电力远程监测系统的设计.doc

湖南工程学院应用技术学院毕业设计(论文)诚 信 承 诺 书本人慎重承诺和声明：所撰写的电力远程监测系统的设计是在指导老师的指导下自主完毕，文中所有引文或引用数据、图表均已注解说明来源，本人乐意为由此引起的后果承担责任。设计(论文)的研究成果归属学校所有。 学生(署名) 年 月 日 目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 引言11.2 我国电力远程监测系统的发展11.3 我国电力远程监测系统的现状21.4 电力远程监测系统的发展趋势31.4.1 基于三网合一的电力远程监测系统31.4.2 基于电网的电力远程监测系统31.4.3 基于移动通信网的电力远程监测系统3第2章 电力远程监测系统的设计52.1系统的构成52.2 系统的工作原理72.2.1 系统的工作过程72.2.2 主集中器上行信道72.2.3 主集中器下行信道92.2.4 从集中器下行信道102.2.5 变压器运营参数计算112.3 系统主站软件的模块化设计132.3.2 系统的MODEM通信软件设计152.3.3 系统的CAN总线通信软件设计152.3.4 系统的RS一485通信软件设计152.4 系统的重要功能162.4.1 主站点名功能162.4.2 远程监测功能162.4.2.1 配电变压器采集模块参数的远程监测功能162.4.2.2 配电变压器采集单元参数的远程监测功能172.4.2.3 低压用户(采集终端及用户表韶分)用电参数的监测功能172.4.3 虚拟仪器显示功能172.4.3.1指针式显示172.4.3.2 曲线显示18第 3 章 虚拟仪器开发平台193.1 LabVIEW概念193.2 LabVIEW的特点203.3 LabVIEW的组成部分213.4 基于LabVIEW的虚拟仪器设计方法213.5 在VB中嵌入LabVIEW软件的方法223.6 LabVIEW的串行通信功能23第4章 电力远程监测结果的虚拟化解决244.1 概述244.2 系统测量数据结果的虚拟化显示254.3 系统测量曲线结果的虚拟化显示26电力远程监测系统的设计摘要：电力远程监测，就是应用通信技术对远方的运营设备进行监视和控制，以实现远程测量、远程信号传输、远程控制和调节等多项功能。电力远程监测是近年来得到迅速发展并受到电力系统有关运营、管理、科研等部门工程技术人员日益关注的一个新的研究领域，是目前国际上的一个研究热点。它的发展和采用，对电力系统的安全运营具有重要意义，具有明显的经济效益和社会效益。随着传感器技术、计算机技术、通信技术、智能技术等相关领域技术的发展以及远程监测技术自身的发展，越来越多的新技术将在远程监测中得到应用。可以预见，远程监测将发展成为电力系统中不可或缺的一部分，远程监测技术自身也也许发展成为一个新的交叉学科。同时，电力远程监测也将是一个巨大的市场，对远程监测系统的开发研究也具有巨大的经济上的吸引力。本文以电力远程监测系统领域现阶段的技术为参考，重要就电力远程监测系统的具体功能实现与整体结构作了理论分析与设计，在整体结构上采用多层电路板，终端采用RS-485通讯接口、Modbus通信协议，来最终达成预期所要研究和设计的目的。关键词：电力系统，远程监测，虚拟仪器，LabVIEW The Design of Electric Power Remote Monitoring SystemAbstract：Power remote monitoring, is to distant application communication technology monitor and control operating equipment, in order to realize remote measure, remote signal transmission, remote control and adjusting etc multiple functions. Power remote monitoring is in recent years by rapid development and relevant operation and management power system, scientific research departments engineering and technical personnel of growing concern about a new research field, is currently a hot spot of research on international. Its development and adoption of power system security has an important meaning, and has obvious economic benefits and social benefits. As the sensor technology, computer technology, communication technology and intelligent technology related fields technology development and the development of remote monitoring technology itself more and more new technology will be applied in the remote monitoring. Can foresee, remote monitoring will become an indispensable part of power system, remote monitoring technology itself may also become a new interdisciplinary. Meanwhile, power remote monitoring will also is a huge market for remote monitoring system, the development research also has huge economic attraction. Based on the current power remote monitoring system of technology for the reference field, and mainly power remote monitoring system of the specific function realization and the whole structure analysis and design, on the whole structure by using multi-level circuit boards, terminal on by RS - 485 communication interface, Modbus communication protocol, to finally reached the expected to research and design target. Keywords: Electric power systems; remote monitoring; master station ;LabVIEW; 第1章 绪论1.1 引言电力系统是一个复杂的系统，电力供应和生产昼夜不息，变化频繁，运营状态复杂、信息量大。理论研究以及电力系统数年运营经验都表白，电力系统运营的安全与否与系统当时的运营状态有密切的关系，对于电力调度部门来说，假如能实时地全面掌握电力系统各部分的运营状态，进行远程监测，对保证系统的安全、稳定、经济运营无疑具有十分重要的意义。电力远程监测技术是将数据采集、远程传输和智能化信息解决应用于电能供用与管理系统中的一项综合性新技术。它以自动抄表技术为核心，具有速度快、精度高、实时性好、可直接与电力营业计算机联网等突出优点，从主线上克服了传统抄表模式的弊端，促进了电能管理的现代化发展。目前，美国、欧洲等发达国家已把自动抄表技术及电能质量的远程监测技术广泛应用于配电管理。我国对此技术的研究与应用起步较晚，但发展迅速。随着电力市场管理改革的不断进一步，对电力远程监测技术的研究必将成为热点与方向。1.2 我国电力远程监测系统的发展一直以来我国电力部门对用户用电量的抄收采用人工方式，不可避免地存在：记录数据不准确，数据在时间上离散性大、准确度低，无法真实反映用户用电情况；操作难以规范化，导致不明损失增长；数据采集不及时，无法有效监控，漏抄或偷逃电费的现象严重。随着国民经济的发展，用户对电能质量的规定也愈来愈高，传统的管理模式不能适应用户的规定。国家电力公司提出了“一户一表、集中抄表、服务到户、收费与银行联网”的规定，电力公司对城乡居民住宅实行一户一表工程。一户一表的实行给电力公司增长了大量的工作量，一个中档城市户表数可达数十万台之多。除配电线路改造外，更有大量的抄表收费工作。这种变化暴露出了常规抄表方法越来越多的质量和效率问题：错抄、漏抄、估抄。这些问题仅靠增长抄表人员，延长抄表时间，增长抄表次数，不仅无济于问题的解决，反而会导致整个供电部门成本上升，效益下降，管理混乱，不利于系统的健康稳定发展。电力远程监测技术正是在这种形势下应运而生了。电力远程监测技术集计算机技术、通信技术、用电及计量技术于一体，可以缓解抄表人员的劳动强度、减少人为因素导致的抄表误差、快速记录低压实时线损等等”3。因此，基于自动抄表技术的电力远程监测系统是提高电力营业管理自动化水平的一项重要技术手段。电力系统力求达成最经济的能源消耗和最有效的运营管理，以最合理、便宜的价格向用户供电。电力远程监测系统实现了对配电变压器参数及居民用户用电量的自动抄收，不仅可以方便广大用户、提高供电公司的服务质量、树立电力公司的良好形象，并且可以实行电力公司的减员增效、减少用电成本，同时对于加强用电管理、防止国家电力资源的大量流失、杜绝贪污腐败现象都具有积极的意义。为此，近年来不少科研、生产部门在吸取国外先进技术的基础上，在电力部门的指导、配合下，研制生产了不同方式的台区变压器远程监测系统和低压用户集中抄表系统。这些系统的实行给供电公司和广大用户提供了简捷、准确的监测方式和收缴电费手段，抄录数据准确，同时也给用电管理、分析、监察、线损计算提供了有效依据，提高了用电管理水平。1.3 我国电力远程监测系统的现状随着电力公司的快速增长及两网改造工作的全面进一步，我国电力远程监测技术得到了迅速的发展。据不完全记录，全国从事电力远程监测系统生产和研制的单位已有100余家，国家知识产权局受理的自动抄表系统的专利已有200多项。在产品开发方面，通过有关科研、生产、使用单位数年的艰苦努力，已经基本达成了实用化水平，并形成了多种自动抄表方式并存的格局。主站系统结构己从单机、双机系统发展到网络，操作系统已从DOS发展到Windows9598NT，系统功能也从单纯的抄表功能发展到具有实时线损、远程控制、计费及银行联网等功能，有的系统还可以通过实时用电记录监测用户偷电行为。上行信道也从单一的电话拨号方式发展到多种通信方式(电话、无线、专线等)混合应用的局面。下行信道也从485总线方式发展到载波方式，终端采集和传输产品也呈现了多样化的局面，产品涉及总线采集器集中器、载波采集器集中器、单表载波模块、单表集中器等多种类型。为进一步完善配网自动化系统，加强与低压用户集中抄表系统数据、负控数据以及地调数据之间的联系，减少线损，减少事故发生，对公用配电变压器和低压用户进行监测、记录、分析就显得非常重要。另一方面，配网自动化系统的通信系统曰臻完善，也为公用配电变压器的远程监测、控制提供了有利条件。再者，为了加强对供电质量的实时监测、窃电的实时分析和线损的实时计算、考核，减少现场数据测量的人力和时间浪费，提高供电质量，增长供电总量，减少社会生产连带损失，实现公用配电变压器的远程自动监测管理势在必行。1.4 电力远程监测系统的发展趋势在计算机技术、微电子技术和网络化技术的迅速发展下，电力远程监测系统的方案将会层出不穷。其重要的发展方向有基于三网合一、电网、以及移动通信网的电力远程监测系统。1.4.1 基于三网合一的电力远程监测系统三网合一是将通信广播电视、电信业务和多媒体传输等多种信息服务纳入计算机网络，统一规划建立一个宽频带、大容量、高速率的公用信息网络。三网合一的明显优势是价格低廉、信道容量大以及信号质量优良。基于三网合一的电力远程监测系统的整体采用星型结构，它是以安装在供电局管理中心的系统工作站为中心，以发散的形式通过三合一网与分散于个客户的抄表器相连接，形成1对N的连接形式。其中管理中心的系统工作站通过网卡与一台互换机相连，抄表器借助于机顶盒连入HFC网，通过上行信道将电表数据上传到管理中心。1.4.2 基于电网的电力远程监测系统近年来，信号解决技术、通信技术的进步，使得低压电力载波通信得到了迅速发展。再加上智能化社区的建设，家庭智能化网络的兴起和电力部门用电、配电管理的智能化、自动化和科学化管理需求等都会为载波通信提供了广阔的发展市场。低压电力载波通信的历史可追溯到很远，但低压电力载波通信相比高压电力载波通信还不太成熟。其重要因素是低压电力线路的数学模型是时变的、随机的，很难建立统一的数学模型。特别是线路上的宽带噪声污染使通信的误码率大大增长。为了克制噪声，目前重要采用扩频通信技术。这种芯片已有很多公司推出，但仍然存在种种问题(重要是通信距离和稳定性)。尽管这样，由于低压电力载波通信的强大优势(电所到，网所达)，致使低压电力载波通信仍然保持强劲的发展势头。1.4.3 基于移动通信网的电力远程监测系统目前蜂窝移动无线网(GSM)覆盖面几乎遍及全国，因此构建这种电力远程监测系统时，完全可以运用现成的GSM无线网络而不必重新建设新的基站。基于移动无线网络的电力远程监测系统必须在管理中心和集中器中加装无线通信模块，由于这种无线通信模块(其实就是无键盘、无显示屏的手机)结构简朴，控制容易，所以运用它的RS一232标准接口很容易和单片机连接在一起，构造出一个可运用标准Haysc AT命令机驱动控制的、具有无线收发功能的集中器。在移动无线网络的电力远程监测系统中，用电管理中心与各个集中器都装有这种无线通信模块，它们之间的通信是通过拨号接入GSM网，以短消息SMS的模式进行上传数据、下达命令的。短消息SMS的工作机制类似于Internet网上的电子邮件Email，当无线信道发生拥塞时，短消息SMS的信道延时是不可预测的，这是它的致命弱点。由于现阶段其价格偏高(批量购买WAVECOM无线通信模块约700元人民币)，所以只能用于抄表系统的上层。随着技术的进步，大批量的生产，到一定的时候也有望用于下层的通信。基于移动无线网络的电力远程监测系统是一种很有潜力的抄表方案，其特点是不许重新组网，方案无需变更就可以推广到不同地区使用。这种无线通信模块目前国外各大公司MOTOROLA、WAVECOM、NOKIA等都有相应类型的模块，它重要用于GPS定位系统中的移动通信。第2章 电力远程监测系统的设计2.1系统的构成基于VB与LabView的电力远程监测管理系统是一个三级分布式检测系统，重要由主站、集中器、采集单元、通信信道、采集终端等5部分组成，如图1所示。系统信道涉及电话线、CAN(Controller Area Network，即控制器局域网)总线和RS一485总线。采用电话线拨号方式，通过MODEM的调制和解调功能，可以及时、方便地进行系统的远程信息传输，与主集中器实现信息互换；每台主集中器通过CAN总线，可以管理10 km内安放在各配电变压器附近的从集中器；从集中器通过RS一485总线，管理变压器采集单元和低压居民住户采集终端；每个采集终端可以实现116户居民用户的电量采集与采集信息传输。主站MODEM n电话线电话线CAN总线MODEM公用电话网MODEM 1主集中器从集中器 1从集中器 n采集终端采集终端居民用户居民用户采集单元有功模块采集单元有功模块配电变压器 图1 电力远程监测系统结构图(1)主站主站（Master Station)主站指管理站PC机，它通过电话线信道采集来自 集中器的数据信息，并将这些数据信息进行解决和管理。主站是公用配电变压器 远程监测系统的核心，完毕低压配电变压器实时监测和低压用户远程抄表后的信 息分析与解决，完毕监测信息输出、报警、诗制等功能。通过主站计算机操作，用电管理入员可以随时获取所需要的各种数据和信息。计算机主站是系统最重要的人机界面。(2)集中器集中器（Concentrator) 一集中器是指收集各采集终端、或采集单元、采集模块（或多功能电能表的数据，并进行解决储存，同时能和主站或手持单元进 行数据互换的设备。集中器的作用是对配变数据、低压用户参数进行采集，并完 成下行信道与上行信道的转换。集中器缓存本区所有台变单元过去异端时间的测 量数据，并等待接受主站命令。同时，集中器还要完毕主姑对采集终端、测量终 端的随机测量与控制命令传输。在本系统中，集中器分为主集中器和从集中器， 主、从集中器在结构和功能上没有本质区别，它们均带有RS-485总线以构成底层 通信系统，只是主集中器比从集中器多了 MODEM通信功能。(3)采集单元采集单元（Acquisition Unit) 一是指实时采集台区变压器电能质量参数（如 电压、电流、功率因数、变压器油温等）的设备。采集单元一般安装在台区变压 器附近，其输入信号是变压器副边，即低压侧的三相电压信号、四线电流信号及 变压器油温信号等采集单元带有RS-4&5通信接口，集中器可随时对其进行数据 的采集和命令的发布。采集单元完毕对台区变压器的实时监测功能。采集模块（Acquisition Module)采集模块是指用于采集单个用户电能表 电能量信息，并将它解决后通过信道将数据传送到上一级设备（中级器或集中器） 的专用模块，采集模块与采集单元一起，均被安装在台区变压器附近。在本系统 中，采集模块分为无功模块和有功模块，它们分别监测台区的总无功电量和总有 功电量。(4)通信信道通信信道一一信号（数据）传输的媒体，如无线电、电力线、电话线等。在 该系统中，通信信道重要是公用电话网、CAN现场总线、RS-485总线。(5)采集终端采集终端（AcquisitionTerminal)采集终端是指用于采集多个客户电能表电能量信息，并经解决后通过信道将数据传送到系统上一级（中继器或集中器）的设备。采集终端用于采集各终端表的观测信息，并传输给集中器。在本系统中，采集终端安装在居民区，通过导线连接若干个（116个）居民用户表（脉冲表）,进行脉冲数累加和存储。采集终端的核心是单片机，具有一个与集中器相连接的 RS-485 通信接口。2.2 系统的工作原理2.2.1 系统的工作过程参见图1系统初次上电时，应先进行系统的配置状态检查：主站计算机发 送点名命令，查询从集中器（CAN节点）个数、采集模块个数和采集终端个数，并根据集中器安顿情况和采集终端安装情况自动生成系统网络拓扑图。之后，系统即可依据主站命令，进入正常的监测、管理状态。2.2.2 主集中器上行信道电力远程监测管理系统以安装在供电局的主站为中心，以发散的形式通过电话线与各台变区域带MODEM的集中器(该集中器被称为主集中器,不带MODEM 的则被称为从集中器）相连，形成1对N的连接方式，因此，主集中器的上行信 道就是模拟电话线。运用电话网信道进行通信，只需在主集中器和主站两端各加 装一个MODEM即可实现，这是由于计算机所能解决的数字信号一般不能直接进 入电话线网络，而必须通过这个中间设备MODEM来完毕信号的转换工作。 MODEM即调制解调器，它是Modulator (调制器）与Demodulator (解调器） 的简称，是最重要的串口通信设备之一。MODEM重要实现数字信号到模拟信, (调制）或模拟信号到数字信号（解调）的转换，这种信号转换工作重要由MODEM 设备上的DSP数字解决芯片来完毕。MODEM和计算机RS-232的接口连线如图 2 所示。23456782021DTEDCEMODEM或其他的DCETXD，发送数据RXD，接受数据RTS，请求发送CTS，清除发送DSR,DCE准备就绪SG，信号DCD，载波检测DTR，DTE准备就绪RI，振铃指示图2 MODEM与RS-232接口的连线图中的DTE(DataTcrminalEquipment，数据通信设备)是用于发送和接受数据的设备，在这里指主站计算机；DCE(Data Communications Equipment，数据通信设备)是用来连接DTE与通信网络的设备，在这里指MODEM。主站计算机端的MODEM从主站串行接受数据，通过调制，将该数字信号转换为模拟信号，通过电话线网络传送到主集中器端的MODEM。主集中器端的MODEM再将这种模拟信号进行解调，然后予以接受。通过MODEM进行调制与解调的过程如图3 所示。MODEMMODEMDTEDTE数字信号数字信号模拟信号图3 MODEM 调制及解调过程和其他通信标准同样，MODEM通信也有一套自己的规则和标准，这套规则和标准就是AT命令集。AT是Attention(“引起注意”)的缩写，所有的MODEM命令都由这个特定的AT命令前缀开始，再以一个单字符的命令结束标志(回车符)结尾。在本系统中，当MODEM处在命令状态时，主站计算机发送的AT拨号命令为：“”ATEOQOS37=5S8=14DT”&PhoneNo&vbCr”。其中： 。“EO”表达在命令状态下关闭AT的回显功能；“QO”表达MODEM要返回结果码(“OK”等)给接受端DTE：“S37”、“S8”均是s寄存器中的一种，其中“$37”寄存器拟定两个MODEM之间建立连接的通信速率；而“S8”描述逗号拨号修饰符的暂停时间，即当MODEM在拨号过程中碰到逗号时应暂停的时间；“D”表达MODEM进入摘机状态准备拨号呼喊，“DT”则表达进入音频拨号方式(T为音频、P为脉冲方式)；“PhoneNo”某用户电话号码：“vbCr”回车符。2.2.3 主集中器下行信道电力远程监测管理系统的主、从集中器之间通过CAN总线相连，因此，主集中器的下行信道就是CAN总线，而CAN总线节点便是从集中器节点。从集中器节点经系统上电初始化后便具有不同的节点地址，并且该地址可以动态改变。在实际运营过程中，主集中器收到主站的命令或数据后，便将该命令或数据通过CAN通信信道传送给CAN节点从集中器；然后，从集中器再将该命令或数据下传到其底层的RS485总线，并进行相关操作。CAN(Controller Area Network-控制器局域网)是目前较为流行的一种现场总线技术，也是种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络。CAN总线具有以下几个重要特点：(I)报文以短帧传送，标记符连同RTR位共同规定了报文的优先权(其中标记符的高7位不能全为1)，总线按优先权进行非破坏性仲裁。(2)CAN不分主从，以多主方式工作。其任意节点任何时刻都可向总线发送信息，各节点通过ACR、AMR进行报文滤波。(3)只要对的设立CAN控制器的一些寄存器(如位定期寄存器BTR0、BTRl，滤波寄存器ACR、AMR，输出寄存器OCR等)即可实现点对点、点对多点以及全局广播等几种通信方式。(4)CAN上某一节点通过发送远程帧可以申请其他节点的数据。由标记符的低三位DOII)2可以实现报文的拼接，其通信既方便又灵活。(5)CAN总线的通信波特率最高可达1Mbps，通信距离最远可达10km，其节点最多可达110个。本系统用到的CAN控制器是美国PHILIPS公司的SJAl000芯片。可以通过对SJAl000的位定期寄存器BTR0、BTRl进行设立来实现不同通信波特率的规定，CAN总线的通信波特率与通信距离有着密切的关系，一般来说，波特率越高，距离越短，反之亦然。主站计算机集中器主82C250,SJA100082C250，SJA1000集中器从 n82C250，SJA1000集中器从1图 4 CAN总线的构成框图120120在具体通信中我们使用了SJAl000的增强工作模式，这种工作模式优点很多，如可以进行双滤波方式通信、通信的可靠性很高、不易犯错等等，其中双滤波通信方式是本系统最重要的用法。要实现CAN总线增强模式的选择，只要设立SJAl000时钟寄存器的第7位一cDR位为“1”即可。图24所示为CAN总线在该系统中的构成框图，图中，PCA82C250为总线驱动器，它提供对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接受能力。2.2.4 从集中器下行信道当从集中器收到来自CAN总线上的命令或数据后，便将该命令或数据下传到其底层的RS-485总线，并进行其相关操作。因此RS-485总线便是从集中器的下行信道。建议性标准RS-485作为一种多点、差分数据传输的电气规范已成为业界应用最为广泛的标准通信接口之一。这种通信接121允许在简朴的一对双绞线上进行多点、双向通信，它所具有的噪声克制能力、数据传输速率、电缆长度及可靠性是其他标准无法比拟的。正由于如此。许多不同领域都采用RS-485作为数据传输链路，例如汽车电子、电信设备、局域网、蜂窝基站、工业控制、仪器仪表等等。这项标准得到广泛接受的此外个因素是它的通用性，RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自已的高层通信协议。EIA RS-485是CCITT标准化兼容的平衡式电气特性标准。该标准采用集成电路，在一对平衡的互连电缆上传送差分信号，接受端用差分接受器进行信号判决。这种接口具有克制共模干扰的能力，因此抗干扰性能很好，信号发送频率最高可达10MHz。在使用双绞线，信号速率小于100kbps时，传输距离可达1200km。RS485接口在一个通道上可进行半双工通信，所以只需两根导线便可双向通信，并可方便地构成一点对多点或多点之间的通信网络，一般使用双绞线作为网络总线。总线上挂接的节点个数因选用的接口驱动芯片而异，最多可接256个节点。RS-485接口的重要标准如下：(1)传输方式：差分(2)传输介质：双绞线(3)标准节点数：32 (4)共模电压范围：-7V+12V(5)差分输入范围：-7V+12V(6)接受器灵敏度：200mV(7)接受器输入阻抗：12K(8)网络拓扑结构：总线型2.2.5 变压器运营参数计算在本系统中，从集中器硬件传送来的三相电压和四线电流都是平均值，而计算机只能显示参数的有效值，因此，必须要进行平均值到有效值的转换。下面以电压为例，介绍这种转换方法。电流有效值的转换与其类似。设定U为电压的平均值，u为瞬时值，Uav为有效值，Um为电压信峰值，T为电压信号的周期。对于一个周期信号来说，电压u的有效值就是其均方根值，即 (2.2)此外我们知道，在实践中用到的电压平均值的计算公式为 .(2.3)而对于一个周期正弦电压信号，由于 .(2.4)因此，将2.3式与2.4式代入2.2式，可得电压的平均值Uav为 它相称于正弦电压经全波整流后的平均值(如图 5 所示)，这是由于取电压的绝对值相称于把负半周的电压值变为相应的正值。图 5 正弦电压的平均值由2.4式，可知因此，通常将称为波形因素，用字母k表达。故而，将从集中器测得的电压、电流的平均值转换为有效值进行显示时，只要给平均值乘以波形因素k即可。2.3 系统主站软件的模块化设计本系统主站采甩的是模块化的设计方法。模块是数据说明、可执行语句等程序对象的集合，模块化就是把一个完整的程序提成若干个小块，其中每个小块完毕一个子功能，而把这些小块集合起来组成一个整体，就可以实现系统的整体功能，以满足系统的需要。模块化设计满足了人们可以轻松管理复杂的大型系统的需要，它是软件应具有的唯一属性。假如一个大型程序仅由一个模块组成，那么它将很难被人所理解。下面根据人类解决问题的一般规律，论证这个结论，从而得出模块化设计思想的重要性。假设函数C(x)表达问题x的复杂限度，函数E(x)表达解决x需要的工作量(时间)。那么对于两个问题P1和P2来说，假如P1问题比P2闯题复杂，即： 那么 即在P1上花费的时间将大于在P2上花费的时间。同时，根据人类解决问题的经验，可以得到另一个有趣的规律，即： 也就是说，假如一个问题由P1和P2组合而成，那么该问题的复杂限度大于分别考虑每个问题时的复杂限度之和。显然，解决问题所需的工作量： 不等式(210)说明，假如把一个复杂问题分解成许多容易解决的小问题，那么这个复杂问题也就容易解决了。这就是模块化的设计思想。电力远程监测管理系统是一个复杂的大型系统，运用模块化的思想设计系统软件，可以使程序容易设计、阅读和理解，软件结构非常清楚，调试容易，可修改性强。2.3.1 主站的串口通信软件设计主站PC机中一般都有两个RS一232串行通讯口，该口完毕串行数据转换和串行数据接受、发送任务，采用RS一232通信标准，其结构和使用都很简朴。而主站系统软件VB的MSComm控件提供了事件驱动和查询方式两种方法实现串口通信。其中：事件驱动是解决串行端口交互作用的一种非常有效的方法；而查询方式是通过MSComm控件间接调用API函数，充足运用系统已有的ActiveX控件实现快速开发正是VB的优点之一；两种方法都能实现串口通信和数据信息的传输。主站串口发送数据信息的程序如下：Dim bytSend()aS Byte，varTemp as Variant定义变量；将待发送数据存入bytSend( )数组MSComml.CommPort=l使用COMl口MSComml.Settings=“9600，N，8，1”9600波特，无奇偶校验，8位数据，1位停止位。If Not MSComm 1 Portopen then打开串口MSComml.Portopen =TrueEndifvarTemp=bytsend运用varTemp为中介MSCommlOutBufferCount=0-清除发送缓冲区MSCommlOutput=varTemp发送打包后的数据；其他解决MSCommlPortopen=False2.3.2 系统的MODEM通信软件设计电力远程监测管理系统以安装在供电局的主站为中心，以发散的形式通过电话线与各台变区域带MODEM的集中器相连，形成1对N的连接方式，主站与主集中器运用电话网信道进行通信。由于计算机所能解决的数字信号一般不能直接进入电话线网络，所以要在主站与主集中器两端各加装一个MODEM，MODE把主站或主集中器输出的数字信号调制成模拟信号。通过电话线网络发送到接受端，接受端的调制解调器再将模拟信号解调成数字信号，接受端解决收到的数字信号。因此，MODEM通信重要是下传主站的命令或上传集中器监测信息，完毕系统主集中器与主站之间的通信，电话线是主集中器的上行信道。2.3.3 系统的CAN总线通信软件设计电力远程监测管理系统的CAN总线是主集中器的下行信道，主集中器与从集中器通过CAN总线相连，主从集中器在结构和功能上没有本质区别，均带有RS一485总线以构成底层通信系统，只是主集中器比从集中器多了MODEM通信功能。而CAN总线节点便是从集中器节点。从集中器经系统上电初始化后便具有不同的节点地址，并且该地址可以动态改变。在实际运营过程中，主集中器收到主站的命令或数据后，便将该命令或数据通过CAN通信信道传送给CAN节点；然后，从集中器再将该命令或数据下传到其底层的RS485总线，并进行相关操作。点名、抄表、设立和广播冻结等四大通信模块，命令格式相同，由于各自执行的命令号不同，所以能实现不同的功能。2.3.4 系统的RS一485通信软件设计当从集中器收到来自CAN总线的命令或数据后，便将该命令或数据下传到其底层的RS485总线，并进行其相关操作。因此RS一485总线便是从集中器的下行信道。(1)系统的RS一485通信底层RS一485总线接口地址可动态改变。RS485总线接口实现了采集单元、采集模块、采集终端的互连。采集单元、采集模块和采集终端都有不同的地址，以实现多机通信。RS485总线通信的发起者和结束者都是主集中器或从集中器。通信时，集中器把收到的命令或数据(含地址信息)发送到总线上，总线上的485从机进入通信中断后，先进行地址判别，若收到的地址信息与本机地址相同，则进行相关的操作；若不相同，则退出中断。(2)动态链接库DLLVB是一种解释执行的程序设计语言