(中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司 電網(wǎng)技術(shù)研究中心,廣州 510000)
移動(dòng)終端指的是可以移動(dòng)的計(jì)算機(jī)設(shè)備,現(xiàn)在比較普遍的筆記本、手機(jī)、平板電腦都是移動(dòng)終端。移動(dòng)終端包含大量信息,通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在移動(dòng)終端上錄入有效信息。由于智能設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)緊密相連,所以錄入的信息量極大,在錄入過(guò)程中很容易產(chǎn)生誤差,目前人們對(duì)信息的準(zhǔn)確性關(guān)注度越來(lái)越高,移動(dòng)終端包含大量用戶個(gè)人信息,配合移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)使用,能夠?yàn)榭蛻魩?lái)更為便捷的服務(wù)。移動(dòng)終端給人們帶來(lái)便利的同時(shí),也帶來(lái)了各種問(wèn)題,誤差信息的存在降低了人們使用移動(dòng)業(yè)務(wù)的安全性,如何對(duì)誤差進(jìn)行控制,確保移動(dòng)終端錄入的信息符合規(guī)范已經(jīng)成為人們廣泛關(guān)注的話題。絕大多數(shù)的移動(dòng)終端都是智能終端,因此在對(duì)其進(jìn)行控制時(shí),要分別從硬件和軟件兩個(gè)角度進(jìn)行考慮[1]。
基于上述問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)了一種新的移動(dòng)終端標(biāo)準(zhǔn)信息在線錄入誤差控制系統(tǒng),從硬件和軟件兩方面進(jìn)行強(qiáng)化,該系統(tǒng)能夠針對(duì)多類型的移動(dòng)終端誤差信息進(jìn)行有效控制,控制范圍廣、類型豐富,對(duì)客戶的信息有著很好的保護(hù)效果,令客戶使用起來(lái)更加放心。
從全局規(guī)劃的角度設(shè)定移動(dòng)終端標(biāo)準(zhǔn)信息在線錄入誤差控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu),在保證不影響錄入系統(tǒng)正常工作的同時(shí),完成數(shù)據(jù)的更新和共享,將所有移動(dòng)信息匯集到一起,降低誤差率。移動(dòng)終端標(biāo)準(zhǔn)信息在線錄入誤差控制系統(tǒng)硬件架構(gòu)圖如圖1所示。
圖1 移動(dòng)終端標(biāo)準(zhǔn)信息在線錄入誤差控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
觀察圖1可知,移動(dòng)終端標(biāo)準(zhǔn)信息在線錄入誤差控制系統(tǒng)硬件主要分為中心層和控制結(jié)果顯示層,中心層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和誤差信息的處理。結(jié)果顯示層主要負(fù)責(zé)將得到的結(jié)果顯示出來(lái),下面對(duì)硬件的采集器、處理器、存儲(chǔ)器和顯示器四個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)[2]。
采集器選用的采集芯片選用ADS7809采集芯片,能夠有效提高系統(tǒng)的采集精度。數(shù)據(jù)采集終端是由多個(gè)電能處理器所組成,可分為多種處理機(jī)制,分別是脈沖采集、電能前(后)期采集,模塊又分為三種,通訊處理模塊、電源模塊、征集管理模塊。采集器結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 采集器
圖2中設(shè)定的采集器被固定在電表箱中,能快速安裝配備的屏幕上。正面裝有指示燈與按鍵,下部裝有輸入輸出口,方便安裝點(diǎn)線,設(shè)計(jì)非常實(shí)用。ADS7809采集芯片能接受輸入的脈沖,采集模塊與電能前期處理模塊還可以接受開(kāi)關(guān)量的輸入。為防止數(shù)據(jù)丟失,采集器會(huì)自動(dòng)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)做前期處理,然后存到存儲(chǔ)器內(nèi),確保數(shù)據(jù)的完整性。采集器后期處理模塊安裝了兩條通訊接口,一是用于通訊,連接RH242通訊模塊,二是安裝RG287電子電能表,與采集器的前期處理模塊配合使用。后期處理模塊可以對(duì)前期處理模塊處理的數(shù)據(jù)做更新處理,從而成為新的數(shù)據(jù),即二次數(shù)據(jù),備份在POAM內(nèi)[3]。
ADS7809采集芯片耗能很低,即使斷電也可保證數(shù)據(jù)在一定時(shí)間內(nèi)不丟失。模塊采用非易失內(nèi)存器ERGM,能保存數(shù)據(jù)長(zhǎng)達(dá)5年,里面還保存了多個(gè)電流電壓比、電表實(shí)時(shí)數(shù)、采集器配置參數(shù)等,安全可靠。數(shù)據(jù)采集器的整機(jī)管理與后期處理模塊裝有顯示接口,用于連接顯示器,操作非常簡(jiǎn)單,中文界面、按鍵選擇、整機(jī)驅(qū)動(dòng),顯示的信息非常豐富,主要顯示各線路的電流電壓變比與自檢等信息。
采集器電路圖如圖3所示。
圖3 采集器電路圖
通訊處理模塊與后期處理模塊相連接,主要是通過(guò)BH334接口完成,負(fù)責(zé)接受模塊命令。它也是一個(gè)解調(diào)器,負(fù)責(zé)檢測(cè)通訊線路與中心模塊連接的狀態(tài),將接收到的信號(hào)解調(diào)成串行TCH信號(hào),發(fā)送到后期處理模塊,通訊處理模塊將送來(lái)的后期處理模塊命令轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)并輸入到電話線內(nèi),專用網(wǎng)與電話網(wǎng)負(fù)責(zé)將收到的信號(hào)送給主站。根據(jù)采集進(jìn)程,通訊處理模塊所做的相應(yīng)處理。電源模塊采用可自動(dòng)切換的雙電源設(shè)計(jì),保證數(shù)據(jù)順利采集,增加可靠性,能耗低于12 VA,效率高,且電壓適用范圍寬,采用了自恢復(fù)式GVUA保險(xiǎn)絲,免去了后期維護(hù),安全可靠。
處理器選用的是最新上市的Intel酷睿處理器,系統(tǒng)內(nèi)部安裝多個(gè)處理器來(lái)解決運(yùn)行問(wèn)題,加快運(yùn)營(yíng)速率。傳統(tǒng)的處理器性能有極限,高性能的處理器價(jià)格非常高昂,Intel酷睿處理器具有很高的性價(jià)比,可在計(jì)算機(jī)中重復(fù)安裝。處理器內(nèi)部擁有并行數(shù)據(jù)庫(kù),提高可用性、擴(kuò)充性、線性加速比,同時(shí)能夠?qū)⒍嗵幚砥鞯哪芰Τ浞值恼宫F(xiàn)出來(lái)。處理器電路圖如圖4所示。
圖4 處理器電路圖
為了優(yōu)化相應(yīng)時(shí)間和事務(wù)吞吐量,實(shí)施了多種并行高性能數(shù)據(jù)庫(kù)[4]。處理器并行系統(tǒng)分以下幾種:全對(duì)稱多處理系統(tǒng)、合群集機(jī)系統(tǒng)、大規(guī)模并行系統(tǒng)和比較特殊的混合系統(tǒng),合群集機(jī)系統(tǒng)為處理器的核心系統(tǒng),每個(gè)節(jié)點(diǎn)是一個(gè)MIC系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也相對(duì)的有三種,共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)、共享磁盤結(jié)構(gòu)、無(wú)共享資源結(jié)構(gòu)。共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)是通過(guò)共享數(shù)據(jù)庫(kù),完成交換數(shù)據(jù)與信息,并且每個(gè)處理器都有訪問(wèn)權(quán)限,是單TLC硬件平臺(tái)首選的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。
處理器內(nèi)部設(shè)有共享磁盤結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)內(nèi)部每一個(gè)磁盤數(shù)據(jù)有訪問(wèn)權(quán)限,確保資源的安全性。為了提高處理器的運(yùn)行效率,系統(tǒng)內(nèi)部安裝緩存器對(duì)各個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理控制,擁有多個(gè)BIMI。無(wú)共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可用多個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行命令,但必須將多個(gè)節(jié)點(diǎn)劃分在數(shù)據(jù)庫(kù)表上,并且要有內(nèi)存與磁盤,通過(guò)交換消息與數(shù)據(jù)的共享來(lái)執(zhí)行。該結(jié)構(gòu)是群集硬件最優(yōu)先運(yùn)行的并行數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。如果相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)并沒(méi)有映射在優(yōu)先運(yùn)行的硬件結(jié)構(gòu)平臺(tái)上,效率會(huì)大大降低,還可能會(huì)增加軟件進(jìn)行輔助運(yùn)行,因此處理器內(nèi)部必須要加入數(shù)據(jù)庫(kù)[5]。
存儲(chǔ)器選用的是型號(hào)為DDR31866存儲(chǔ)器,加大存儲(chǔ)容量。存儲(chǔ)器內(nèi)部芯片為JFC芯片,該芯片能執(zhí)行代碼。本文將普通單片機(jī)放到存儲(chǔ)器內(nèi),使單片機(jī)從CPU獲取數(shù)據(jù)與指令代碼,物理存儲(chǔ)單元和地址是相互對(duì)應(yīng)且不能改變的,JFC芯片較為復(fù)雜,它與普通的單片機(jī)存儲(chǔ)器地址不同,JFC芯片里的儲(chǔ)存單元地址可以根據(jù)自己的設(shè)定而變更,在每一次設(shè)置后,之前儲(chǔ)存單元對(duì)應(yīng)的地址換成另一個(gè)不同的地址,實(shí)現(xiàn)重新映射。用戶可見(jiàn)的部分區(qū)域被存儲(chǔ)器復(fù)位之后,將再次映射其它地址[6]。重新映射共包含兩種,BORT重新映射與異常中斷向量重新映射。BORT重新映射的FLASH為10KB ,為了考慮兼容性,在新產(chǎn)品中增加了FLASH容量。為了防止高端的BORT映射地址發(fā)生異常,從而改寫代碼,存儲(chǔ)器頂部的空間都是要留給BORT,等待重新映射。異常中斷向量映射指FLASH在外中斷向量表最低達(dá)到38字節(jié)。存儲(chǔ)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5所示。
圖5 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)
顯示器選用AOCQ27P1U顯示器,大大提高顯示結(jié)果的分辨率。AOCQ27P1U顯示器是一種2K顯示器,在LED屏幕上顯示控制結(jié)果,使用廣視角的顯示方式令客戶擁有更好的用戶體驗(yàn)。該顯示器的分辨率極好,可以達(dá)到1920×1080,動(dòng)態(tài)對(duì)比度高達(dá)5000萬(wàn):1,靜態(tài)對(duì)比度也能夠達(dá)到1000:1。該顯示器能夠顯示10.7億的顏色,顯示亮度為150 cd/m2,刷新率為120 Hz。選用D-sub作為視頻接口[7]。AOCQ27P1U顯示器對(duì)于電源的要求也很低,電源只要能夠持續(xù)輸出100 V以上的電壓,顯示器就能夠穩(wěn)定工作,支持HDCP模式,同時(shí)具備Clear Vision功能,有效提高畫面的清晰度,使畫面看起來(lái)更加銳利。以智能的方式操控,降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)約能源。
為移動(dòng)終端標(biāo)準(zhǔn)信息在線錄入誤差控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了軟件流程,流程圖如圖6所示。
圖6 移動(dòng)終端標(biāo)準(zhǔn)信息在線錄入誤差控制系統(tǒng)流程圖
分析圖6可知,誤差控制系統(tǒng)在控制移動(dòng)終端標(biāo)準(zhǔn)信息錄入誤差時(shí),選擇Linux作為軟件平臺(tái),通過(guò)多種方法處理測(cè)量值和參考值之間的差值。
第一步:標(biāo)準(zhǔn)信息采集。標(biāo)準(zhǔn)信息包括真實(shí)值和觀測(cè)值,采集器能夠?qū)φ鎸?shí)值和觀測(cè)值的差值進(jìn)行簡(jiǎn)要計(jì)算,并將誤差結(jié)果統(tǒng)計(jì)起來(lái)。在對(duì)信息量進(jìn)行計(jì)算、觀察時(shí)必然會(huì)出現(xiàn)某些錯(cuò)誤,或者會(huì)因?yàn)橐恍o(wú)法改變的因素造成誤差。測(cè)定值與真實(shí)值之間產(chǎn)生的誤差會(huì)對(duì)移動(dòng)終端標(biāo)準(zhǔn)信息的錄入造成很大影響,因此,必須要對(duì)每一個(gè)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素進(jìn)行采集。測(cè)量過(guò)程不會(huì)改變誤差大小,可以通過(guò)多次計(jì)算和反復(fù)實(shí)驗(yàn)采集誤差結(jié)果。
第二步:標(biāo)準(zhǔn)信息檢測(cè)。標(biāo)準(zhǔn)信息檢測(cè)是指檢測(cè)所有的采集信息,將內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)信息提煉出來(lái)。檢測(cè)時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型,將所有復(fù)雜抽象的問(wèn)題總結(jié)到數(shù)學(xué)模型中。數(shù)學(xué)模型并不能針對(duì)所有因素,因此在構(gòu)建該模型時(shí)要對(duì)某些因素進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。本文設(shè)計(jì)的處理器對(duì)于誤差檢測(cè)精度極高,最高能夠達(dá)到12位,雖然達(dá)不到極限運(yùn)算的效果,但是與準(zhǔn)確結(jié)果極為貼近[8]。
第三步:誤差檢測(cè)。在檢測(cè)出標(biāo)準(zhǔn)信息后,對(duì)移動(dòng)終端的錄入信息進(jìn)行檢測(cè),系統(tǒng)內(nèi)部擁有多個(gè)測(cè)量?jī)x器,每個(gè)測(cè)量?jī)x器都擁有獨(dú)特的規(guī)范和規(guī)程。一旦系統(tǒng)啟動(dòng)工作,多個(gè)儀器同時(shí)工作,能夠把誤差完全檢測(cè)出來(lái)。頻率變化和交換功率變化會(huì)影響檢測(cè)的時(shí)間和能量,導(dǎo)致誤差檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)偏差,這時(shí)候就需要進(jìn)行多次檢測(cè),選取平均值,確保檢測(cè)結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確。
第四步:誤差控制。誤差控制是控制系統(tǒng)的核心步驟。本文同時(shí)考慮了移動(dòng)終端標(biāo)準(zhǔn)信息錄入過(guò)程的頻率變化量和功率變化量,利用ACE手段修正能量誤差和時(shí)間誤差。系統(tǒng)內(nèi)部加入了MATLAB軟件,將軟件平臺(tái)分為雙區(qū)域和三區(qū)域,多次修正,提高控制效果。分區(qū)域控制與本地控制手段相結(jié)合,將處理時(shí)間分成多個(gè)周期,分周期、分階段控制,通過(guò)時(shí)間維度系統(tǒng)地看待問(wèn)題,使誤差控制效率能夠達(dá)到最佳。
第五步:控制結(jié)果顯示。移動(dòng)終端中的信息多樣,而且很容易出現(xiàn)變化,所以控制結(jié)果必須能夠?qū)崟r(shí)顯示,不斷更新。本文選用的液晶顯示器與多個(gè)硬件設(shè)備連接,同時(shí)接收和發(fā)送命令,完成數(shù)據(jù)信息的多次顯示,并及時(shí)更新顯示結(jié)果[9]。
為了檢測(cè)本文研究的移動(dòng)終端標(biāo)準(zhǔn)信息在線錄入誤差控制系統(tǒng)實(shí)際效果,與傳統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比,分析系統(tǒng)控制范圍。
設(shè)置實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下:設(shè)定系統(tǒng)的電源工作電壓為320 V,工作電流為300 A,工作頻率保持在180~200 Hz之間,系統(tǒng)允許的工作溫度為-40~50℃,最大消耗功率為3 000 W,系統(tǒng)內(nèi)部時(shí)鐘精度為2.58 s/d,設(shè)置的絕緣工頻耐壓為1 200 V,絕緣沖擊耐壓為14 kV,通訊協(xié)議為RS485通訊,接口方式為UAM.45,系統(tǒng)操作平臺(tái)為L(zhǎng)inux平臺(tái)。
根據(jù)上述參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),選用本文研究的誤差控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)誤差控制系統(tǒng),同時(shí)對(duì)多系統(tǒng)移動(dòng)終端標(biāo)準(zhǔn)信息的誤差進(jìn)行控制,分析控制范圍,根據(jù)結(jié)果對(duì)兩種系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析。得到的控制范圍測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。
(1)使用IOS系統(tǒng)的移動(dòng)終端控制范圍對(duì)比結(jié)果:
圖7 IOS系統(tǒng)移動(dòng)終端信息誤差控制范圍
(2)使用Android系統(tǒng)的移動(dòng)終端控制范圍對(duì)比結(jié)果:
圖8 Android系統(tǒng)移動(dòng)終端信息誤差控制范圍
在不同頻率下,誤差控制系統(tǒng)對(duì)于移動(dòng)終端標(biāo)準(zhǔn)信息在線錄入產(chǎn)生的誤差控制效果是不同的。觀察圖7和圖8可知,在頻率為25 Hz和180 Hz時(shí),誤差控制效果最佳,傳統(tǒng)系統(tǒng)可以達(dá)到82%,本文控制系統(tǒng)可以達(dá)到93%。鑒于IOS系統(tǒng)的復(fù)雜性,控制系統(tǒng)在控制IOS操控的移動(dòng)終端時(shí),控制效果要比控制Android操控的移動(dòng)終端時(shí)差,這種差異在傳統(tǒng)系統(tǒng)中展現(xiàn)的十分明顯。
對(duì)比上圖實(shí)驗(yàn)結(jié)果,當(dāng)頻率為50 Hz時(shí),傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)IOS移動(dòng)終端的誤差控制范圍僅為51%,對(duì)Android移動(dòng)終端的誤差控制范圍也只能達(dá)到62%,大量誤差信息難以得到控制。而本文研究的系統(tǒng)對(duì)IOS移動(dòng)終端的誤差控制范圍能夠達(dá)到76%,對(duì)Android移動(dòng)終端的誤差控制范圍也能達(dá)到83%,當(dāng)頻率為175 Hz時(shí),傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)IOS移動(dòng)終端和的Android移動(dòng)終端控制能力極差,對(duì)IOS移動(dòng)終端誤差控制范圍低至28%,對(duì)Android移動(dòng)終端的誤差控制范圍也只能達(dá)到35%,嚴(yán)重影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。而本文研究的系統(tǒng)對(duì)IOS移動(dòng)終端的誤差控制范圍為62%,對(duì)Android移動(dòng)終端的誤差控制范圍為74%,系統(tǒng)能夠維持正常工作。
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析,得到如下實(shí)驗(yàn)結(jié)論:
傳統(tǒng)的移動(dòng)終端標(biāo)準(zhǔn)信息在線錄入誤差控制系統(tǒng)對(duì)于誤差信息的控制能力很差,控制范圍小,而且很難對(duì)信息進(jìn)行及時(shí)處理。雖然傳統(tǒng)系統(tǒng)擁有控制的基本框架,但是難以滿足標(biāo)準(zhǔn)工作質(zhì)量的要求,同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部缺少對(duì)應(yīng)的管理和監(jiān)控模塊,在信息日益發(fā)達(dá)的今天,傳統(tǒng)系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足人們對(duì)信息的需要。本文研究的誤差控制系統(tǒng)以web方式建立基本框架,通過(guò)輔助模塊決策系統(tǒng)內(nèi)部全部信息。該控制系統(tǒng)結(jié)合了收集、存儲(chǔ)、傳遞、處理等多種工作,與中心模塊相連,實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)更新。標(biāo)準(zhǔn)化的管理方式使中心模塊能夠統(tǒng)一管理所有硬件信息,用戶端能夠根據(jù)客戶的要求及時(shí)作出決策。
目前移動(dòng)終端的管理系統(tǒng)越來(lái)越多,IOS系統(tǒng)、Android系統(tǒng)、Blackberry系統(tǒng)、Windows phone等多類型系統(tǒng)的出現(xiàn),為移動(dòng)終端信息誤差控制帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)雖然能夠進(jìn)行一定的控制,但是整體性差,僅能針對(duì)某一個(gè)系統(tǒng)做出較強(qiáng)的控制,難以進(jìn)行全面控制,本文研究的系統(tǒng)能夠同時(shí)控制各類系統(tǒng),控制范圍廣,用戶在使用不同操控系統(tǒng)時(shí),不需要多次切換。本文設(shè)定的誤差控制系統(tǒng)能夠在短時(shí)間內(nèi)對(duì)大量錄入信息誤差進(jìn)行控制,有效提高移動(dòng)終端錄入信息的工作效率,縮短工作時(shí)間,提升用戶體驗(yàn)。由于本文誤差控制系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)就能完成控制,所以外界信息很難侵入,即使外界信息入侵,該系統(tǒng)也能夠快速將其殺除,保障了用戶的使用安全。
綜上所述,本文設(shè)計(jì)的移動(dòng)終端標(biāo)準(zhǔn)信息在線錄入誤差控制系統(tǒng)能夠控制更大范圍的誤差,節(jié)省用戶時(shí)間,提高信息的準(zhǔn)確率。該系統(tǒng)具有很大的發(fā)展空間,更加值得推廣使用。
移動(dòng)終端設(shè)備與人們的生活、工作、學(xué)習(xí)結(jié)合的越來(lái)越緊密,已經(jīng)成為廣大群眾獲取信息的基本方式,對(duì)人們的生活帶來(lái)很大程度的影響。如何統(tǒng)一透明地管理移動(dòng)終端移動(dòng)終端正常工作的情況下,對(duì)在線錄入的信息誤差進(jìn)行控制,控制效果強(qiáng),控制能力好。
實(shí)際情況下,任何系統(tǒng)都不能實(shí)現(xiàn)完全控制,無(wú)法達(dá)成零誤差。本文設(shè)計(jì)的移動(dòng)終端控制系統(tǒng)雖然能夠在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上取得一定的進(jìn)步,但是想要達(dá)到對(duì)誤差的完全控制,還需要做出長(zhǎng)遠(yuǎn)的努力。