基于GPRS的電力集抄系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā).pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的不斷發(fā)展，電力在社會(huì)中的重要性不斷提高。如何實(shí)現(xiàn)用電戶(hù)的電表遠(yuǎn)程抄收與管理問(wèn)題日益成為配電、用電領(lǐng)域研究的新課題。同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)及通訊技術(shù)的發(fā)展，GPRS技術(shù)也已經(jīng)非常成熟，將GPRS技術(shù)應(yīng)用于電力集抄系統(tǒng)中已經(jīng)成為當(dāng)前電力行業(yè)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本篇論文所研究的基于GPRS的電力集抄系統(tǒng)就是使用GPRS技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)用電情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理。整個(gè)系統(tǒng)由主站管理軟件和硬件集抄終端產(chǎn)品兩部分組成。主站軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)于安裝在用戶(hù)現(xiàn)

2、場(chǎng)的集抄終端的管理，編制并下發(fā)抄收或負(fù)控計(jì)劃，接收終端報(bào)警數(shù)據(jù)。集抄終端安裝在用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)主站下發(fā)的管理方案進(jìn)行用戶(hù)電表的實(shí)時(shí)抄收、監(jiān)測(cè)與管理。集抄終端本身采用嵌入式平臺(tái)設(shè)計(jì)，其內(nèi)部運(yùn)行了一個(gè)C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的管理程序。本文主要論述了基于GPRS的電力集抄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，具體包括主站軟件設(shè)計(jì)和集抄終端嵌入式軟件設(shè)計(jì)兩部分。 在使用GPRS抄表通訊的實(shí)際應(yīng)用中，終端通過(guò)GPRS上網(wǎng)，其IP地址是動(dòng)態(tài)獲取不斷變化的，同時(shí)客戶(hù)端地址

3、也是動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)網(wǎng)地址，如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)地址的雙方相互通訊是一個(gè)技術(shù)難題。在充分調(diào)研不同用戶(hù)實(shí)際需求的基礎(chǔ)上，本文創(chuàng)新性提出一個(gè)切實(shí)可行的軟件分層設(shè)計(jì)方案來(lái)解決此問(wèn)題，整個(gè)主站系統(tǒng)分為通訊服務(wù)器、前置機(jī)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器及客戶(hù)端程序4層系統(tǒng)，具體說(shuō)明如下。 ■通訊服務(wù)器位于Internet上，具有靜態(tài)Internet IP地址，其功能是為電業(yè)局內(nèi)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)GPRS終端數(shù)據(jù)提供中轉(zhuǎn)服務(wù)，接收終端上傳的數(shù)據(jù)、將主站下發(fā)的命令轉(zhuǎn)發(fā)給特定的終端

4、。本質(zhì)上通訊服務(wù)器是客戶(hù)端和終端之間的通訊代理。 ■前置機(jī)服務(wù)器作為客戶(hù)端和通訊服務(wù)器的通訊中介，一方面提供命令排隊(duì)、數(shù)據(jù)緩存、通訊封裝、故障監(jiān)測(cè)等功能，另一方面作為客戶(hù)端與通訊服務(wù)器的通訊代理，具體完成客戶(hù)端命令的執(zhí)行和結(jié)果接收。 ■應(yīng)用服務(wù)器系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能，一個(gè)是WEB發(fā)布功能，對(duì)用戶(hù)提供WEB查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、分析等功能，同時(shí)對(duì)其它模塊提供WEB服務(wù)(WebService)；另一個(gè)功能是作為應(yīng)用服務(wù)器，對(duì)數(shù)據(jù)及部分

5、邏輯功能進(jìn)行封裝，簡(jiǎn)化客戶(hù)端邏輯操作，同時(shí)提高數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)的安全性。 ■客戶(hù)端直接面向用戶(hù)，提供各種業(yè)務(wù)功能，如：終端管理、實(shí)時(shí)抄收等。 另外，國(guó)內(nèi)終端生產(chǎn)廠(chǎng)家眾多，通訊協(xié)議等各不相同，如何使用一套主站兼容不同類(lèi)型、不同廠(chǎng)家的終端也是抄表系統(tǒng)要解決的實(shí)際問(wèn)題。本文創(chuàng)新性提出了一種基于抽象終端的具體軟件實(shí)現(xiàn)方案，將不同終端的指令集合進(jìn)行歸納總結(jié)，整理出一套虛擬指令，整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)一采用虛擬指令操作，直到前置機(jī)下發(fā)指令的時(shí)候再將虛

6、擬指令翻譯成物理指令，解決了異種終端的統(tǒng)一管理問(wèn)題，使得不同終端通訊庫(kù)可以以插件形式供上層軟件調(diào)用，添加一種新終端只需要給前置機(jī)系統(tǒng)提供一個(gè)新的通訊DLL庫(kù)即可。 整個(gè)主站軟件系統(tǒng)嚴(yán)格按照三層體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)操作層等三層完全獨(dú)立設(shè)計(jì)，以分布式方式運(yùn)行在不同的計(jì)算機(jī)上，相互之間通過(guò)Remoting和Web Service方式進(jìn)行遠(yuǎn)程組件調(diào)用與通訊。同時(shí)，三層架構(gòu)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的封裝與隔離，提高了數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)

7、器的物理安全性。 GPRS集抄終端軟件系統(tǒng)的主要功能是接收主站的命令，根據(jù)主站制定的監(jiān)測(cè)、抄收計(jì)劃對(duì)電表及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)抄收的電表數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和上傳。具體功能包括定時(shí)抄收、實(shí)時(shí)抄收、報(bào)警監(jiān)測(cè)等。同時(shí)，終端程序支持紅外、GPRS、串口等多種通訊方式。本文針對(duì)ARM平臺(tái)物理內(nèi)存小、存儲(chǔ)器讀寫(xiě)速度慢但需存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大等特點(diǎn)，提出了一種動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)的解決方案，提高了系統(tǒng)存取效率與利用率：針對(duì)FLASH讀寫(xiě)次數(shù)有限的難題，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單

8、的存儲(chǔ)器壞塊動(dòng)態(tài)替換方案。 本文對(duì)通訊服務(wù)器、前置機(jī)、應(yīng)用服務(wù)器三部分的具體實(shí)現(xiàn)方法、終端軟件具體實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了詳細(xì)論述，對(duì)于客戶(hù)端及WEB展現(xiàn)層進(jìn)行了概括性說(shuō)明。文中針對(duì)終端實(shí)時(shí)通訊的技術(shù)難點(diǎn)問(wèn)題、大量終端同時(shí)操作的效率問(wèn)題、多客戶(hù)端同時(shí)操作的效率問(wèn)題等提出了行之有效的解決方案。論文最后對(duì)于當(dāng)前計(jì)算機(jī)比較流行的一些軟件技術(shù)(如：設(shè)計(jì)模式、Web Service、Remoting等)在GPRS電力集抄系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了一定的探討