基于物聯網的電力監控產品中單片機技術的應用研究

周逞

摘 要：作為電網生產現場的基于物聯網監控產品的重要基礎支撐，單片機技術的應用至關重要；其不僅能確保電網監控產品控制及功能的應用滿足電網現場生產需求，更有效地實現了計算機數據處理的模塊化、效率化、節能化和可靠化。文章在闡述單片機基本概念的基礎上，對其工作原理和基礎支撐進行系統分析，并探討其在電力物聯網監控產品中的具體應用。

關鍵詞：物聯網；單片機技術；電子科技；原理及應用

中圖分類號：TM76 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）35-0175-02

Abstract： As an important foundation support of monitoring products based on Internet of Things in power grid production site， the application of MCU technology is very important； it can not only ensure the application of power grid monitoring products control and function to meet the demand of power grid field production. The modularization， efficiency， energy saving and reliability of computer data processing are realized more effectively. On the basis of expounding the basic concept of single chip microcomputer， this paper makes a systematic analysis of its working principle and basic support， and probes into its concrete application in the monitoring products of electric power Internet of Things.

Keywords： Internet of Things （IoT）； singlechip technology； electronic science and technology； principle and application

隨著電子科技的不斷成熟，依托著計算機技術的支撐，物聯網技術有效地改變了人們的生活方式和行為方式，其使得人們在生活娛樂、交流通訊、工業生產、自動控制等方面的實踐更加高效、快捷、安全和可靠。在基于物聯網的電網現場監控產品發展過程中，這些環節的改變與其自身的控制系統密切相關，只有確保控制系統單片機的應用合理，才能實現工程生產成本的合理控制，提高管理的效率和精度。基于此，進行基于物聯網的電網現場監控產品的單片機技術研究已成為當今社會信息化建設的重要研究領域，本文由此展開分析。

1 單片機的基本概念

作為一種微型化的計算機系統，單片機在超大規模集成電路技術的支持下，實現了電路芯片的集成和優化，其以硅片為基本載體，將信息數據處理過程中所需的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定計時器等設備進行微縮集成，實現了基礎材質的節約和功能集中。在單片機應用過程中，人們秩序通過指令的編輯和輸入，單片機即可在運算器、控制器、存儲器及輸出器的作用下，實現數據的高效化、精確化處理，確保指令的順利執行。

2 單片機的工作原理及技術支撐

電子信息技術的不斷成熟使單片機的應用越來越廣泛，其有效提升了工業生產的效率和質量，實現了人們生活質量的改善，要進一步提升單片機技術的應用水平，須充分了解其工作過程中的原理和技術支撐。

2.1 單片機的工作原理

單片機的運作是一個指令程序系統配合的實踐過程，其特定任務運作的指令環環相扣。一般情況下，當程序尚未編輯完成時，其前期編輯的指令會被存儲器按照最小存儲單位的形式進行存儲；并且在存儲過程中，這些單獨的指令具有唯一的地址號；當單片機程序執行時，控制系統只需要根據存儲地址找到具體的單元格，即可實現指令的調取和執行。

按照編輯順序進行執行時單片機程序運作的基本規則。單片機運作時，其在程序計數器PC的支持下，實現了指令地質的追蹤，然后調取具體的指令內容進行執行，當前一條指令執行結束是，系統會自動化的指向下一條指令的起始地址，從而實現編輯程序的依次執行。需要注意的是，PC端指令條數的增加依據本條指令的長度進行決定，長度不一，其指令的條數勢必存在差異。

2.2 單片機的技術支撐

單片機技術應用過程中，要確保指令的準確執行，實現數據的精確化、效率化運作，就必須對其實現的過程進行技術保障支撐，從實踐過程來看，單片機技術的高效化運行離不開硬件抗干擾技術和軟件抗干擾技術的支持。

2.2.1 硬件抗干擾技術。單片機的硬件設施是其指令運行的基礎載體[2]。實踐過程中，單片機的硬件容易受到外界因素的干擾而造成非正常復位，影響程序的具體運作。具體而言，人們應做好非正常復位的識別和復位后系統自恢復程序的設計保證。硬件設施的非正常復位識別是其抗干擾保證的前提[3]。實踐表明，其識別的過程主要集中在三個方面：其一，注重硬件復位與軟件復位的準確識別。前者的復位對于寄存器具有深刻影響，而后者對SP、SPW沒有直接影響，工程人員只有實現這些內容的準確判斷，才能實現硬件復位與軟件復位的準確識別。其二，做好開機復位和看門狗服務的準確判斷，通常情況下，RAM或者EEROM是其復位鑒別的重要手段。其三，通過一監測單元對單片機系統的運行狀態、系統時間予以監控，確保其正常開機復位和非正常開機復位的準確識別。生產應用過程中，一旦確定單片機的復位為非常正常復位，則設備管理人員應對其進行復位后的系統自恢復運行程序設計。該設計包含了顯示模塊初始化、片外擴展芯片初始化、系統運行狀態、系統的進程值、當前輸入、輸出值，當前時鐘值、觀測單元值等內容，只有確保這些內容的復位設計合理，才能實現單片機技術應用的科學合理，確保數據程序的高效、精確運行。

2.2.2 軟件抗干擾技術。作為計算機特定數據和指令的集合，軟件系統的抗干擾至關重要；只有確保軟件系統的系統規范，才能使得指令的執行達到預期效果。在工程實踐過程中，模擬輸入信號的噪音及程序運行混亂是軟件干擾的兩個主要表現方面。與前者相比，軟件程序運行混亂的危害更大，其是軟件抗干擾技術應用的關鍵所在。軟件抗干擾技術應用過程中，單片機設計人員應做好以下三個方面的保證：其一，對偏離軌道的指令進行系統規范，避免因指令冗長而對設備運行造成的干擾。一般情況下，在RET、RETI、JC等指令之前插入兩條NOP，即可實現偏離軌道亂飛指令的重新規范，確保其按照正常的軌道順序進行執行。其二，通過軟件陷阱設計、陷阱安排實現亂飛指令的系統攔截，確保單片機運作過程中，攔截技術應用的規范合理。其三，單片機運作過程中，其程序的執行可能會受到部分因素的干擾陷入死循環，影響程序的運行效率和成本。基于此，進行“看門狗“技術的優化設計至關重要。通常，硬件技術和軟件技術是實現“看門狗”技術保證的重要手段，只有做好這些內容的技術支持，才能避免單片機程序死循環現象的發生，提高單片機數據處理的效率和質量。

3 電網行業物聯網監控產品中單片機技術的具體應用

作為電網現場監控產品的控制中樞，單片機的現代化發展至關重要。隨著其技術的不斷成熟，其在電力生產及運行維護監控領域上的應用越來越廣泛；就物聯網監控產品而言，單片機技術在其產品的監控、測量、控制及通訊方面具有較為廣泛的應用。

3.1 電網實時監測產品監控管理

電網實時監測產品及新型技術的應用越來越廣泛，給人們的生產生活帶來較大影響。就物聯網監控產品的應用現狀來看，單片機技術的應用可以實現電力一線技術人員對電網實時監測產品及相關事務的高質量監控管理，從而實現管理者基本需求的滿足。作為電力生產一線監控管理的重要應用方式，電力生產車輛的監控管理系統就充分應用了單片機技術，在該技術支撐下，其使得車輛信息、全球定位、通訊技術進行系統結合，不僅實現了車輛信息的全面把握，更對車輛的運行軌跡、運行狀態進行動態化跟蹤管理，實現了現代化調度管理的科學合理。

3.2 變電站監測儀表測量

變電站監測儀表測量是單片機技術重要的應用領域。實踐過程中，單片機本身具有體積小、運行準確，操作可靠的明顯優勢。作為一種高集成的微型化計算機系統，其可以有效提高電子產品的精確度，進而實現其合理控制。目前而言，單片機技術在航空領域的電子產品儀表測量中具有較為廣泛的應用，一方面，其提高了變電站監測儀表測量的有效性確保了后續決策制定的準確性，另一方面，這種高效化的測量過程使得電子儀表測量的過程和成本大大縮小，有效減少了電網生產領域變電站監測應用所需要的造價支出，實現了經濟效益的有效獲得。

3.3 電力配電網領域工業控制

物聯網技術在工業控制中獲得了較為迅速的發展，其已成為電子產品工業控制的必然趨勢。目前而言，單片機技術在電力配電網領域工業控制中的應用主要表現在以下方面：第一，電力配電網生產人員利用單片機技術進行生產數據的采集和分析，進而實現電力配電網維護活動的全面控制。第二，通過單片機與計算機技術的系統結合，使得配網自動化程度不斷提升，其不僅提升了單片機技術的利用效率，更實現了電力配電網領域監測產品各自功能的良好發揮，保證了電力配電網運行維護總體效益的充分獲得。第三，在以邊遠地區配電網為代表的生產領域，單片機技術的成熟與應用使得生產過程中的機械化、自動化程度不斷提升，在確保工作人員生產安全的基礎上，實現了惡劣環境下的高效率作業。

3.4 電力生產領域通訊保證

當前環境下，信息化、網絡化、科學化是時代發展的重要趨勢。科學技術產品在社會生產生活中的應用越來越廣泛，尤其是電力通信領域中各類監測工具的出現，更是對電力生產運維產生具大影響。從應用過程來看，這些電力通信領域中各類監測工具通訊功能的開發與單片機技術有著密切聯系。具體而言，電力通信領域中各類監測工具在單片機通信接口的支持下，實現了產品與計算機互聯網之間的數據通信，并且該數據的傳輸具有一定的時效性和穩定性，保證了現代通訊的高效實現。另一方面，單片機技術的應用，使得電力通信領域中各類監測工具在保證基本通訊功能的基礎上，實現了產品通訊功能的多元化發展，確保了通信的效率和質量。需要注意的是，單片機技術在電子通訊中的應用是持續性的發展過程，隨著電子信息技術及單片機技術的不斷成熟，其在通訊領域的應用將會進一步深入，實現現代化物聯網的電力監測工具通訊功能的不斷優化與完善。

4 結束語

目前而言，物聯網行業的電力領域各類監測是其技術應用的重要領域；人們只有充分認識到單片機技術應用的優勢所在，并在實踐過程中做好其應用原理和技術把控，然后將單片機技術應用與具體的物聯網監測產品融合實踐，才能確保單片機技術應用水平的提升，推動物聯網及社會經濟的進一步發展。

參考文獻：

[1]宋述林.物聯網電子產品中單片機技術的應用方式研究[J].現代工業經濟和信息化，2017（22）：64-65.

[2]許艷梅.物聯網技術在單片機教學改革中的應用[J].電子技術與軟件工程，2018（1）：249-249.

[3]王憶.物聯網技術在單片機教學中的應用[J].計算機光盤軟件與應用，2014（18）：54-55.