《基于RFID的电力参数测量控制模块的设计与实现》-工学论文，计算机论文-论文范文参考-科学狗论文网

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基于RFID的电力参数测量控制模块的设计与实现

范文

许坤伦　傅扬烈

摘要：随着科学技术与社会体系的不断发展对电能的使用将越来越细化，因此电能的安全监管任务将会面临严峻的考验和挑战，更加完善的设计方法会不断地提高电能的使用安全。基于RFID的电力参数测量控制模块的设计与实现对传统的用电方式进行了改进，加入了更加人性化的设计思想，通过实践证明设计成果完成了预期的功能实现，降低了安全事故的发生几率。

关键词：电能；安全监管；设计

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）22-0227-02

随着时代变迁和科技不断发展，电能的使用渗入到我们身边，围绕着这种能量前进。对电能的高度依赖使得它对我们自身威胁逐渐加大，需要一种有效且安全的方法代替我们管理电能使用并降低不良操作所带来的风险，以便统一管理，以此设计了一款基于RFID的电力参数测量控制模块。本文主要描述成果使用的技术和设计思想，介绍设计过程。

1设计实现

1.1技术原理

成果设计使用到RFID技术，它是一种信息识别技术，技术本质是一种特殊波段输送结构，由制作工艺简单的部件组成，它能实现与预设物体交互，通过靠近或接触方式完成对信息的采集，然后将信息加以利用，以此使用方式可以扩展完成更多功能。RFID实现载体分别为标签和阅读器。

（1）标签

由耦合元件与芯片组成。具有特定编译序列。它的特点是与阅读器相接触时，产生足以支持芯片运行的感应电流，将芯片中序列号发送出去并被阅读器接收，以此达到和目标对象交互的作用。天线线圈是标签交互元件，作用在于发送芯片中ID序列。

（2）阅读器

由多种元件构成，它可获取来自标签发送的信息。根据功率最远可以读取最远1500米的标签；阅读器通过RS232或RS485和主机连接；能够处理多个标签，各种机制的实现，确保接受序列不会被破坏。抗噪音和防干扰。

（3）运行方式

标签触碰到阅读器发出的磁场区域，标签线圈产生感应能量，芯片获得能量，开始运行。在内置发送线圈协同配合下将ID序列传输出去。调节器获取线圈接收到的波段讯号。对波段讯号进行处理。后台进行序列的调整。处理数据在预先设计的正确机制中通过，判断其对等和时效性，针对相应设定做出相关措施和举动，发出设定动作指令让其控制元件执行动作。

1.2总体结构

根据成果实现功能进行分析，以RFID部件作为一个信息出发点，信息传输的过程即为系统第一阶段运行过程，电力参数传感器作为另一个信息的出发点，信息传输的过程为系统第二阶段运行过程，在两个系统阶段来回切换，满足了系统最初设计思想成果的总体结构图如图1所示。

用户信息传输到处理模块，显示用户信息，对信息封装使其具有一定格式并发送到终端，终端回发控制指令通电；处理模块判断是否有电器使用，有使用时电力参数不断发送电力参数报文到处理模块，解析得到电力参数并显示，封装成报文并发送到终端，终端可以回发报文控制通电与断电，反之在设定时间之后断电，返回到初始刷卡系统状态。

2硬件需求

根据分析，设计所需硬件材料主要有ARM芯片板、RFID刷卡部件、电力参数测量传感器、继电器、LCD显示屏、串口線。

ARM芯片板作为系统运行核心平台，它将其余硬件材料整合到一起，同时协作完成需要执行的功能。RFID刷卡部件分为标签与阅读器，阅读器连接到芯片板，标签随身携带。电力参数测量传感器采用LT-111A交流计量模块，测量包括电压、电流、功率等电力参数。继电器嵌入ARM板，一端与传感器火线相连，另一端与插座火线连接。LCD显示屏为信息显示部件，选用LCD为了显示大量信息量（图片显示、文字显示），而LED显示信息量小，不能满足需求。RS-232串口线为普遍的标准串口，由于ARM板上有接口，可直接连入ARM板上。

3功能实现

功能实现分为两部分，一部分为用户信息读取并识别；另一部分为用电状态切换。

3.1用户信息的读取并识别

此模块需要通过RFID部件读取信息，将信息显示在LCD，之后发送到电脑终端，识别是否有用电权限，根据权限开电或保持断电。

执行函数：reader（）；第一阶段。

ID处理函数：dealWith（）；对刷卡部件传送的数据进行解析，除去无价值数据，ASII转换，将从左到右每3个字节以百十个位格式加在一起，得到有读取价值的数据。

串口初始化函数：tty_init（）；打开特定设备文件设置波特率、数据位、停止位和校验位。

3.2用电状态的切换

模块在通电后读取电器使用信息并显示在LCD，之后与继电器状态发送到电脑终端，回发指令控制开电或关电，在无电流通过时，一定时间后断电，返回到刷卡系统状态。

主执行函数：result（n；运行第二阶段。

参数显示函数：complicated（）；在特定LCD屏幕位置显示电力参数。

电子参数读取函数：receive_sendl（）；串行口读取从传感器传送的电力参数。传感器是以串行口传输，数据读取需要打开对应串行口设备文件，获取传感器传送的电力参数。

电子参数解析函数：disPoseData（）；根据传感器手册，以寄存器说明为依据，电力参数对应字节进行移位并除以对应除数得到有读取价值数据。

传送数据函数：comsend（）；从传感器上获取电力参数通过串行口传送到电脑端，存储数据到数据库用于其他前端软件使用。

控制继电器函数：relay（）；根据当前用电状态，向继电器设备文件写人指令。写入0时，打开继电器，通电；写入1时，关闭继电器，断电。

3.3报文格式

起始校验和终止校验作为报文是否完整的依据，数据位4个字节，作为信息识别依据。格式如表1所示。

开头四个字节为报文的校验依据，剩余字节为有效的电力参数。以实例报文01030C573C00160002000000200

10198为例。57 3c为电压；00 16为电流；00 02为功率；0000 00 20为电能；01 98为功率因素。格式如表2所示。

表2电力参数报文格式

报文发送到电脑，起始和终止校验为报文判断依据；分割校验分离传送内容；电力参数包括电压、电流、功率、电能和功率因素，继电器状态为00和01，分别是打开和关闭。格式如表3所示。

4结束语

基于RFID的电力参数测量控制模块例如在实验室的运用，实验室统一管理得到加强，提高了实验室运作效率和人员管理效率。本文充分运用了RIFD技术实现对人员信息识别，结合信号量机制设计思想实现对不同用电状态安全响应机制，通过模块化代码编写，提高代码可读性。解决了实验室安全管理问题，防止使用者不当用电操作带来安全事故。

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