维普资讯 http://www.cqvip.com ¨ 远程集中抄表系统的设计与实现 ◆文／任军 张光华 吴向东。闰丽４ 【摘要】 远程集中抄表系统将计算机技术、移动通信技术、网络技术、自控技术融为一体，可在热计量中自 动完成用户数据的远程采集、记录、实时检测、统计分析、打印等管理工作。本文深入分析了ＧＰＲＳ技术、网络 相关技术的内容和特点．并基于Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统提供的Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ工具进行开发。实现远程数据采集，克 服了人工抄表方式的弊端。提高了系统的实用性。 Ｌ 中国高新技术企业 【关键词】ＧＰＲＳ网络中图分类号：远程数据采集ＤＡＯ 文献标识码：Ａ ＴＰ３９３，０８ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｅｍｏｔｅ Ｃｏｎｔｒａｌｉｚｅｄ Ｍｅｔｅｒ—Ｒｅａｄｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ＲＥＮ Ｊｕｎ’ＺＨＡＮＧ Ｇｕａｎｇｈｕａ ＷＵ Ｘｉａｎｇｄｏｎｇ。ＹＡＮ Ｌｊ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｙａｎｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ Ｈｅｂｅｉ Ｏ６６ＯＯ４） （２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ Ｈｅｂｅｉ ０５００５４） （３．Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｚａｔｉｏｎ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ Ｈｅｂｅｉ ０５００１６） （４．Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ Ｈｅｂｅｉ ０５００３５） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ ｒｅｍｏｔｅ ｄａｔａ ｍｅｔｅｒ—ｒｅａｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ａ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄ ｉｔ ｉｓ ａｉｍｅｄ ａｔ ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ，ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ，ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ，ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｍｉｍｅｏｇｒａｐｈ ｏｆ ｕｓｅｒｓ’ｄａｔａ，Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｋｅｓ ａ ｄｅｅｐ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ＧＰＲＳ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒ－ ｎｅｔ—ｒｅｌａｔｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｉｔ ｄｅａｌｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ ｔｈａｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｆｏｒ ｒｅｍｏｔｅ ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ ａｎｄ ｏｖｅｒｃｏｍｅｓ ｔｈｅ ａｂｕｓｅ ｏｆ ｍｅｔｅｒ－ｒｅａｄｉｎｇ ｍａｎｕａｌｌｙ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙ， 【Ｋｅｙ ＷＯｒｄｓ】 引言 ＧＰＲＳ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｒｅｍｏｔｅ ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ ＤＡＯ １．３系统设计与实现 远程集中抄表方式实现了终端到主站的数据自动传输和转换。 基于ＧＰＲＳ技术的远程集中抄表系统的总体目标是通过监控中 可以准确、快捷、方便、同步地获得用户的用热信息，从根本上改变 心服务器上的上位机软件。经ＧＰＲＳ网络发送命令字给下位机软件。 了传统的人工抄表管理方式。极大的提高了效率，尽可能地避免了 达到实时采集热量信息采集点的数据的 目的。经过对各个信息采集 人为错误。 本文第一节分析了远程集中抄表系统具体的设计和实现方案。 第二节介绍该方案中使用的关键技术，文章最后给予了小节。 １．远程集中抄表系统的设计与实现 １．１系统组成 参数设置模块 — 实时数据采集 点热量数据的分析．可以实现对用热单位或个人的及时管理。采用 点对点模式设计整个系统．总体架构如图３所示。 １．１．１热量信息采集 现场监控点通过数据采集模块自动采集用户的热量相关信息。 通过ＲＳ２３２接口与ＧＰＲＳ透明数据传输终端相连。 １．１．２ ＧＰＲＳ数据传输网络 采集的数据经ＧＰＲＳ网络空中接口功能模块对数据进行解码 处理。通过ＧＰＲＳ无线数据网络进行传输。最终传送到监控中心的服 务器主机上。 ＿。— ！ 竺！ 竺！广＿＿一 １．１．３监控中心 服务器主机通过ＲＳ２３２接口与ＧＰＲＳ Ｍｅｄｅｍ相连．Ｍｅｄｅｍ与 图２系统的框图 系统工作过程如下：通过上位机软件主线程，按照相关参数的约 ＧＰＲＳ网络连接。监控中心的服务器主机接收到ＧＰＲＳ网络传来的数 定。连接ＧＰＲＳ网络，然后发送实时数据采集的命令字给下位机软 据后。通过远程集中抄表系统的上位机软件。按照协议对数据进行 件；同时，上位机软件可以根据热量信息采集点的变化，通过参数设 处理并显示。 １．２设计方案的网络拓扑结构 置模块对已有信息采集点修改或者添加新的信息采集点。下位机软 件处于监听状态，当收到上位机命令字时。对命令字进行解析，并根 各监控点使用ＧＰＲＳ透明数据传输终端。通过ＧＰＲＳ网络与监 据要求采集数据。并将该数据通过ＧＰＲＳ网络发回给上位机软件。上 控中心相连。各热量信息采集点运行监控系统的下位机软件。支持 位机软件按照协议格式解析出有用的数据。存储于数据库中，并实 ２４小时实时在线。实现实时传送采集的热量信息数据。其网络拓扑 现历史记录的查询、显示和打印等功能。 结构如图１所示。 Ｊ ／ｒ厂、 ＆ 下位机软件采用飞利浦公司生产的增强型５１系列单片机。抗干 扰能力强。不需要嵌入式操作系统。 上位机软件选择在Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰ上开发。 １．４模块的划分 掘 瑚融墓璺璺七扣Ｉ 数据采集、历史数据处理是系统工作过程中的两个重要环节，下 ｆ］ 转８５页） 图１网络拓扑结构 一８３— 维普资讯 http://www.cqvip.com ¨篇 Ｌ中国鸯新技术企土 运行。 三相不平衡负荷及冲击负荷有较强的适应性；但由于晶闸管控制对 ③并联电容器：并联电容器补偿是目前使用最广泛的一种无 电抗器的投切过程中会产生高次谐波，为此需加装专门的滤波器。功电源，由于通过电容器的交变电流在相位上正好超前于电容器极 ⑤静止无功发生器：它的主体是一个电压源型逆变器，由可关 板上的电压．相反于电感中的滞后．由此可视为向电网”发？ｑｕｏｔ：无 断晶闸管适当的通断，将电容上的直流电压转换成为与电力系统电 功功率：Ｑ＝Ｕ２／Ｘｃ其中：Ｑ、Ｕ、Ｘｃ分别为无功功率、电压、电容器容 压同步的三相交流电压，再通过电抗器和变压器并联接入电网。适 抗。并联电容器本身功耗很小，装设灵活，节省投资；由它向系统提 当控制逆变器的输出电压，就可以灵活地改变其运行工况，使其处 供无功可以改善功率因数，减少由发电机提供的无功功率。 于容性、感性或零负荷状态。与静止无功补偿器相比，静止无功发 ④静止无功补偿器：静止无功补偿器是由晶闸管所控制投切电 生器响应速度更快，谐波电流更少，而且在系统电压较低时仍能向 抗器和电容器组成．由于晶闸管对于控制信号反应极为迅速．而且 系统注入较大的无功。 通断次数也可以不受。当电压变化时静止补偿器能快速、平滑 地调节，以满足动态无功补偿的需要，同时还能做到分相补偿；对于 （作者单位系邢台县供电公司） ｆ上接８３页） 动终端通过ＧＳＭ网络提供的寻址方案和运营商的具体网间互通协 议实现全球网间通信。 ＧＰＲＳ允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而 的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。 ＧＰＲＳ网络是在现有ＧＳＭ网络中增加ＧＧＳＮ ｆＧａｔｅｗａｙ ＧＰＲＳ 面就他们所采用的关键技术和算法作详尽说明。 （１）数据采集 统如何与下位机的ＧＰＲＳ模块通讯两部分。 ＧＰＲＳ模块登陆网络与数据接收都采用事件驱动．只要满足触发事 数据采集主要分为如何使ＧＰＲＳ模块登录自己的数据中心、系 不需要利用电路交换模式的网络资源。特别适用于间断的、突发性 件的条件，此事件就会启动，ＧＰＲＳ控件的这两个事件触发条件是， Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ，ＧＰＲＳ网关支持结点）和ＳＧＳＮ（Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ 只要有新ＧＰＲＳ模块连接到网络上．就触发ＧＰＲＳ模块登录网络事 Ｎｏｄｅ，ＧＰＲＳ服务支持结点）来实现的，使得用户能够在端到端分组方 件，如果有其他通讯数据，就触发数据接收事件，所以用户关心的终 式下发送和接收数据。 端上传的数据在何处存放的问题就解决了，数据就在事件的参数 中。 对于具有ＧＰＲＳ业务功能的移动终端，它本身具有ＧＳＭ和ＧＰＲＳ 业务运营商提供的地址，这样，分组公共数据网的终端利用数据网 在启动服务的时候，系统会需要两个参数，一个为数据中心的 识别码即可向ＧＰＲＳ终端直接发送数据。另外ＧＰＲＳ支持与基于ＩＰ ＩＰ地址，一个为网络端口号。数据中心软件系统必须主动启动服务， 的网络互通，当在ＴＣＰ连接中使用数据报时，ＧＰＲＳ提供ＴＣＰ／ＩＰ报头 ＧＰＲＳ模块才可能登录到ＧＰＲＳ网络。 ＧＰＲＳ模块登录数据中心，上位机以事件的方式接收上传的ＩＤ号。 的压缩功能。 ２．２数据库技术 此时，上位机可以利用此ＩＤ号和指定的命令字发送接收数据的请 求。 ＤＡＯ是数据访问对象ｆＤａｔａｂａｓｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｏｂｊｅｃｔｓ）的英文缩写，它 是第一个面向对象的接口，它采用了Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｊｅｔ数据库引擎（由 如果下位机有数据上传时，就会触发数据接收的事件，并将ＩＤ Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ａｃｃｅｓｓ所使用），并允许Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ开发者通过ＯＤＢＣ像 号一块传上来，这样用户能够分辨出是哪个设备传上来的。而且，上 直接连接到其他数据库一样，直接连接到Ａｃｃｅｓｓ表。ＤＡＯ最适用于 传数据时，会将ＡＳＣＩＩ方式的数据和ＨＥＸ方式的数据一块传上来， 用户想用什么数据自己决定。 单系统应用程序或小范围本地分布使用。 ３．结束语 （２）历史数据处理 通过把ＧＰＲＳ技术引入到热力系统远程抄表中，很好地解决了 接收到的数据。按照事先约定的热量信息协议格式进行一定的 人工抄表在实效性、准确性方面的问题，同时也满足了未来社会对 转换和提取．分字段存人数据库中，并根据需要进行数据表格的管 于热力系统抄表在快捷性、方便性等方面的要求。理、显示和打印。系统采用ＤＡＯ技术和Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ａｃｃｅｓｓ数据库，数据 库的逻辑结构分为楼栋信息表结构和各户信息表结构。 楼栋信息表结构的字段包括：楼号、各单元供水温度、各单元回水温 参考文献 度、各单元累积热量、各单元累积流量、各单元运行天数、各单元瞬 时流量、供回水压力、室外温度、供回水温度、累积热量、累积流量、 运行天数。 温度、累积分配值、运行天数。 大小根据具体的应用需求定义。 对数据库的具体操作可以使用ＤＡＯ对象库提供的所有对象进 行实现。 ２．关键技术 ２．１ ＧＰＲＳ技术 ［１】ＭＣＧＲＡＷ—ＨＩＬＬ．ＧＰＰ，－Ｓ：ＧＥＮＥＲＡＬ ＰＡＣＫＥＴ ＲＡＤＩＯ ＳＥＶＥＩＳＥ 『Ｍ１北京：人民邮电出版社，２００４，第１２３页至第１５６页． ｆ２ Ｊ吕捷．ＧＰＲ．Ｓ技术【Ｍ Ｊ．北京：北京邮电大学出版社，２００１，第８９页至 ［３】文志成．ＧＰＰ，．Ｓ网络技术［Ｍ】．北京：电子工业出版社，２００５，第５６页 【４】汪晓平，钟军．ＶＩＳＵＡＬ ＢＡＳＩＣ网络高级编程［Ｍ】．北京：人民邮电 出版社，２００１，第７６页至第１１７页． ［５１ＶＩＳＵＡＬ ＢＡＳＩＣ数据库编程宝典［Ｍ】．ＷＡＹＮＥ ＦＲＥＥＺＥ．北京：电 子３－业出版社，２００１，第２３５页至第２９８页． ｆ作者单位系１燕山大学信息科学与工程学院 各户信息表结构的字段包括：房号、采集时间、出口温度、采样 第１０１页． 为便于数据的查询和显示，所有数据采用文本类型，各字段的 至第９８页．ＧＰＲＳ是通用分组无线业务ｆＧｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ）的英 文简称，是在现有ＧＳＭ系统上发展出来的一种新的承载业务，目的 是为ＧＳＭ用户提供分组形式的数据业务，能广泛应用于ＩＰ域。其移 ２河北科技大学信息科学与工程学院 ３石家庄市自动化研究所 ４石家庄信息工程职业学院１ —８５—
