基于远程电网电流数据采集系统的设计与研究

王 旺（国网北京通州供电公司,北京 101100）

基于远程电网电流数据采集系统的设计与研究

王 旺
（国网北京通州供电公司,北京 101100）

远程电网电流数据收录系统设计由数据采集终端和数据处理的主机共同组成，在对电网电流采取终端数据收集时，主要就是运用GPRS互联网将信息发至到云端处理器进行数据的记录，数据处理主机将会对数据接收并且进行数据的处理。数据采集终端的STM32全部对A/D采集以及GPRS数据的发送。

电网电流数据采集；互联网;数据处理；数据采集

0 引言

计算机和集成电路的不断更新使得信息化日新月异，远程数据的收集与智能化接轨，并快速发展着，目前国内外对于数据的远程采集技术的应用普遍，在国外中已经诞生了较多具有意义的探究成果,所以展开电网波形实时采集阶段中，要对电网信号展开高精准的监控，并依据这些采集并对数据进行储存和分析。电网电流数据采集中数据处理主机接收数据，同样在数据采集终端完成对时间的校准、重新启动、更改触发条件等运作行为。

1 系统结构

远程运用系统的性能作用涵盖数据的采集、传输还有处理三个方面，在该结果中而言是借助数据采集终端实现对数据的采集还有数据传输，这些程序均由数据处理主机来进行数据处理和分析。采集终端的形成是利用STM32控制芯片、ADC、GPRS模块、时钟芯片、电流互感器此类部件形成数据采集，在电路里将电流互感器接入，并利用ADC完成数据的采集后，在控制芯片中完成对数据的保留。获取数据采集时间就用时钟芯片进行控制，在最终阶段通过GPRS板块的设计将在互联网的运行下把数据传至数据处理主机。数据采集触发时间、市电电压初相位和经过A/D转换后的市电电流采样这些内容均是采集数据的数据内容。

2 硬件设计

通过调查可知，STM32F103主要是在STM32控制的芯片中运用，ADC的芯片使用MAX1110，时钟芯片使用RX8025， GPRS模块使用M590。电流传感器和市电电流共同连通后接入ADC芯片前通过信号放大电路电流，使主控芯片储存数据的传输采集。将接入的正弦波电压在电压处理电路中进行转化，将转换完的电压方波信号传输到主控芯片中。这就使得主控芯片、ADC模块、GPRS通信模块、RTC时钟模块、SD卡储存模块里所具备的直流电压并不一致。

3 软件设计

3.1 数据采集终端软件设计

数据采集终端流程的全部环节中运用了循环价值，在进行循环操作前，需要让程序完成初始化设定，并在开启程序循环后，将服务于看门狗程序停止。在运行阶段，A/D定时器未连接、DMA未连接或者SD卡拔出中断等情况出现，首先就要检查处理中断服务，当数据的初始化定时程序产生意外后，在循环内不存在该程序的运转，运用看门狗程序让STM32再次重新开启，让设计系统的可靠性被保障。

3.1.1 电流数据采样

将设定定时器中断时间程序设置采样率时，最初要有程序的初始化设置。如果想要启动ADC芯片采样电流信号就需要STM3通过定时器T3中断来设置相应的服务函数，利用SPI接口运用DMA传输行为让STM32接受到数据。DMA半满将服务函数中断是AD_ Buffer数组所具备的功能， AD_ Buffer数组将数据写入STM32内存中。AD_ Buffer数组有很大的存储空间，一般的存储量是5x20个周波，其中每个周波内涵盖了128个电流采样点数据（ 采样点数为2"，让FFT变换更便捷)。

3.1.2 电压初相位数据获得

矩形波是利用市电电压在电路中传递，让STM32信号收到，接着运用所对应的STM32外部中断方式下降沿中断设置模式，电压的初相位就是按照最初采样慢慢到下降沿中断过程产生的时间。

3.1.3 SD卡初始化与数据存储

SD卡初始化是程序初始化的首要过程，在完成初始化后显示的状态是“TRUE"，SD卡拔出时中断服务函数就会将状态显示为“FALSE"。初始化完成就会显示TRUE，然后就会自动跳过初始化程序阶段，如果程序显示的是“FALSE”状态，程序就不会跳过这个过程，并对之前的程序进行重新检测和初始化。发送成功完成后，程序就将发送过程成功完成的数据储存到SD卡，然后用于进行数据备份。

3.1.4 GPRS上线及数据发送

保证GPRS在线是数据信息成功发送的前提。GPRS的启动主要是在系统初始化阶段出现，接着落实GPRS在线注册，利用TCP协议，第一步需要建立PPP连接，第二步需要建立TCP连接，在这个过程中就需要保持GPRS是在线的状态。在数据满足采用条件时，STM32就会使数据以AT指令格式经由DART传输至GPRS中，GPRS模块的M590有这样的规定，其中每包不超过1 024 B。

3.2 数据处理主机软件设计

数据对主机软件的处理中要让如下性能发挥出来：

配置端口号: 发出ID一定要与端口号和数据采集终端相同的指令；

校正数据采集终端的时间: 数据采集终端获得当前的时间信息就需要利用TCP通道将现阶段时间信息下发到数据采集终端中；

接收与处理数据:心跳包就需要通过对收到的数据进行判断，心跳包只过多次对发送数据包字节个数的调整但不写入数据文件，数据包也对SSCOM串口助手定时发送时间的更改。

4 结语

本设计依据德州仪器(TI)公司的半开源Z1saTBPP协议栈Z-Stack程序，运用目前的CC2530开发板技术，以实现终端低功耗串口透明传输和数据的采集。Z1saTBPP技术用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输和典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输。因此本设计避免复杂的通信协议，更加方便快捷，这样使用无线传输的方式，受地理环境约束小，低功耗，很容易在野外长时间使用。

[1]谢加明.基于ARM9-μC/OS-II的多任务A/D采集系统设计与实现[J].电子制作,2014(23).

[2]陈晓燕,朱玉龙.基于多传感器信号融合的数字滤波方法[J].电气传动,2015(02).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.179