基于协议转换器的简单循环存储办法研究

0　引言

随着智能计量设备的广泛应用，智能终端的采集功能显得尤为方便、重要。集抄系统通过网络和供电局的电力营销系统（MIS）相连实现抄表收费一体化，对电力用户和公用配变考核计量点用电信息全面采集。

电力系统行业已经有一套比较完善、统一的采集设备，而水、气、热表的通信协议不统一，硬件通道不统一，在智能终端统一采集方面存在困难。在原电力系统三层架构的基础上增加一层采集设备协议转换器，兼容水、电、气、热各方面的差异，实现统一采集，节省成本。协议转换器作为中间采集设备，功能上需满足采集信息的准确性、时效性，能够存储数据，基于此类特点，本文提出一种基于flash的固定地址空间大小的简单循环存储办法，解决协议转换器采集、存储问题。

1　简单循环存储办法概述

智能终端采集设备通过协议转换器采集下挂能源表数据，从而实现四表数据统一采集。由于能源表（水、电、气、热表）在抄表波特率、采集方式的差异，需要协议转换器自身存储能源表的参数、数据等信息，本办法采用循环存储的方案，依据现场使用情况调整存储单元空间，更加方便灵活，不需要建立专门的数据库，对内存的依赖较小，大大节约了资源。

根据现场采集能源表的数量，确定固定的存储空间（一般定义为20k），一块能源表的数据相当于一个数据单元，数据单元定义为便于计算的大小，按照存储单元地址偏移量的方式进行记录；每存储一个数据单元之前，判断当前位置存储空间是否需要擦除；flash中分配的存储空间使用完毕时，将从空间的头部开始擦除，新的数据单元依次存储，这样循环使用固定空间位置依次存储。

2　简单循环存储办法的优缺点

该存储办法根据现场使用分配空间，节省并避免空间浪费，也避免了频繁擦除flash造成的flash使用寿命减少的问题；数据存储单元灵活性大，根据现场使用实际情况，灵活变化数据单元格式，也可以固定数据单元格式，固定数据单元大小，牺牲空间满足现场使用通用性。目前应用这类技术主要受使用设备可用flash存储空间的影响，有最大的存储容量限制；另外数据存储过程中没有备份，若使用出现异常，数据则无法恢复，当然这种情况出现的概率小，并且数据是实时更新的，出现这种bug时，只影响现场使用某一段时间的数据（一般是一天），此后仍按照之前的方式依次存储数据，对现场使用的影响不大。

3　简单循环存储办法的架构解析

3.1　数据存储结构

数据存储由存储位置和数据存储单元构成。数据存储单元根据现场能源表数据类型定义大小，空间addr2-addr1之间为数据存储区，一般定义其容量为20K，按照4K空间一个扇区，分为5个扇区，数据单元大小定义为2ⁿ字节，其数据结构如图1所示。

3.2　数据存储位置

存储位置表示下一数据单元存储的位置，大小定义为两字节，存储在E方中，使用时从E方中读取最新数据，变更时要重新写E方。索引匹配数据从该位置开始，查找匹配数据，并不是在整个存储区域内查找，而是根据现场实际使用，定义索引的范围，通过索引特定且唯一的数据源匹配数据，现在一般使用仪表地址作为数据源，仪表地址是唯一的。现场使用时，只有一种数据类型，不需要开辟多个存储空间，使用一个存储位置偏移量，存储方便、灵活。

3.3　数据存储结构

定义存储区大小为20k，一个扇区大小为4k，分为5个扇区。划分数据单元长度时，以整除的原则，保证每一个扇区结束时都能存储一个完整的数据单元。按照现场实际使用情况，一个数据单元包括仪表地址和数据内容。数据内容一般包括累计流量、当前时间、仪表状态等，数据内容根据现场使用仪表类型内容可进行扩展，表1表示一般情况下仪表数据内容。

表1　数据单元存储内容

（1）仪表地址：取数据时作为唯一的匹配源寻找数据单元，具有唯一性；

（2）抄读时间：指协议转换器抄读该仪表数据的时间记录，可作为判断数据有效依据；

（3）当前流量：仪表计量数据；

（4）仪表状态：仪表数据单元的一部分，可表示合闸、开闸、运行是否正常的记录；

（5）备用：内容初始化为ff，仪表类型不同，数据内容也不相同，备用部分可扩展使用，实现存储结构的通用性。

3.4　数据检索流程

获取数据从存储位置开始，查询采用倒序匹配地址进行，这样找到的数据为最新采集的数据。

3.5　数据存储流程

（1）获取存储位置，从E方中读取，判断存储位置位于扇区的头部，擦除当前扇区；不在扇区头部，从当前位置存储；

（2）存储数据，按照数据单元存储结构，将数据依次放入存储空间，同时更新存储位置并写入E方；

（3）数据删除，擦除整个存储区，初始化存储位置并写入E方。

4　简单循环存储办法的应用—档案存储

档案存储分为两个存储区域，即两个扇区，存储区内顺序存储。根据现场使用定义档案存储空间；档案参数一般包括有效标志、仪表地址、仪表端口、仪表类型等基本信息，如表2所示。

表2　档案存储结构

4.1　主要参数

（1）有效标志：第一次抄读返回数据成功，则该地址有效并记录；有效标志有效时，定时启动抄读仪表数据时，抄读该仪表数据，标志无效，不再抄读该表数据；若仪表超过3次抄读不成功，标志改为无效；

（2）仪表地址：具有唯一性；

（3）仪表端口：协议转换器抄表通道按照目前定义有4个，即485口、MBUS1/2、小无线；

（4）仪表类型：仪表类型不同，抄读时组帧不同。

4.2　档案存储流程

第一次抄读仪表数据并正常返回时，先获取存储位置，若存储位置为存储区的首地址，先擦除该存储区，按照参数类型记录该档案，存储时先遍历之前的档案，若存在地址一致，判断仪表其他抄读参数是否发生变化，有变化，变更档案参数存储；无变化，退出不变更档案参数；若找不到地址一致，顺序存储档案参数，并将存储位置指向下一位置写入E方。当存储区1存满时，先擦除存储区2，再将档案搬至存储区2，移区时依次筛选区1中的档案，标志记录为无效的不移区。

4.3　档案删除流程

删除某档案时，从当前存储区的起始位置开始，到存储位置结束，遍历这个区间的所有档案，当地址匹配时，将有效标志置为无效，不清除空间，档案仍在该位置，移库时，先检查档案有效标志，标志为无效时，不移库。

4.4　移库流程

获取存储位置，当存储位置为另一存储区首位置时，先擦除该存储区，保证该区可写数据，移库时，档案按块移库，每次移库判断有效标志，移动一块档案，存储位置++，移动完成后，存储位置写入E方。

5　结语

简单循环存储办法是基于协议转换使用的特点提出的，有优点也有缺点，目前此类办法已经应用于协议转换器等一系列产品上，在现场运行状况良好。循环存储办法的应用，使得协议转换器的应用更加方便，实现四表合一的统一采集，提高了职能部门的办事效率，方便了群众的生活。

参考文献

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收稿日期：2018-10-12

作者简介：张涛（1982-），男，河南许继仪表有限公司工程师，硕士，研究方向：智能用电、用电信息采集系统。