嵌入式系统在综合自动化中应用的研究——通信及人机界面部分

摘要

近年来，随着新型电力负荷迅速发展以及电力用户对电能质量要求不断提高，电能质量越来越成为供用电双方共同关心的问题。为了电力系统的安全运行、电力用户的安全用电、满足各种电力设备的要求，以及提高用电效率从而增加国民经济效益，改善电能质量势在必行。要解决电能质量问题，首先就需要建立电能质量各项指标的监测和分析系统， 并对其进行正确地检测、定位、评估和分类。 就目前而言，电能质量监测分析装置的设计通常采用以下方案，如以PC为核心，在对电能质量进行分析的同时，PC机自带的网络接口和硬盘可以实现所需功能，或者采用单片机来进行数据分析，同时扩展所需要的其它功能。以PC为核心的设计方案，系统价格昂贵，体积较大，不适合现场的实时监测。采用单片机设计方案，则由于单片机资源有限，而且其乘法运算速度慢，在运算量大的领域中就很难有所作为。 考虑到当今电子技术、计算机技术和网络技术的高速发展，而且现代嵌入式微处理器的发展也十分迅猛，使得高性能电能质量分析仪的实现成为可能。本文以ARM9和Linux为平台，配合上位机以Java软件编写人机界面、Web服务器等，构建一个高精度的电能质量监测系统。 本文对电能质量理论进行了分析阐述，并在谐波分析部分探讨了传统FFT算法与加窗插值FFT算法差异，并对其进行仿真结果分析对比。同时，本文采用ARM9和Linux为开发平台设计的电能质量监测系统，ARM试验版部分负责数据采集和数据处理，并通TCP/IP传输到上位机，而上位机部分使用Java Swing 编写了人机界面，JDBC开发数据库以及使用JSP和Servlet开发Web服务器。 总之，本文完成了一个相对新颖且完整的嵌入式电能质量监测系统的设计工作，具有一定的代表性和实用价值。