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交互接口的结构设计
交互接口为可插拔式接口,与居民用户电器设备提供的扩展接口构成一对公母接口。交互接口包含电源端子、电压端子、电流端子和通信端子4个部分。各部分的功能如下:1)电源端子为+5V、GND 2个端子,能够通过电器设备上扩展接口内相应端子从电器设备内部直接取电,为居民负荷交互控制装置供电。2)电压端子为V+、V- 2个端子,能够通过电器设备上扩展接口内相应端子从电器设备电源线上引入220V或380V电压信号。3)电流端子为I+、I- 2个端子,能够通过电器设备上扩展接口内相应端子从电器设备内引入经电流互感器转换输出的电流信号。4)通信端子为Rx、Tx 2个端子,能够通过电器设备上扩展接口内相应端子与电器设备的控制器连接,支持居民负荷交互控制装置与电器设备间信息交互。
2 软件设计
软件架构设计
居民负荷交互控制装置软件系统采用模块化结构设计,包括主控程序模块、电能计量模块、无线驱动模块、安全加密模块、电器设备控制模块、交互接口模块和数据存储模块等。各软件模块的功能如下:1)主控程序模块是软件系统的核心模块,协调其他软件功能模块的工作,通过判断系统标识和各模块程序的运行状态,控制各模块的运行顺序。2)电能计量模块用于测量家用电器的电能量数据,包括电压、电流、电量、有功功率、无功功率和功率因数等。3)无线驱动模块用于完成通信模块的初始化,通信总线读写,寄存器读写,设置数据包的发送、接收模式等功能。4)安全加密模块用于接受主控程序模块的请求,执行安全认证和数据加密、解密功能。5)电器设备控制模块用于将本地业务系统和远程业务系统的控制命令转换为适合电器设备识别的控制信号。6)交互接口模块用于管理控制交互接口的运行。7)数据存储模块可根据主控程序模块要求存储相关数据。上述软件模块在实现居民负荷交互控制装置的相关功能时,互相作用,形成一个有机的整体。
软件运行流程
居民负荷交互控制装置上电后,由主控程序模块进行系统初始化,包括对硬件接口、系统寄存器、定时器、系统标识参数等的初始化,系统初始化后进入主循环。居民负荷交互控制装置根据接收的来自本地或远程业务系统通信报文执行相关操作,同时根据自身产生的相关中断标志,如过载标志、事件标志、定时标志执行中断操作。装置上电后,首先检测自身状态,并通过相应的信号指示灯显示装置运行状态;然后通过通信模块监测相应的数据传输报文,如果接收到相应报文,便对报文进行分析处理;在此同时,装置按照预设的自我控制策略,判断与其连接的家电运行功率是否超限,如果超限,产生过载中断,由装置切断家电的电源或主动调整设备运行状态;另外,装置还判断是否接收到来自需求响应服务商的需求响应事件信号,如果收到相应事件信号,则结合装置内置的策略模型,处理该事件;另外,装置还能根据用户预设的相应管理策略,定时产生相应中断信号,控制装置完成相应动作。
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