基于sae平台的无线远程抄表及电力服务系统
王建壮，廖铭浩，张鹏元，苏亚安
（青岛科技大学，青岛，266061）
摘要：本文简要分析了我国无线远程抄表的现状，论证了当前 “无线远程抄表及电力服务系统”在经济性，安全性及便捷性上存在的不足。通过参考大量文献及相关专家的指导，提出了采用云服务和无线互联网技术相结合的改进思想和解决方案，并对基于sae平台的无线远程抄表及电力服务系统的核心思想、整体架构和实现技术进行了详细论述。
关键词：sae平台；电力服务；云服务；嵌入式；智能电表；云终端软件；RS485通信。
引 言
云计算的到来宣告了PC时代的终结，现在真正进入了后PC时代，云端设备将取代PC的地位。
云端设备是以嵌入式技术为核心，运行云端应用程序的后PC设备。移动应用中的主导力量很可能是云计算。移动云应用，使得移动计算能力和数据存储远离手机步入云端，使应用程序和移动计算不仅适用于智能手机用户，而是在移动用户中应用更广泛。
云端设备将是多样化的，诸如智能手机、平板电脑、智能电视、瘦客户机、PC等等，如果计入各种物联网设备则更将达到海量规模。尤其值得一提的是，云端设备不是PC的延续，而是新一代信息设备。
基于云计算的各种云服务大大丰富了互联网应用，也大大增强了各种云端设备的计算能力。复杂的计算可以放在云服务器上完成，而云端设备可以只负责本地功能的实现。目前各知名网站都向外提供云服务，如Google的各种云服务、百度的云服务、阿里云服务等。利用这些云服务，可以很好地构建云端设备上的复杂应用。
因此，开发云终端应用软件有着广泛的社会需求和广阔的应用前景。正是基于此背景，第十三届齐鲁大学生软件设计及外语大赛提出了“云终端应用软件开发”这一课题。
经过广泛的社会调研和充分的可行性论证，项目小组决定在电表的无线远程抄取、数据云端存储及提供电力服务方面进行努力，开发基于sae平台的无线远程抄表及电力服务系统。
为了便于行业内的广泛应用，该系统命名为智能抄表工。
1 无线远程抄表
无线远程抄表，又称无线远程自动抄表，是指指利用微电子和计算机网路、传感等技术自动读取和处理表计数据，综合管理城市居民的电表信息。
无线用户远程抄表管理系统，从90年代初开始发展，通过众多厂家、用户的努力和支持，随着计算机技术、通讯技术、网络技术的成熟，特别是这两年小无线自组网技术的成熟使得小无线在集中器抄表中应用成为可能，也越来越受到国内各省、市级供电电公司的重视，作为一种综合、现代化、科学管理的手段，在逐渐被广泛地应用在电力精细化管理领域。
虽然无线远程自动抄表在中国已经发展十多年，但实际应用状况却差强人意，由于通讯手段、经济因素、计量误差等因素，许多已安装自动抄表系统的楼盘或企事业单位最后不得不又返回人工抄表的老路上。
但是随着国家相关政策的推动及无线通信数字网络的发展，无线远程自动抄表已成为发展的必然趋势，远程抄表必将全面取代人工抄表，应用到更广阔的领域。因此，此系统的建设十分必要。
2无线远程抄表的风险性分析
在传统的电表采集系统中，主要采用的方式是：在子站系统采集电能表内的数据信息并将采集的数据信息按照通讯规约的要求通过通讯通道上传给通讯系统同时按照主站系统的指令进行操纵控制器以实现远程控制。而主站系统用于子站系统的基本资料的维护，同时处理由通讯系统和子站系统交互采集的数据。这种电表采集系统需要布置大量的电力线进行数据通信及采集，耗费巨大，而且用户无法便捷的获取数据。
针对这些问题，目前的无线远程抄表系统采取了嵌入式设备、云服务平台和云终端设备相结合的解决方案。
然而，该无线远程抄表系统的运行和运营依然存在着一定的风险。
1、网络传输的不稳定：由于数据采用无线网络传输的云服务器中进行存储，无法避免由于网络不稳定而造成的数据的缺失。
2、项目实际运营难度大：此项目需要企业、政府、用户多方面的协调与合作，管理上的漏洞会造成不必要的损失，劳民伤财。
显然，要想真正让无线远程抄表系统的得到广泛的应用，需要更加全面化的设计，增加其安全性，并争取到相关部门的支持。
3 智能抄表工的设计与实现
智能抄表工利用移动平台技术，云服务技术及嵌入式软件开发技术，使各种云端设备可以安全便捷的访问云服务平台获取电力服务，解决了电力服务行业内的传统运营模式存在的缺陷，大大提高经济效益。
如图1所示，为智能抄表工的三层体系结构。
图 1 系统三层架构
3.1 系统实现原理
本系统主要分为服务系统与客户端。
服务系统：用于定期采集电能表内的数据信息，按照固定的文件格式传入入云端数据库中，同时对外提供可供远程访问云的接口，当客户端调用远程访问方法以后，相应的数据将通过网络返回到客户端，手机对数据处理后显示在界面上。
客户端：访问云端数据库，发送数据，接收数据，并对各种数据进行处理应用显示。并在本地计算相应电费，实现网上缴费的功能。
网页客户端：访问云端数据库，生成上月电费报表，并可以下载存储。
3.2 系统运行环境
根据系统分析和数据库实际运行的需要，对软硬件的配置选择如下。
（1） 运行手机应用程序，需要手机安装安卓2.0以上的操作系统。
（2） 嵌入式软件需要运行在拥有以太网口、RS232串口通讯接口等的嵌入式设备上，并且要安装嵌入式Linux操作系统及qtopia4桌面文件系统。本系统选择的是飞凌嵌入式OK6410开发板；
（3） 云服务器要求可以部署PHP代码，搭建自己的云端应用，并且支持应用与数据库的连接，且拥有10G以上的云存储空间，同时要拥有Mail服务及云推送功能。本系统采用的新浪sae云服务平台。
3.3 系统开发环境
（1） 硬件环境
网线、交换机、路由器；
手机：支持安卓2.0以上版本或兼容；
PC机，嵌入式开发板。
（2） 软件环境
手机客户端：android2.2.0以上版本或兼容
Web客户端：windows系统+IE浏览器
嵌入式服务端：嵌入式linux3.0.1操作系统
集成开发环境：MyEclipse 7.0/qtcreator；
开发语言：Java，c++,php；
Java开发工具包：JDK 4.1.0；
Qt开发工具包 ： qt4；
云端应用开发平台： sae服务平台
浏览器：IE 8；
数据库： mysql
流程图绘制工具：XMind 6；
图形处理工具：PhotoShop CS6.
3.4 系统整体设计
3.4.1 三层结构
（1） 现场采集子系统
现场采集子系统由以下两部分组成：
智能电表集群：智能电表是智能电网的智能终端，它已经不是传统意义上的电能表，智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用它还具有双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能。利用RS485现场通讯总线将各种智能表连接起来组成可供采集数据的电表集群。
嵌入式服务设备：嵌入式服务设备是指可以运行嵌入式qt软件的ARM开发板，其具备一下三个基本功能：
① 采集电表集群数据：开发板中运行着移植的qt应用程序，程序中通过串口编程与电表集群进行通信，依次读取电表集群的每个电表地址并采集电表数据。
② 可视化界面显示电表读数：ARM开发板拥有液晶显示屏，通过qt图形界面程序可以将采集到的电表数据显示出来，并进行动态刷新，同时可以显示子系统目前的网络连接、数据通信等状态是否正常。
③ 云端数据传输：嵌入式服务软件通过post功能向云服务器传输采集到的电表数据，交由云端进行存储和管理。
（2）云服务器
云服务平台的搭建是系统中的关键，他是终端应用程序的后台，响应软件请求的同时还要对用户的数据进行存储和管理，整个系统要想安全、稳定的运行，云后台服务功能一定要完备，强大。
一般的云服务器都可以构建云后台应用，通过部署php代码与终端软件进行网络通信，并且支持数据库存储，云推送及邮件服务等功能。
本系统中搭建的云后台应用负责将嵌入式服务软件传来的电表数据按时、分类存储到数据库中，同时存储客户端软件的使用用户的注册信息。最为关键的是后台应用支持客户端软件所有的请求和操作。这种方式大大的释放了客户机的内存和磁盘空间，将存储和计算的功能交给云端，使客户的使用更加的流畅。
（3）云终端软件
云终端软件运行在装有安卓操作系统的智能手机上，其在在pc端eclipse下开发，在Android平台下使用，主要用于对服务器的访问并把返回的数据进行处理显示给客户查看，由于运行于常规的Android手机，所以具有随和的界面和易操作性，方便普通用户使用。只要进行简单的安装即可使用。随着现在Android手机用户的增加，开发Android的app会很方便用户的使用和随时随地查看。
3.4.2 子系统协作概述
数据库服务器子系统为新浪SAEmysql提供，作为强大的数据中心，可以提供稳定健壮的数据管理工作。
用户和云后台服务通过网络进行通讯，云后台服务承载着各种后台逻辑及服务，以其平台无关性和低耦合性提供业务服务。
3.4.2 使用嵌入式+云端的优势
(1)在我们采用的模式中，服务系统进行数据采集并直接传入云端，各种客户端可以直接获得数据，大大增加了客户端的灵活性，比起传统的将每个子站的数据传到主站在对外传输数据，将传统服务器上的访问压力分散到了每一个服务系统上；
(2)在传统模式中，数据的传输必须按照通讯规约的要求，而云端的数据传输是基于xml/tcp协议的，用户不用关心底层的协议，而可以把重点放在上层程序的开发上面。
(3)可以灵活的在网络中增加各种节点，并直接在其上建立云端服务，客户端不必关心服务的提供者在哪或具体是一台PC还是一个设备，都可以相对透明的进行开发。
(4)大大提高了系统得可拓展型、灵活性与稳定性。
结 语
我们的作品就是将云计算，物联网与传统的经济行业结合的系统。它解决许多传统行业运营模式存在的不足，大大增加了其便捷性和实用性，能带来巨大的经济效益。
本产品的最终目标是为电力局及用户双方进行服务，形成行业内的一个应用。但是目前由于无法获得一些真正的用户数据，许多功能只能通过打开外部接口或者运用虚拟数据实现。
但是本产品在电力服务这个行业内是一个不可阻挡的发展趋势，如果能够得到更多支持，以及我们更多时间的功能扩展和完善，必将为这个行业带来改变。
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[5] 四维科技，曹衍龙，赵斯思. PHP网络编程技术与实例（M）.北京：人民邮电出版社，
2006.330-372.
联络方式：
（1）通讯地址：山东省青岛市松岭路99号，266061，青岛科技大学，王建壮。
（2）电话：157********
（3）E-mail：359943165@qq.com
（4）QQ号：359943165
命题老师评语：
将互联网与行业应用深度融合，就是互联网+的本质含义。本设计将互联网与电力服务结合起来，提出了采用云服务和无线互联网技术相结合的远程抄表的解决方案，并对基于sae平台的无线远程抄表及电力服务系统的核心思想、整体架构和实现技术进行了详细论述。论文结构清晰，语言通顺，具有较高的参考价值。
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/deca9de3915f804d2b16c1d1.html
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