基于DLMS/COSEM协议的智能电表设计

中主要的接口类包括:寄存器、时钟、曲线类、特殊日类、以太网设置类等。

本电能表根据需要设计了如图3所示的仪表模型。物理设备为本电表,考虑到电能表的功能可以整合在一个功能子集中，也为了节约资源,本电能表只构建了一个逻辑设备,用逻辑设备名LDN来标识。组成该电能表的对象有:包含有功、无功电量等的寄存器对象、包含需量数据的需量寄存器对象、实现多费率功能的日历表、时间表、特殊日、时钟以及脚本对象、用于连接功能的SAP和LN/SN对象以及实现失压断相等事件记录的寄存器监视对象等。电能表就通过这一系列接口类对象的相互配合构成一个完整的电能表模型。

以下举例说明接口对象的程序实现,考虑单片机编译器只支持C语言编程,故设计用函数指针来实现类和对象。以有功电能接口对象为例,在图3所示的仪表模型中,有功电能用寄存器类封装,OBIS码就是寄存器类中的属性1:逻辑名。

　　4.2.2通信协议栈的实现

通信协议栈包括物理层、数据链路层和应用层三层。

(1)物理层的任务比较简单,包括连接管理、数据收发和与数据链路层接口三部分。它对应于通信系统的底层驱动部分。

(2)数据链路层包括提供链路传输服务的LLC子层和负责数据传输可靠性的MAC子层。链路层采用HDLC协议,它是一种透明数据传输协议。在DLMS/COSEM协议模型中,链路层负责数据传输可靠性,应用层处理用户数据信息。链路层程序流程图如图4所示。

(3)DLMS/COSEM应用层用一种抽象语法语言来描述。这样做极大的提高了协议的抽象性和通用性,有利于程序移植。应用层规定用抽象语法记法ASN.1来描述应用层数据帧,而应用层的APDU(应用协议数据单元)用编码规则BER和A-XDR来实现ASN.1语法。应用层作为协议栈的最上层,负责向COSEM应用进程提供服务,包括建立应用连接服务和接口对象用户数据信息服务,并使用低层支撑协议提供的服务。应用层程序流程图如图5所示。

通过以上的处理,在完成信息编码后形成的报文即可通过信道进行传输了。本电能表配置的是抄表系统常用的485总线和红外口。

5结论

利用本方法设计的电能表采用DLMS UA工作组提供的专用测试工具CTT进行符合性测试,结果显示其符合DLMS/COSEM协议要求,因此获得了DLMS UA工作组的认证,这也是国内第一块获得该认证的三相电能表。基于DLMS/COSEM的电能表的实现,改变了现阶段国内计量仪表不具有互操作性的缺点,必将推动国内自动抄表系统的进一步发展。

本文作者创新点:根据当前电能表要求设计了仪表模型,程序上利用C语言函数指针实现类和对象;利用分层方式实现了通信协议栈,产品通过了DLMS测试认证。