电能计量带电核查仪系统的设计

摘要：基于完成对10 kV及10 kV以上带电设备的核查、探伤和数据采集的目的，设计开发以S3C2440处理器为核心的电能计量带电核查仪系统，该系统包括PC机客户端软件部分和电能计量带电核查仪设备部分，通过PC机客户端软件可以经无线WIFI网络实现对电能计量带电核查仪设备控制操作。实验结果表明，系统工作稳定，可顺利实现对带电设备的核查、探伤和数据采集等功能，达到设计目的。

随着我国经济的迅速发展，大规模工业用电和商业用电需求快速增长。我国城乡普遍使用的国家电压标准10 kV及以上的高压供电系统，出于对供电可靠性及变损的考虑，10KV及以上的工业供电多数采用高压供电高压计量(简称高供高计)的计量方式。但是对现有的计量装置核查时，为了保障现场操作人员的安全，需要断电后才能对高供高计进行检查和数据读取，这给用户的正常用电造成了很大不便。由于受高供高计设备带高压电的特殊性和困难性的影响，目前国内对高供高计设备的检测设备还很少，但市场很需要。

电能计量带电核查仪系统主要用于对10 kV及10 kV以上带电设备的核查、探伤和数据采集。具有采集高供高计电力设备的各方位外观图像信息，可以很方便在计算机或笔记本电脑上观测高压设备的具体情况，为设备探伤和识别提供依据;具有电力设备信息条码的扫描阅读功能，能在任意方向读取高供高计设备的条码信息，为设备识别验证提供依据;具有红外通信模块，可快捷、可靠的采集高供高计电能表的数据信息电能，完成电能计量的数据统计和分析等工作。

1 系统总体设计

电能计量带电核查仪系统是根据对高供高计设备现场检测的需求设计的，主要由电能计量带电核查仪和电脑后台支持软件构成。其中电能计量带电核查仪具有图像视频采集压缩、条码信息采集、电表红外通讯数据采集和无线传输的功能。电脑后台支持软件经无线传输接收模块接收数据完成视频解压与呈现、条码身份的判别、电表数据的纪录和分析等工作。系统结构图如图1所示。

2 电能计量带电核查仪硬件实现

由于电能计量带电核查仪在功能上要集成图像的采集、条码扫描、远红外通讯和无线的传输功能，在结构设计上要求各部件按功能要求安装合理、结构紧凑，还要充分考虑在外壳的绝缘性和密封性的基础上减小设备的整体体积和重量等因素，特别是在图像的采集和压缩上的处理，图像无线传输处理要占用大量的时间。这些因素要求电能计量带电核查仪处理器的速度和无线传输速度要快，硬件架构相对简单，软件的实时性能好。因此，电能计量带电核查仪在设计时选用以S3C2440处理器为核心的硬件系统、以Windows CE嵌入式系统下的软件系统和采用Wi—Fi无线通讯方式。

电能计量带电核查仪的总体设计如图2所示。S3C2440ARM处理器、时钟电路、电源管理电路和MCP电路构成最小系统，使Windows CE嵌入式系统能够正常启动、运行，自动装载运行本系统应用程序。系统程序运行后初始化摄像头模块、条码扫描模块、红外通讯模块和Wi—Fi通讯模块，并通过Wi—Fi通讯模块与电脑后台支持软件建立连接。在收到执行命令后与各功能模块通讯，使各功能模块实时进行数据采集和传输，最后将采集的数据传送到后台支持软件中，供后台支持软件对数据分析和处理。

2.1 嵌入式处理器

S3C2440处理器芯片是Samsung公司开发的一款基于ARM920T内核的16/32位RISC嵌入式微处理器，其高性能、低功耗、接口丰富的特点能满足嵌入式系统的要求。

其主频400 MHz，处理器核心实现了MMU、AMBA、BUS、Harvard高速缓冲体系结构，具有独立的16 lB的指令Cache和数据Cache。集成SDR AM控制器、LCD控制器、4通道DMA、3通道UART接口、I2C总线接口、I2S总线接口、SD和MMC接口、触摸屏接口、8通道10位A/D控制器、2端口USB主机/1端口USB设备、4通道PWM定时器、1通道内部定时器/看门口定时器、最大支持4096x4096像素的像机接口、130个通用的I/O口、24通道的外部中断等功能，非常适合系统开发和手持设备的应用。

2.2 MCP存储模块

MCP(Multi-Chip-Package即多制层封装芯片)模块采用Hynix公司的H8ACOEHOBCR芯片，内部集成128MBNandFlash存储和64MB SDRAM存储，协助处理器加快运行速度，更高效地完成多任务。Flash模块用来存放系统引导程序、操作系统程序、本系统应用程序和其它在系统掉电后需要存储的用户数据和软件参数设置。SDRAM存储模块是系统的内存，用来存放系统及系统平台上运行软件执行的代码和变量，是系统启动后进行存取操作的存储器，具有读取和写入速度快的特点。

2.3 电源管理模块

电源管理模块将由