网络化远程自动抄表系统的设计及实现
来源：中国一卡通网 作者：不详 发布时间：2012-06-06 09:34:35 字体:[大 中 小]
关键字：自动抄表系统 GPRS通讯技术 自动数据采集
摘 要： 自动抄表系统是供电系统监管部门用来对工业和生活用电进行监测、管理和控制，以及对用户用电情况进行统计、分析的重要手段。本文提出了将GPRS通讯技术与J2EE技术相结合的方案应用到自动抄表系统的设计中，构成了网络化的远程自动抄表系统。在底层硬件设计中，采用一种基于通用分组无线业务GPRS(GeneralPacketRatioService)无线上网技术的自动数据采集方案。在上层软件设计中，采用美国Sun公司推出的J2EE(Java2Platform，EnterpriseEdition)平台。该产品已应用在实际抄表系统中，效果良好。
该系统以数字信号处理器DSP为核心，采用交流取样技术，可以连续地检测和统计电量的有关参数。
抄表数据终端起着管理和协调GPRS网络和仪表数据通信的作用。由于无线传输是基于GPRS的，所以抄表数据传输终端也可以称为GPRS终端，要完成硬件和软件的设计。抄表终端的硬件设计一般都会选用世界知名厂商生产的GPRS模块作为抄表终端与GPRS网络连接的中间件，实现同基站空中接口的连接，选用高速微处理器连接仪表和GPRS模块，处理两者间的数据通信问题。
4系统软件设计
4．1B／S结构
目前软件结构设计模式主要有两大类：一是传统的Client／Server(客户端／服务器)模式，它采用Intranet技术，适用于局域网环境可连接用户数有限，当用户数量增多时，性能会明显下降，客户端都要安装。一是正在不断发展的Browser／Server(浏览器／服务器)模式，它采用Internet／Intranet技术，适用于广域网环境，支持更多的客户，可根据访问量动态配置Web服务器、应用服务器，以保证系统性能。客户端只需要标准的Internet浏览器。
由于运行该系统的物理平台的复杂性，例如不同设备的操作系统、数据库服务器等都具有相异性，各种专业网络都有各自不同的网络架构和实现方式，因此必须选择能够较好支持跨平台开发的运行环境进行设计。此外，考虑到使用该系统的人员具有广泛性，依据不同的权限随时可以查看该系统的详细情况，若仍完全采用传统的固定C／S模式，就必须严格对每个客户端进行参数设置，这显然是不可取的。
系统的软件设计采用以Web技术为基础，以浏览器／服务器即B／S为体系结构的方案。B／S模式与传统的C／S模式相比，优点在于：主要工作是服务器端程序的开发。服务器主要负责开发、维护网上的内容与资源，负责信息的收集、存储、发布，不存在客户端程序的开发和维护。客户端直接利用现有的局域网或Internet连接，不需要特殊设置和安装，使用标准的Internet浏览器，直接访问专用Web服务器页面，就可观看监测和分析电能质量的实时数据，并能查询所需历史数据。
4．2系统运行环境与工具的选择
考虑到系统的移植性和跨平台性，本系统选择了Sun公司设计开发的J2EE平台，使用JSP(JavaServerPages)作为B／S模式的开发工具。J2EE(Java2PlatformEnterpriseEdition)是一个适用于企业级计算的支持多层、分布式应用的全新概念的Java平台，它为搭建具有可伸缩性，灵活性、易维护性的企业信息系统提供了良好的机制，与传统的互联网应用程序模型相比有着不可比拟的优势。J2EE主要面向网络应用，它定义了一系列规范的标准，使得Java程序员能够共同的遵照这个标准，开发大型面向网络的项目。它同时提供了庞大的开发库，是面向电子商务开发的企业级应用平台。Java具有“编写一次，到处运行”的特性，能够通过JDBC方便连接各类数据库，调用各类API，同时在Internet应用中保护数据的安全模式等。总结该系统的平台解决方案如下：
计算模式：三层B／S模式；网络操作系统：Windows2000Server；数据库服务器：Oracle8i；Web服务器：ApacheTomcat5．O；数据库驱动接口：JDBC驱动；主要的开发环境及工具：J2EE，Java，JSP，Javascript。
4．3连接池(ConnectionPool)机制
程序的效率问题在JSP编程过程中是很重要的，即要考虑如何使有限的计算机系统资源为更多的客户提供更好的服务，保证客户的响应速度和服务质量。如果有很多人访问该网站，每一次Web请求都需要与数据库建立一个连接，那么数据库就有可能要同时处理许多建立连接的请求，这对于数据库服务器和WebServer来说是一个很严重的负担，甚至会导致资源耗尽而死机。
本系统使用连接池机制来解决这个问题。连接池最基本的思想就是预先建立一些连接放置于内存对象中以备使用。当程序中需要建立与数据库的连接时，只需到连接池中读取即可，不需新建连接。当程序不需该连接时，只要将该连接放回到连接池中，以便其他程序或用户使用。同时连接池机制对于位于池中的连接具有管理的功能，增加了与数据库连接的强壮性。
4．4数据库的远程管理
数据库内容包括：现场流量参数的实时数据、历史数据、不合格数据、人员的管理、权限的管理等。
数据库远程管理按照如下流程来实现：
(1)客户端发出数据的查询或修改指令；
(2)服务端接收指令，向客户端返回结果；
(3)客户端接收结果，显示查询数据。
当客户端请求查看实时数据的时候，客户端向服务器发出请求，服务器每隔2s就将实时数据发送给客户端，客户端接收并显示该数据。该过程就是一个典型的数据库远程管理过程。传统的技术是页面不断刷新，来获取新的数据，以便让用户看到不断变化的实时数据。但该方法的缺点一是当数据量较大时，占用服务器资源的消耗大；二是用户能明显感到页面的不断刷新，对用户视觉和听觉都有很大影响。本系统采用了Microsoft开发的xmlhttp技术，它是Microsoftxml解析器(MSXML)中的一个客户／服务通讯管道协议。运用xmlhttp可以简单方便地实现数据库远程管理。由于其传送的是XML格式的数据，大大减轻了对服务器的消耗，而且采用xmlhttp协议，可以实现页面无刷新更新数据，使界面更加友好。
5结语
本系统在硬件上采用了GPRS通信模块，软件上采用B／S模式，开发工具采用了Sun公司提供的J2EE平台，完成了系统的设计。它可以对现场电能流量进行远程、实时、直观地监测和分析。较之其他系统来说，具有远程监控、客户端免维护、服务器端易维护、系统安全可靠、操作简单方便等优点。该产品已应用在实际抄表系统中，效果良好。
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