電能計(jì)量帶電核查儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.6 攝像頭模塊

攝像頭模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)高供高計(jì)設(shè)備及其他設(shè)備的外觀圖像、視頻信息的采集。采用SIV100B攝像頭模組，它是一款1/7英寸，最大640 x 480分辨率的CMOS攝像頭，具有高質(zhì)量的視頻采集和低噪聲的特性，通過(guò)內(nèi)部集成的一個(gè)10位ADC轉(zhuǎn)換電路，將圖像信息傳輸?shù)絻?nèi)嵌的圖像處理器。實(shí)現(xiàn)圖像自動(dòng)曝光、白平衡補(bǔ)償、黑電平補(bǔ)償、5*5矩陣的插補(bǔ)、假彩色的矯正等等處理。支持多樣的尺寸輸出格式如VGA和CIF，數(shù)據(jù)輸出格式如RGB和YCbCr。嵌入式處理器可通過(guò)8位并口讀取SIV100B攝像頭模組圖像信息，通過(guò)I2C接口可設(shè)置模組中彩色效果X、Y軸圖像轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.7 Wi—Fi通訊模塊

Wi—Fi(Wireless Fidelity)是IEEE所定義的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11。在有線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上通過(guò)無(wú)線HUB、無(wú)線訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)(AP)、無(wú)線網(wǎng)橋、無(wú)線網(wǎng)卡等設(shè)備使無(wú)線通信得以實(shí)現(xiàn)。無(wú)線接入和高速傳輸是Wi—Fi的主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。其中IEEE 802.11b最高速度為11 Mb/s，IEEE 802.11 n/g最高速度為54 Mb/s。

本系統(tǒng)中Wi—Fi通訊模塊實(shí)現(xiàn)與電腦后臺(tái)支持軟件的通訊，將后臺(tái)軟件發(fā)送的查詢、設(shè)置等命令下發(fā)到本系統(tǒng)，或?qū)⒈鞠到y(tǒng)采集到的各種數(shù)據(jù)(如圖像視頻信息、條碼信息、電能表數(shù)據(jù)信息等)上傳到后臺(tái)中，供后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣、對(duì)比和分析。采用環(huán)隆電氣公司的MR09 Wi—Fi通訊模塊支持IEEE 802.11n/g/b協(xié)議，3.3 V供電，SDIO/SPI接口通訊，最大傳輸速度300 Mb/s工作在2.4 GHz頻段，覆蓋范圍最遠(yuǎn)100 m(由環(huán)境決定)。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

電能計(jì)量帶電核查儀系統(tǒng)軟件分為電能計(jì)量帶電核查儀軟件和后臺(tái)應(yīng)用軟件兩部分。

3.1 電能計(jì)量帶電核查儀軟件設(shè)計(jì)

電能計(jì)量帶電核查儀軟件設(shè)計(jì)包括嵌入式操作系統(tǒng)的移植和應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)。

3.1.1 嵌入式操作系統(tǒng)的介紹

本系統(tǒng)采用的是Windows CE的操作系統(tǒng)，它是Microsoft公司針對(duì)嵌入式產(chǎn)品領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)，是一種緊湊、高效、可伸縮的32位操作系統(tǒng)。其具有精簡(jiǎn)的模塊化操作系統(tǒng)、多硬件平臺(tái)支持、支持有線和無(wú)線的網(wǎng)絡(luò)連接、穩(wěn)健的實(shí)時(shí)性支持、豐富的多媒體和多語(yǔ)言支持、提供了強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具等特點(diǎn)，非常適合消費(fèi)類電子、手持類電子設(shè)備、專用工業(yè)控制設(shè)備和嵌入式通信設(shè)備的開(kāi)發(fā)。

3.1. 2 嵌入式操作系統(tǒng)的移植

Platform Builder是一個(gè)定制Windows CE操作系統(tǒng)的嵌入式平臺(tái)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，在Platform Builder軟件中可對(duì)系統(tǒng)部分硬件驅(qū)動(dòng)進(jìn)行更改(如Wi—Fi、攝像頭等)，最后經(jīng)Platform Builder編譯生成Windows CE的操作系統(tǒng)及Bootloader的鏡像文件，將鏡像文件下載到MCP的Flash存儲(chǔ)器中，并配置操作系統(tǒng)啟動(dòng)文件boot.ini。

3.1.3 應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)

電能計(jì)量帶電核查儀應(yīng)用軟件是本系統(tǒng)的核心，在Visual C++2005開(kāi)發(fā)環(huán)境下完成設(shè)計(jì)。本應(yīng)用軟件在Windows CE操作系統(tǒng)啟動(dòng)后，自動(dòng)裝載并運(yùn)行。主要包括讀電表單元、條碼掃描單元、圖像采集單元和Wi—Fi通訊單元等。

電能計(jì)量帶電核查儀應(yīng)用軟件工作流程如圖3所示。應(yīng)用軟件啟動(dòng)后，先對(duì)各模塊單元進(jìn)行初始化，然后開(kāi)始啟動(dòng)Wi—Fi通訊單元模塊，并與后臺(tái)Wi—Fi通訊單元建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的設(shè)備連接.通過(guò)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，通過(guò)判斷網(wǎng)絡(luò)通訊狀況保持與后臺(tái)的實(shí)時(shí)連接。當(dāng)有TCP /IP時(shí)間發(fā)生后，根據(jù)接收到的命令進(jìn)行程序執(zhí)行，如執(zhí)行讀電表命令，將啟動(dòng)紅外通訊模塊，發(fā)送讀電表數(shù)據(jù)命令，接收電表根據(jù)電表數(shù)命令返回的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)返回到后臺(tái);如執(zhí)行讀設(shè)備條碼信息，將啟動(dòng)和觸發(fā)條碼掃描模塊，等待接收條碼模塊返回所讀到的條碼信息，并將數(shù)據(jù)返回到后臺(tái);如執(zhí)行圖像采集命令，將啟動(dòng)攝像機(jī)進(jìn)行連續(xù)的圖像采集，并將圖像信息壓縮返回到后臺(tái)。

3.2 后臺(tái)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)

后臺(tái)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)包括接口程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和控制程序設(shè)計(jì)3部分。

接口程序完成通過(guò)Wi—Fi無(wú)線通訊的方式與電能計(jì)量帶電核查儀建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接，并將由控制程序下發(fā)命令傳送到電能計(jì)量帶電核查儀，將從電能計(jì)量帶電核查儀獲得的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行緩沖預(yù)處理，翻譯成后臺(tái)處理系統(tǒng)可識(shí)別數(shù)據(jù)，然后傳送到控制程序。

控制程序完成客戶信息的錄入(客戶名稱、地址、電表信息、高供高計(jì)裝置數(shù)量、位置和自身?xiàng)l碼信息等等，并將信息存入到數(shù)據(jù)庫(kù)中)根據(jù)操作員的需要下發(fā)命令(如讀電表、條碼掃描和圖像采集等)，控制電能計(jì)量帶電核查儀的個(gè)模塊工作、將由電能計(jì)量帶電核查儀讀回來(lái)的電表數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、將電能計(jì)量帶電核查儀傳回來(lái)的高供高計(jì)裝置條碼信息與數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)的條碼信息對(duì)比，做出身份判斷等等。

數(shù)據(jù)庫(kù)程序主要完成將客戶固定信息按數(shù)據(jù)類型進(jìn)行存儲(chǔ)，將客戶使用的電量信息按照時(shí)間索引的進(jìn)行存儲(chǔ)。

4 結(jié)論

文中設(shè)計(jì)了一種便攜式的電能計(jì)量帶電核查儀設(shè)備，詳細(xì)介紹了由S3C2440處理器為核心的系統(tǒng)硬件構(gòu)成和在Windows CE的操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上應(yīng)用軟件工作流程實(shí)現(xiàn)。它在電力核查部門的使用將會(huì)減少電力員工使用工具數(shù)量，提高了勞動(dòng)效率，保證工作質(zhì)量，減少人身傷害的事故率率，促進(jìn)電力核查工具的自動(dòng)化水平。