質(zhì)量進(jìn)行檢測、評估以及分析能夠有效改善電能的質(zhì)量，而利用嵌入式技術(shù)加強(qiáng)對電能的監(jiān)測，不但能夠有效掌握全網(wǎng)的電能質(zhì)量，還能夠?qū)﹄娔苜|(zhì)量干擾源的分布規(guī)律有個充分的了解，從而為分析、解決相關(guān)的電能質(zhì)量問題提供一定的數(shù)據(jù)支持，因此對嵌入式技術(shù)在電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析有著十分重要的意義。

2 電能質(zhì)量監(jiān)測主要概述

2.1 存在的缺陷

①電能質(zhì)量監(jiān)測所使用的方法難以實現(xiàn)對電能質(zhì)量的實時檢測。②電能質(zhì)量監(jiān)測指標(biāo)較少。③監(jiān)測電能質(zhì)量缺乏一定的系統(tǒng)性，只能夠局限于某個站點進(jìn)行監(jiān)測，因此監(jiān)測的結(jié)果比較的局限。④電能質(zhì)量監(jiān)測運行效率低，發(fā)現(xiàn)問題到解決問題耗費的時間較長，工作效率較低。

2.2 電能質(zhì)量監(jiān)測的特點

①所需處理的數(shù)據(jù)量較大。②對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時比較的實時化。③監(jiān)測裝置網(wǎng)絡(luò)化。④用戶對于監(jiān)測裝置所具備的兼容性要求越來越高。

3 嵌入式系統(tǒng)概述

3.1 基本內(nèi)涵

嵌入式技術(shù)是以應(yīng)用為中心，并將計算機(jī)技術(shù)作為基礎(chǔ)，并能夠在計算機(jī)硬件系統(tǒng)中有效集成操作系統(tǒng)以及功能軟件，實現(xiàn)軟件以及系統(tǒng)硬件一體化的一項技術(shù)，其軟件代碼較小，且具有較高的自動性功能，響應(yīng)速度較快，尤其適合那些實時性較強(qiáng)以及多任務(wù)的電能體系。而隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展，與各種新技術(shù)的結(jié)合正日益密切，其應(yīng)用將更加廣泛。

3.2 嵌入式系統(tǒng)的主要的特點

（2）可移植性。由于現(xiàn)階段，嵌入式微處理器的種類較多，且不同的微處理器所具有的市場也不同，因此，嵌入式操作的系統(tǒng)要能夠?qū)Χ喾N處理器予以支持，確保用戶能夠靈活的選擇硬件。

（3）實時性。實時性是嵌入式系統(tǒng)環(huán)境的現(xiàn)實要求。若嵌入式的操作系統(tǒng)難以滿足一定的實時性，則難以在一些環(huán)境中得到應(yīng)用。

（4）低資源占有性。嵌入式技術(shù)跟計算機(jī)相比，會配置少量的RAM、頻率較低的微處理器、很小的永久存儲空間，因此具有低資源占有性的基本特點。

4 嵌入式技術(shù)在電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

4.1 嵌入式技術(shù)主要應(yīng)用步驟

嵌入式技術(shù)是一個資源比較有限的系統(tǒng)，因此難以直接在嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺上進(jìn)行軟件的編寫，因此，現(xiàn)階段通常使用開發(fā)機(jī)/目標(biāo)機(jī)（CEPC）模式，即首先在開發(fā)機(jī)上編寫程序，然后通過交叉編譯生成目標(biāo)平臺上可運行的二進(jìn)制文件，最后通過以太網(wǎng)下載到目標(biāo)平臺上運行。具體應(yīng)用過程如下所述：

（1）平臺開發(fā)向?qū)SP開發(fā)向?qū)?，能夠?qū)﹂_發(fā)人員進(jìn)行引導(dǎo)，引導(dǎo)其創(chuàng)建一個更新的系統(tǒng)平臺或者板級的支持包，并綜合實際需求進(jìn)行修改，進(jìn)一步提高平臺以及BSP的創(chuàng)建效率。

（2）基本配置能夠為不同的設(shè)備類別預(yù)制一定的定制操作系統(tǒng)，為創(chuàng)建自定義操作系統(tǒng)創(chuàng)建更好的起點。便于開發(fā)人員定制和編譯具備最基本功能的操作系統(tǒng)，也為后期進(jìn)行修改提供便利。

河道整治工作需要政府的支持，尤其需要資金支持。河道整治工作是一項需要長期堅持并監(jiān)控的工作，需要投入大量人力、物力。相關(guān)部門需要提供充足的人員和資金保障。多數(shù)農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r比較落后，無法提供開展河道整治這樣龐大、長期的工作所需要的物資和人力。這種現(xiàn)實情況，嚴(yán)重阻礙了農(nóng)村地區(qū)河道整治工作的開展。因此，政府應(yīng)加大對河道整治工作的資金扶持力度，按需求分地段、分時段滿足不同區(qū)域的河道整治資金需求，幫助農(nóng)村地區(qū)改變河道治理狀況。

（3）WindowsCETestKit（測試工具包），系統(tǒng)為驅(qū)動程序開發(fā)提供了基本的測試工具集。

（4）內(nèi)核調(diào)試器，能夠自動調(diào)試自定義操作系統(tǒng)的映像，同時向用戶提供能夠?qū)Υ擞诚裎募阅艿男畔⑦M(jìn)行測試的功能。

（5）應(yīng)用程序調(diào)試器，此調(diào)試器能夠調(diào)試自定義操作系統(tǒng)映像上的應(yīng)用程序。而其包含的仿真器則通過模擬硬件加速和簡化了系統(tǒng)的開發(fā)，確保用戶能夠在開發(fā)工作站上測試相關(guān)的平臺以及相關(guān)的應(yīng)用程序，有效的對系統(tǒng)開發(fā)的流程進(jìn)行了簡化，減少了開發(fā)所耗費的時間。

（6）導(dǎo)出向?qū)?，以此向其他的PlatformBuilder用戶進(jìn)行自定義目錄特性的導(dǎo)出。

（7）遠(yuǎn)程工具，能夠進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試以及收集到在WindowsCE所收集到的信息任務(wù)。PlatformBuilder則適合用來定制建立在WindowsCE操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上一些嵌入式的系統(tǒng)設(shè)備，且設(shè)備具有一定的特定性。一般情況下，不但要將一些基本的操作系統(tǒng)特性添加到目標(biāo)平臺中，保證其能夠完成相應(yīng)的控制任務(wù)，還會將一些外部設(shè)備的驅(qū)動程度和附加上的部分設(shè)置加入到目標(biāo)平臺中。開發(fā)者可以利用這些特定的操作系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，從而更快地定制適合需要的目標(biāo)操作系統(tǒng)平臺。

4.2 在電能監(jiān)測系統(tǒng)中的主要應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，現(xiàn)有的Windows視窗操作系統(tǒng)存在著一定的缺陷以及不足，而本文主要提出了利用WindowsCE配置出一種適用于本電能質(zhì)量監(jiān)測裝置的具有可裁剪性能的最優(yōu)操作系統(tǒng)。其存在于電能監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)ΜF(xiàn)代電能質(zhì)量監(jiān)測的實際要求進(jìn)行分析，將嵌入式技術(shù)應(yīng)用到電能監(jiān)測裝置中，有效的利用開發(fā)工具PlatformBuilder，定制了相應(yīng)的嵌入式的操作系統(tǒng)，并在以太網(wǎng)的基礎(chǔ)上移植并啟動相應(yīng)的鏡像文件。而后通過驅(qū)動開發(fā)工具WinDriver進(jìn)行WindowsCE下數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動程序的開發(fā)工作，并對其進(jìn)行測試。最后，進(jìn)一步應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)WindowsCE下大容量存儲設(shè)備，并擴(kuò)展內(nèi)存，利用網(wǎng)絡(luò)將通訊進(jìn)行連接和串行，有效實現(xiàn)電能質(zhì)量監(jiān)測裝置的網(wǎng)絡(luò)化以及數(shù)據(jù)的儲存功能。

4.3 應(yīng)用過程中需要注意的問題

（1）對工程的編譯成功與否進(jìn)行檢查，確保鏡像文件能夠成功的得到移植。

（2）對CEPC啟動盤創(chuàng)建的成功與否進(jìn)行檢查，并按照用戶手冊對所必須啟動的文件進(jìn)行檢查，確保啟動文件中的相關(guān)設(shè)置跟硬件的實際情況相匹配，開發(fā)啟動文件時，防止出現(xiàn)目標(biāo)機(jī)的主板集成了網(wǎng)卡，使得BIOS會默認(rèn)主板的集成網(wǎng)卡為系統(tǒng)的首選網(wǎng)卡，但啟動盤所選取的默認(rèn)連接方式依舊為獨立網(wǎng)卡，連接上具有一定的沖突，所以導(dǎo)致下載鏡像文件出現(xiàn)了失敗。

（3）及時的查看ConnectivityOptions選項，如果AvailableD evices列表中有目標(biāo)機(jī)的信息出現(xiàn)，則表明CEPC的啟動盤已創(chuàng)建成功，如果沒有目標(biāo)機(jī)信息出現(xiàn)，則表明創(chuàng)建CEPC啟動盤還存在著許多不足，所以要重新進(jìn)行創(chuàng)建。同時，在Debugger選項欄中，選擇KdStub選項，但是開發(fā)工作者常會遺漏，難以移植操作系統(tǒng)的鏡像文件。選項完成后，要重新編譯工程，再下載，而后則可以在目標(biāo)機(jī)中成功的將鏡像文件啟動。需要注意的是，要不斷對嵌入式的操作系統(tǒng)WindowsCE下數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并研讀解析好由開發(fā)工具WinDriver所提供的API函數(shù)，綜合各種情況去除一些冗余的代碼，重新對內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定義，充分發(fā)揮WinDriver的功能。同時，還需要不斷優(yōu)化嵌入式操作系統(tǒng)WindowsCE，使其體積更小。

5 結(jié)語

總而言之，新型工業(yè)以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對于電能質(zhì)量監(jiān)測裝置性能的要求也在不斷提高，且隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展，給予現(xiàn)代電能質(zhì)量檢測裝置系統(tǒng)的基本需求，將嵌入式技術(shù)引入其中不失為一種可行的方案。

［1］黃婧.實時電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建及運用［J］.科學(xué)與財富，2016，8（2）：12.

［2］陳曉燕，龐濤，許麗佳.基于嵌入式平臺的實驗室電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計［J］.計算機(jī)測量與控制，2013，21（6）：1501～1504.

［3］陳曉平，周臘吾，張堃，等.基于嵌入式的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計［J］.儀器儀表用戶，2016，13（1）：21～22.

TM933.4

A

2095-2066（2016）30-0054-02

2016-10-10

夏鵬（1975-），男，工程師，大專，主要從事電能技術(shù)與研究工作。