基于GPRS的電力集抄系統(tǒng)軟件設計與開發(fā).pdf

1、隨著經(jīng)濟、社會的不斷發(fā)展，電力在社會中的重要性不斷提高。如何實現(xiàn)用電戶的電表遠程抄收與管理問題日益成為配電、用電領域研究的新課題。同時，隨著計算機及通訊技術的發(fā)展，GPRS技術也已經(jīng)非常成熟，將GPRS技術應用于電力集抄系統(tǒng)中已經(jīng)成為當前電力行業(yè)的一個研究熱點。本篇論文所研究的基于GPRS的電力集抄系統(tǒng)就是使用GPRS技術實現(xiàn)對用戶用電情況的遠程監(jiān)控與管理。整個系統(tǒng)由主站管理軟件和硬件集抄終端產(chǎn)品兩部分組成。主站軟件實現(xiàn)對于安裝在用戶現(xiàn)

2、場的集抄終端的管理，編制并下發(fā)抄收或負控計劃，接收終端報警數(shù)據(jù)。集抄終端安裝在用戶現(xiàn)場，根據(jù)主站下發(fā)的管理方案進行用戶電表的實時抄收、監(jiān)測與管理。集抄終端本身采用嵌入式平臺設計，其內部運行了一個C語言開發(fā)的管理程序。本文主要論述了基于GPRS的電力集抄系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)方法，具體包括主站軟件設計和集抄終端嵌入式軟件設計兩部分。 在使用GPRS抄表通訊的實際應用中，終端通過GPRS上網(wǎng)，其IP地址是動態(tài)獲取不斷變化的，同時客戶端地址

3、也是動態(tài)分配的內網(wǎng)地址，如何實現(xiàn)動態(tài)地址的雙方相互通訊是一個技術難題。在充分調研不同用戶實際需求的基礎上，本文創(chuàng)新性提出一個切實可行的軟件分層設計方案來解決此問題，整個主站系統(tǒng)分為通訊服務器、前置機服務器、應用服務器及客戶端程序4層系統(tǒng)，具體說明如下。 ■通訊服務器位于Internet上，具有靜態(tài)Internet IP地址，其功能是為電業(yè)局內網(wǎng)訪問GPRS終端數(shù)據(jù)提供中轉服務，接收終端上傳的數(shù)據(jù)、將主站下發(fā)的命令轉發(fā)給特定的終端

4、。本質上通訊服務器是客戶端和終端之間的通訊代理。 ■前置機服務器作為客戶端和通訊服務器的通訊中介，一方面提供命令排隊、數(shù)據(jù)緩存、通訊封裝、故障監(jiān)測等功能，另一方面作為客戶端與通訊服務器的通訊代理，具體完成客戶端命令的執(zhí)行和結果接收。 ■應用服務器系統(tǒng)主要實現(xiàn)兩個功能，一個是WEB發(fā)布功能，對用戶提供WEB查詢、統(tǒng)計、分析等功能，同時對其它模塊提供WEB服務(WebService)；另一個功能是作為應用服務器，對數(shù)據(jù)及部分

5、邏輯功能進行封裝，簡化客戶端邏輯操作，同時提高數(shù)據(jù)庫訪問的安全性。 ■客戶端直接面向用戶，提供各種業(yè)務功能，如：終端管理、實時抄收等。 另外，國內終端生產(chǎn)廠家眾多，通訊協(xié)議等各不相同，如何使用一套主站兼容不同類型、不同廠家的終端也是抄表系統(tǒng)要解決的實際問題。本文創(chuàng)新性提出了一種基于抽象終端的具體軟件實現(xiàn)方案，將不同終端的指令集合進行歸納總結，整理出一套虛擬指令，整個系統(tǒng)統(tǒng)一采用虛擬指令操作，直到前置機下發(fā)指令的時候再將虛

6、擬指令翻譯成物理指令，解決了異種終端的統(tǒng)一管理問題，使得不同終端通訊庫可以以插件形式供上層軟件調用，添加一種新終端只需要給前置機系統(tǒng)提供一個新的通訊DLL庫即可。 整個主站軟件系統(tǒng)嚴格按照三層體系結構設計，表現(xiàn)層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)操作層等三層完全獨立設計，以分布式方式運行在不同的計算機上，相互之間通過Remoting和Web Service方式進行遠程組件調用與通訊。同時，三層架構也實現(xiàn)了對于數(shù)據(jù)庫的封裝與隔離，提高了數(shù)據(jù)庫服務

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、抄收計劃對電表及相關設備進行實時監(jiān)測，并對抄收的電表數(shù)據(jù)進行保存和上傳。具體功能包括定時抄收、實時抄收、報警監(jiān)測等。同時，終端程序支持紅外、GPRS、串口等多種通訊方式。本文針對ARM平臺物理內存小、存儲器讀寫速度慢但需存儲數(shù)據(jù)量大等特點，提出了一種動態(tài)存儲的解決方案，提高了系統(tǒng)存取效率與利用率：針對FLASH讀寫次數(shù)有限的難題，設計了簡單

8、的存儲器壞塊動態(tài)替換方案。 本文對通訊服務器、前置機、應用服務器三部分的具體實現(xiàn)方法、終端軟件具體實現(xiàn)方法進行了詳細論述，對于客戶端及WEB展現(xiàn)層進行了概括性說明。文中針對終端實時通訊的技術難點問題、大量終端同時操作的效率問題、多客戶端同時操作的效率問題等提出了行之有效的解決方案。論文最后對于當前計算機比較流行的一些軟件技術(如：設計模式、Web Service、Remoting等)在GPRS電力集抄系統(tǒng)中的應用進行了一定的探討