電能計量帶電核查儀系統的設計

2.6 攝像頭模塊

攝像頭模塊實(shí)現對高供高計設備及其他設備的外觀(guān)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)內部集成的一個(gè)10位ADC轉換電路，將圖像信息傳輸到內嵌的圖像處理器。實(shí)現圖像自動(dòng)曝光、白平衡補償、黑電平補償、5*5矩陣的插補、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，數據輸出格式如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接口可設置模組中彩色效果X、Y軸圖像轉動(dòng)。

2.7 Wi—Fi通訊模塊

Wi—Fi(Wireless Fidelity)是IEEE所定義的無(wú)線(xiàn)通信標準IEEE 802.11。在有線(xiàn)局域網(wǎng)的基礎上通過(guò)無(wú)線(xiàn)HUB、無(wú)線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)節點(diǎn)(AP)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡等設備使無(wú)線(xiàn)通信得以實(shí)現。無(wú)線(xiàn)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。

本系統中Wi—Fi通訊模塊實(shí)現與電腦后臺支持軟件的通訊，將后臺軟件發(fā)送的查詢(xún)、設置等命令下發(fā)到本系統，或將本系統采集到的各種數據(如圖像視頻信息、條碼信息、電能表數據信息等)上傳到后臺中，供后臺進(jìn)行數據采樣、對比和分析。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100 m(由環(huán)境決定)。

3 系統的軟件設計

電能計量帶電核查儀系統軟件分為電能計量帶電核查儀軟件和后臺應用軟件兩部分。

3.1 電能計量帶電核查儀軟件設計

電能計量帶電核查儀軟件設計包括嵌入式操作系統的移植和應用軟件的設計。

3.1.1 嵌入式操作系統的介紹

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

3.1. 2 嵌入式操作系統的移植

Platform Builder是一個(gè)定制Windows CE操作系統的嵌入式平臺集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，在Platform Builder軟件中可對系統部分硬件驅動(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的操作系統及Bootloader的鏡像文件，將鏡像文件下載到MCP的Flash存儲器中，并配置操作系統啟動(dòng)文件boot.ini。

3.1.3 應用軟件的設計

電能計量帶電核查儀應用軟件是本系統的核心，在Visual C++2005開(kāi)發(fā)環(huán)境下完成設計。本應用軟件在Windows CE操作系統啟動(dòng)后，自動(dòng)裝載并運行。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。

電能計量帶電核查儀應用軟件工作流程如圖3所示。應用軟件啟動(dòng)后，先對各模塊單元進(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Wi—Fi通訊單元建立點(diǎn)對點(diǎn)的設備連接.通過(guò)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數據通訊，通過(guò)判斷網(wǎng)絡(luò )通訊狀況保持與后臺的實(shí)時(shí)連接。當有TCP /IP時(shí)間發(fā)生后，根據接收到的命令進(jìn)行程序執行，如執行讀電表命令，將啟動(dòng)紅外通訊模塊，發(fā)送讀電表數據命令，接收電表根據電表數命令返回的數據，并將數據返回到后臺;如執行讀設備條碼信息，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，并將數據返回到后臺;如執行圖像采集命令，將啟動(dòng)攝像機進(jìn)行連續的圖像采集，并將圖像信息壓縮返回到后臺。

3.2 后臺應用軟件設計

后臺應用軟件設計包括接口程序設計、數據庫設計和控制程序設計3部分。

接口程序完成通過(guò)Wi—Fi無(wú)線(xiàn)通訊的方式與電能計量帶電核查儀建立點(diǎn)對點(diǎn)的連接，并將由控制程序下發(fā)命令傳送到電能計量帶電核查儀，將從電能計量帶電核查儀獲得的數據信息進(jìn)行緩沖預處理，翻譯成后臺處理系統可識別數據，然后傳送到控制程序。

控制程序完成客戶(hù)信息的錄入(客戶(hù)名稱(chēng)、地址、電表信息、高供高計裝置數量、位置和自身條碼信息等等，并將信息存入到數據庫中)根據操作員的需要下發(fā)命令(如讀電表、條碼掃描和圖像采集等)，控制電能計量帶電核查儀的個(gè)模塊工作、將由電能計量帶電核查儀讀回來(lái)的電表數據傳輸到數據庫存儲、將電能計量帶電核查儀傳回來(lái)的高供高計裝置條碼信息與數據庫內存儲的條碼信息對比，做出身份判斷等等。

數據庫程序主要完成將客戶(hù)固定信息按數據類(lèi)型進(jìn)行存儲，將客戶(hù)使用的電量信息按照時(shí)間索引的進(jìn)行存儲。

4 結論

文中設計了一種便攜式的電能計量帶電核查儀設備，詳細介紹了由S3C2440處理器為核心的系統硬件構成和在Windows CE的操作系統基礎上應用軟件工作流程實(shí)現。它在電力核查部門(mén)的使用將會(huì )減少電力員工使用工具數量，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。