陸曉嵐

（廣西博聯(lián)信息通信技術(shù)有限責(zé)任公司 廣西南寧市 530023）

電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件開發(fā)分析

陸曉嵐

（廣西博聯(lián)信息通信技術(shù)有限責(zé)任公司 廣西南寧市 530023）

當(dāng)今，隨著人們生活水平的不斷提高，對電量的需求也在逐漸增長。傳統(tǒng)的電網(wǎng)因其損耗大、效率低等特點(diǎn)，已經(jīng)難以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的社會需求。本文旨在開發(fā)一套對電廠發(fā)電情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、管理的電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件，希望為我國電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能化、信息化提供幫助。

電力；物聯(lián)網(wǎng)；應(yīng)用軟件

1 前言

如今，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開始應(yīng)用在各行各業(yè)。電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是把物聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)相結(jié)合而提出的一個新的概念。物聯(lián)網(wǎng)是一種新型的、智能化的網(wǎng)絡(luò)，它就是將預(yù)先設(shè)置好的傳感器根據(jù)事先協(xié)定好的互聯(lián)網(wǎng)和協(xié)議進(jìn)行有效的連接，從而實(shí)現(xiàn)物與物的信息交換，而技術(shù)人員也可對這些物品進(jìn)行實(shí)時的跟蹤、監(jiān)控等。智能電網(wǎng)則是把分析決策技術(shù)與能源電力技術(shù)進(jìn)行有效的融合，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的智能化、自動化。兩者的結(jié)合對于我國電力系統(tǒng)的革新有著重要的意義。

2 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

系統(tǒng)框架體系結(jié)構(gòu)需要根據(jù)軟、硬件的運(yùn)行平臺以及電網(wǎng)項(xiàng)目的具體需求來確定。由于電網(wǎng)系統(tǒng)需要對計(jì)量信息進(jìn)行有效的統(tǒng)計(jì)處理、查詢分析、報表輸出等工作，因此，爭取數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的支持就是應(yīng)用軟件必須做到的。當(dāng)前，這類的應(yīng)用軟件框架結(jié)構(gòu)有很多，比較常用的是C/ S、B/S等系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)。

C/S結(jié)構(gòu)中的C是代表Client，也就是所說的客戶機(jī)；其中的S則代表Server，就是服務(wù)器。這種結(jié)構(gòu)是較為典型的兩側(cè)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 C/S軟件框架結(jié)構(gòu)圖

通過圖1我們知道，在這一結(jié)構(gòu)中，一端是服務(wù)器數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)端，主要負(fù)責(zé)所有數(shù)據(jù)的儲存工作；另一端則是客戶端，主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯的顯示和處理。C/S框架的工作原理是：客戶機(jī)如果需要在特定的業(yè)務(wù)邏輯處理數(shù)據(jù)時，那么就必須向數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)請求，數(shù)據(jù)庫就會據(jù)此回應(yīng)相關(guān)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在接收到客戶機(jī)發(fā)送的請求之后，就會根據(jù)要求找到匹配的數(shù)據(jù)發(fā)送給客戶機(jī)。在此基礎(chǔ)上，客戶機(jī)就可根據(jù)數(shù)據(jù)庫發(fā)送的信息來對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。C/S框架結(jié)構(gòu)相對而言是比較成熟的結(jié)構(gòu)，它具有交互性強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳輸量小、存儲安全的特點(diǎn)，它的缺點(diǎn)就是投資、運(yùn)行、維護(hù)的成本高。

B/S框架結(jié)構(gòu)中的B是指Browser，也就是常說的瀏覽器；其中的S則指的是Server，就是所謂的服務(wù)器，這是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式。在這一結(jié)構(gòu)中，瀏覽器是客戶端主要的應(yīng)用軟件，另外，客戶端的所有功能都需要依靠服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)，而客戶端則只需顯示。B/S框架結(jié)構(gòu)的典型表現(xiàn)就是通過瀏覽器來瀏覽網(wǎng)上的各種網(wǎng)頁。以這一結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的應(yīng)用軟件由三層結(jié)構(gòu)組成，分別是應(yīng)用邏輯層、表示層和數(shù)據(jù)層，三層結(jié)構(gòu)就是在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)和客戶端中間加入了一個組建層，并通過中間層將軟件分為三個不同的處理層次。其中的每一層都是獨(dú)立的，不過中間層卻是非常重要的。中間層主要負(fù)責(zé)上下的連接，需要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理的封裝以及滿足客戶機(jī)在處理數(shù)據(jù)時的相關(guān)需求，而且還需要滿足服務(wù)器與客戶機(jī)之間以及各個服務(wù)器之間的通信要求。B/S框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是開發(fā)和維護(hù)成本低，而且相較于C/S框架結(jié)構(gòu)來說還具有良好的分布性。這種模式的缺點(diǎn)就是所有的業(yè)務(wù)邏輯都需要依靠服務(wù)器端來完成，因此，服務(wù)器端的質(zhì)量就決定了整個結(jié)構(gòu)的運(yùn)行情況。另外，由于數(shù)據(jù)傳輸速度較低的問題，這種模式在處理數(shù)據(jù)時的速度也就相對較低?？傮w而言，這種模式相對于C/S框架結(jié)構(gòu)來說還并沒有發(fā)展成熟。

3 系統(tǒng)分析

3.1 系統(tǒng)的功能性描述

由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)，因此，應(yīng)用軟件開發(fā)的設(shè)計(jì)思路是：服務(wù)器軟件單純承擔(dān)后臺運(yùn)行的任務(wù)，只需負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和處理，并把采集和處理后的數(shù)據(jù)存儲在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表格中。而客戶機(jī)軟件則需要訪問數(shù)據(jù)庫表格，并輸出查詢的相關(guān)信息，另外，系統(tǒng)的維護(hù)管理以及參數(shù)組態(tài)都需要在客戶機(jī)上完成。客戶機(jī)上對配置信息所進(jìn)行的輸入和修改都需要存儲在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表格中，服務(wù)器讀取相應(yīng)表格的用戶參數(shù)配置，并結(jié)合用戶所設(shè)置的組態(tài)參數(shù)來對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理。這種設(shè)計(jì)模式是著眼于軟件的實(shí)現(xiàn)以及服務(wù)器軟件的代碼規(guī)模相對較小這一前提。

3.2 應(yīng)用軟件構(gòu)成

應(yīng)用軟件的構(gòu)成涵蓋三個方面內(nèi)容：客戶端軟件、WEB服務(wù)器組件、數(shù)據(jù)采集與處理服務(wù)器軟件?？蛻舳塑浖?fù)責(zé)的是電網(wǎng)系統(tǒng)的人機(jī)交互功能，其主要包括以下幾個方面：①用戶登錄。為了使系統(tǒng)安全性有保障，只有相關(guān)的技術(shù)人員或者是管理人員登錄成功后才能對系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的操作；②用戶管理。用戶管理就是對參與系統(tǒng)操作的人員的相關(guān)信息進(jìn)行有效的管理。③數(shù)據(jù)查詢。數(shù)據(jù)查詢就是對系統(tǒng)所采集到的電能數(shù)據(jù)根據(jù)其不同的方式、不同的要求以及不同的種類進(jìn)行查詢。④一次接線圖。這能夠保障電廠運(yùn)行情況直觀且動態(tài)的顯示。⑤系統(tǒng)報表。由于用戶的需求各不相同，那么就需要對處理的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行導(dǎo)出或者是打印出來。⑥系統(tǒng)的維護(hù)和管理。相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人員可以添加電廠的相關(guān)信息，另外也可對相關(guān)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

WEB服務(wù)器組件就是滿足客戶通過瀏覽器來進(jìn)行訪問的要求，通過實(shí)現(xiàn)服務(wù)器上C/S客戶端的軟件功能，從而方便用戶對電能計(jì)量信息的有效訪問。

數(shù)據(jù)采集、處理服務(wù)器軟件主要負(fù)責(zé)的是與eRTU的通信，通過對eRTU所采集的各種電能信息進(jìn)行召喚，如電能表工作狀態(tài)、電能表瞬時量信息、電能表累積電量信息、電量負(fù)荷曲線等，把這些所采集到的信息儲存在相應(yīng)的數(shù)據(jù)表表格中。除此之外，該軟件還能夠?qū)τ脩羲斎氲呐渲媒M態(tài)參數(shù)進(jìn)行有效分析，從而對電量數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理，如發(fā)電量、變損電量、累積上網(wǎng)電量等，把處理的情況生成報表文件反饋給用戶。

3.3 系統(tǒng)運(yùn)行流程

由于C/S模式的軟件具有交互性強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳輸量小、存儲安全的特點(diǎn)，因此，本文研究的主要是該模式的軟件結(jié)構(gòu)體系。除此之外，還采用由服務(wù)器軟件和客戶機(jī)軟件所組成的應(yīng)用軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。這兩套軟件能夠同時獨(dú)立運(yùn)行，同時也可通過數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，通過Sockect協(xié)議傳遞信息。

為了能夠有效的實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)自動抄表功能，在設(shè)計(jì)服務(wù)器軟件時一般采用多線程程序設(shè)計(jì)思想。這種設(shè)計(jì)思想就是除了由主線程完成人機(jī)交互界面外，軟件設(shè)計(jì)Sockect協(xié)議偵聽線程能夠接受客戶機(jī)軟件所發(fā)送過來的配置修改信息，從而實(shí)現(xiàn)客戶機(jī)與服務(wù)器之間配置參數(shù)的同步。另外，數(shù)據(jù)采集線程執(zhí)行任務(wù)調(diào)度算法，能夠自動的向電能量運(yùn)動終端發(fā)送數(shù)據(jù)召喚命令，從而獲得電能量運(yùn)動終端采集生成的計(jì)量信息，并把計(jì)量信息保存到數(shù)據(jù)庫中。

3.4 自動抄表流程分析

由于電網(wǎng)系統(tǒng)需要對計(jì)量信息進(jìn)行有效的統(tǒng)計(jì)處理、查詢分析、報表輸出等工作，因此電力系統(tǒng)的自動抄表涵蓋兩個方面的內(nèi)容：①電網(wǎng)關(guān)口表的自動抄表；②大用戶表以及居民表的自動抄表。前者主要用于發(fā)電、送電、配電領(lǐng)域的實(shí)時競價上網(wǎng)、電量核算、線損/網(wǎng)損分析以及電網(wǎng)事故、電廠支援、電量計(jì)算等方面的內(nèi)容。后者主要是按月自動抄讀大用戶表以及居民表的表盤電量，這種抄表方式的特點(diǎn)是電能表的數(shù)量大，通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面廣，對每塊電能表的數(shù)據(jù)抄讀很少，簡單滿足用電結(jié)算便可。由此可知，居民表的自動抄表與關(guān)口表自動抄表有著明顯本質(zhì)的不同。發(fā)電廠電網(wǎng)系統(tǒng)則屬于關(guān)口表自動抄表系統(tǒng)。

根據(jù)現(xiàn)代關(guān)口表自動抄表設(shè)計(jì)理念，電網(wǎng)系統(tǒng)的自動抄表流程如下：①當(dāng)前的電網(wǎng)系統(tǒng)是針對單個電廠，因此，系統(tǒng)可定時與電能量終端建立通信聯(lián)系，從而讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。另外還需在人際交換界面顯示，方便實(shí)時監(jiān)控和查看。②如果通訊設(shè)備出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)沒有得到及時的采集，那么就需要在故障排除之后，電網(wǎng)系統(tǒng)通過人工追補(bǔ)或者是自動追補(bǔ)的方式補(bǔ)招丟失的數(shù)據(jù)，這樣可以保證數(shù)據(jù)的完整性。③如果數(shù)據(jù)丟失且通過自動或者人工的方式追補(bǔ)不回來，那么就需要及時的跳過這一區(qū)間，采集新的數(shù)據(jù)信息，這樣可有效的防止數(shù)據(jù)采集流程的中斷。

4 結(jié)束語

綜合而言，隨著時代的發(fā)展，傳統(tǒng)的電網(wǎng)已經(jīng)很難滿足當(dāng)今社會的需要。因此，對電網(wǎng)進(jìn)行變革，用可靠、靈活、安全、高效的新型電網(wǎng)來取代傳統(tǒng)的電網(wǎng)，從而盡可能的提高電網(wǎng)的利用效率，減少傳輸損耗，這是當(dāng)前需要迫切解決的問題。電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件的開發(fā)為解決這一問題提供了一些改革的參考。

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TM76

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1004-7344（2016）29-0100-02

2016-9-12

陸曉嵐（1987-），女，助理工程師，本科，主要從事電力行業(yè)軟件開發(fā)、電力行業(yè)軟件需求分析工作。