用电采集终端

用电采集终端（精选12篇）

用电采集终端 篇1

1 终端基础知识

按照国家电网公司企业标准《电力负荷管理系统通用技术条件》的规定, 由电能表RS-485接口输出电能量值管理技术参数至终端, 在实际运用中, 也存在部分终端的工作电源需要接至电能计量装置电压回路的技术要求。一般的数据采集终端仅接入电压回路, 分为三相四线和三相三线。电压来源可引自电压互感器的二次回路电压或低压母线电压, 分别为100 V和220V/380 V。根据终端电压规格接入对应接线端口。

终端控制回路:装置中带有2对动合、动断接点, 可分别控制2个开关, 根据供电公司需要选择所要控制的开关, 接入其跳、合闸回路中, 可实现分轮次控制2个开关的开闭。

终端采集回路:终端电能表的数据采集通过RS-485接口采集。通信线采用2芯屏蔽线, 线径不小于0.5 mm, 最大接入线径为2.0 mm。终端RS-485接口的A端与电能表RS-485接口的A端相连, B端与B端相连, 屏蔽线必须一端接地。

对于具有负荷控制功能的终端, 需要将电能计量装置二次电压、电流接入终端装置, 使其从电能表RS-485接口获取实时功率量值, 发出开、闭开关指令。

2 终端安装基本原则

(1) 由于现场环境的不同, 安装要求应满足各网省公司的相关设计。终端的连接应遵照厂家提供的安装使用说明书和技术要求, 并符合电力营销管理要求。

(2) 终端的安装位置应方便管理、调试、充值, 线缆在计量箱、柜外的走向应做好安全防护措施。

(3) 不得将终端输出控制负荷开关的跳闸电源接入电能计量装置的电压回路。

(4) 终端的工作电源应根据现场条件, 尽可能取自不可控电源上, 以保证终端正常工作。

3 终端安装一般规定

(1) 针对不同的环境条件, 终端安装必须考虑计量表计和电动断路器的位置, 并根据客户侧的电压等级、计量方式和配电设施的不同, 采用不同的安装方案。

(2) 应方便客户刷卡充值和查询终端数据。

(3) 有利于控制电缆、通信电缆、电源电缆的走线和可靠连接。

(4) 尽量能使客户的值班人员或相关人员听到终端语音报警信息。

4 终端安装位置

(1) 终端安装位置根据计量表计的位置来确定, 计量表计位置在柱上, 终端安装在柱上;计量表计位置在配电室里, 终端安装在配电室里;计量表计位置在箱式变电站内, 终端安装在箱式变电站侧壁上。

(2) 在变电站内, 终端应安装在主控制室计量屏内的适当位置或安装在开关柜上空置的仪表室内。

(3) 在户内, 如为启用预付费功能的终端, 为方便刷卡和查询等操作, 要避免装在屏内, 应在满足方便敷设信号电缆、控制电缆、电源线等情况下, 安装在配电屏外侧或配电室墙上;只用于监测的非预付费终端可安装在屏内。

(4) 在户外, 应使终端安装位置既方便操作, 又不易遭外力破坏, 且终端语音报警信息能够被客户察觉。如终端与电能表受现场条件限制, 无法采用电缆连接时, 可选用微功率无线数传模块进行无线连接。

(5) 在地下室, 或安装位置的信号强度弱不能保证正常通信时, 应当采用远程无线通信中继器进行无线通信。

5 终端安装方式

(1) 户外杆架式安装。终端装在电力配电箱中, 通过抱箍安装在户外计量杆上, 安装高度不小于1.5 m。控制线、电压回路线通过PVC保护管或镀锌电线管接入终端。

(2) 公用变压器箱式安装。终端装在电力配电箱中, 通过螺栓固定安装在箱式变电站固定箱体上, 安装高度不小于1.5 m。控制线、电压回路线通过PVC保护管接入终端。

(3) 地面室内挂式安装。终端装在电力配电箱中, 通过螺栓固定安装在墙体上, 安装高度不小于1.5 m。由一次设备引出控制线、电压回路线通过电缆沟 (地下) 、PVC管 (地上) 敷设接入终端。

(4) 地下室内挂式安装。终端装在电力配电箱中, 通过螺栓固定安装于墙体上, 安装高度不小于1.5 m。由一次设备引出控制线、电压回路线通过电缆沟 (地下) 、PVC管 (地上) 敷设接入终端。通信系统由RS-485线引出通过中继器进行抄读。

(5) 变电站内安装。终端可直接装入变电站主控制室计量屏内。该计量屏必须要有充足的空间, 面板上预留安装孔;可装入开关柜的仪表室内, 控制线、电压回路线均可利用现有电缆沟敷设接入终端。通信系统中所用通信线必须外引, 通信线长度大于50 m时, 另加装中继器进行通信。

6 采集和控制终端线接入要求

(1) 终端连接电能表原则上采取“一台终端与接入的所有电能表RS-485接口的同名端并联方式”, 即每只电能表和数据设备连接终端装置共用一根屏蔽电缆用于RS-485数据采集。连接电缆的网状屏蔽层应在终端一侧可靠接地。

(2) 为满足抄表实用化的要求, 客户的计量总表必须接入终端, 同时应尽量将客户的扣减表全部接入。

(3) 终端连接负荷控制开关原则上采取“一个负荷控制开关一根电缆”方式。终端应保证接入两路跳闸, 原则上第一轮跳闸应接入客户的非重要负荷, 第二轮跳闸接入高压侧或低压侧总开关。对于有跳闸功能的终端, 还要根据被控开关型式, 将跳闸控制线缆准确接入采集终端的对应接点端口。

(4) 电缆进入配电屏柜, 应绑扎整齐并固定。电缆在屏、柜内敷设应与带电、发热、可动部件保持足够的距离。

(5) 终端电源线、抄表线、控制电缆在配电盘内及安装箱内的连接均应按照电力行业规范编号并套上号箍。

(6) 各类电缆的敷设都应横平竖直, 转角处应满足转弯半径要求, 不得陡折、斜拉、盘绕和扭绞, 导线的颜色应遵循电力行业规范。

(7) 电缆应沿墙、管、孔、沟道敷设, 不得凌空飞线或摊放地面。不得不横空跨越的, 在室内应通过槽板、电缆桥架, 在室外可依托钢丝绳。

(8) 安装箱内的端子排必须完整编号, 箱门内侧应附安装箱端子排与终端端子对应接线简图。

7 注意事项

(1) 在进行电能计量装置的安装工作时, 应填写第二种工作票和装接工作单。带电接线时作业人员应戴绝缘手套。

(2) 严格防止电压互感器二次回路短路或接地;严格防止电流互感器二次回路开路。

(3) 测试引线必须有足够的绝缘强度, 以防止对地短路, 且接线前必须用绝缘电阻表检查一遍各测量导线每芯间, 芯与屏蔽层之间的绝缘情况。

(4) 终端装置接电工作时, 应采取防止短路和电弧灼伤的安全措施。电杆上安装终端装置与电压互感器配合时, 宜停电进行。

(5) 终端箱均应可靠接地, 且接地电阻应满足规程要求。作业人员在接触运行中的终端箱前, 应检查接地装置是否良好, 验电后方可接触。

(6) 在二次回路上进行终端装置工作需将高压设备停电或做安全措施, 并提前通知客户, 做好备用电源的投入使用准备。工作中禁止将回路的永久接地点断开。

(7) 变电站内工作时, 应满足行业规定的施工技术要求, 注意二次线路的敷设, 采取必要的屏蔽措施。

(8) 安装客户终端时, 应注意不要损坏客户设备功能。

用电采集终端 篇2

【摘 要】用电信息采集系统是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，实现用电信息的自动采集、计量异常和电能质量监测、用电分析和管理，具备电网信息发布、分布式能源的监控、智能用电设备的信息交互等功能。电力用户用电信息采集系统建设，是建设智能电网的重要组成部分，符合社会经济发展的要求，文章对用电信息此采集系统的应用管理进行分析探讨。

【关键词】用电采集；系统；应用管理

一、用电信息采集系统的主要作用和功能

用电信息采集系统的主要功能包括用户用电情况数据的采集，以及对收集到的数据管理的控制、综合应用运行从而更好地维护管理系统接口等。

1.用电信息采集系统最重要的功能就是完成对用电数据的采集，采集的数据包括实时和当前的数据、历史日、月数据和相关的事件记录等等。

2.数据管理功能可以完成对数据的检测和初步的检查，并通过理论的分析来确定数据的合理性，通过相关的公式进行计算，得到最精细关键的数据部分，并将这些数据进行数据存储的管理。

3.用电信息采集系统的控制功能可以在一定程度上完成对功率定值的精准控制、电量定量数值的调控，费率的定制和调控等等。可以说系统的控制功能是对管理功能的一种辅助，通过对数值的定量控制使得数据的管理更加的便利，精准。

4.用电信息采集系统中的综合应用功能，主要是完成现实中的自动抄表管理的工作，但是随着自动化和智能化的发展，用电信息采集系统也能在原有的基础上完成费控的管理、有序用电管理、用电情况的记录和分析、异常用电情况的自我调控、电能质量数据的记录和分析、线损和变压器损耗的综合分析以及坏损前的警报处理等等。

5.用电信息采集系统中的运行维护管理功能是对系统中权限和密码进行合理的管理，这主要包括终端系统的管理、档案的记录和分析管理、运行状况的监控和运行的管理、对于运行过程中仪器的维护及故障记录和应急处理等等。

6.用电信息采集系统中的系统接口功能，主要是完成采集系统与其他业务应用系统之间的相互连接，将有些数据进行及时的传递和处理，这样就可以实现数据共享。

二、用电信息采集系统的实际应用分析

（一）在营销业务中的应用

第一，实现抄表自动化。可以解决人工抄表效率偏低的问题，利用采集系统对用户用电信息进行及时、完整、准确的采集，提高抄表的实时性；并能通过分析相关历史数据，减少结算数据的差错，进一步提高抄表收费的准确性，避免漏抄、错抄、估抄、代抄的发生，提升管理水平。

第二，全面推行阶梯电价。全面推行阶梯电价是电力行业执行节能减排的一项重要措施，但准确计量用户梯次结算电量是实现阶梯电价的必要基础。需要通过系统对用户月用电量准确的冻结和采集，实现真正意义上的按月份梯次电量结算电费，做到计量的公平、公正。为配合阶梯电价的执行，居民需要及时方便的掌握本月、上月等用电情况，做到明明白白消费，应能通过系统或电能表及时发布相关电量，居民据此可及时采取一定的节电措施，尽量避免越阶用电。再次，加强线损日常管理。现行的线损管理存在线损分析不同时、分析周期长、人工计算等问题，造成线损分析数据缺乏可信性，不能反映实际的线损情况。为线损分析数据的准确，需?M一步强化抄表工作及时性。

第三，需要系统能对所有数据同一时刻采集，满足线损计算数据同时性的要求，为线损精确分析提供基础。为提高线损数据的时效性，急需缩短线损分析周期；需要系统实现更高频度的信息采集，满足线损分析及时性的需要，以便及时发现影响线损异常的症结，采取相关措施，杜绝跑、冒、滴、漏；并能分区、分压、分线、分台区计算线损，提升线损精细化管理水平，进一步提高企业经济效益。

第四，提高反窃电管理水平。原有现场用电稽查没有先进的手段作保证，只是采取定时的方式进行现场检查和稽查，没有针对性，反窃电效率难以提高。系统能为专业人员提供配电线路、台区和用户用电量情况，并能对一些用电异常的线路、台区和用户进行提醒，使用电稽查人员能有针对性地查处窃电，提高反窃电的成功率。系统能为稽查人员方便快捷提供窃电用户异常用电的信息，为窃电的取证工作提供有力的技术手段；并利用窃电用户历史用电信息的统计和分析，为电量的追补提供可靠科学的依据，进一步规范用电监测管理，营造良好的电力经营环境。

第五，全面提升服务能力。客服人员可以及时掌握电网运行的情况。系统应能为其提供电网运行的相关信息，提高客服人员对用户的响应速度，提高用户满意度。电力用户需要了解用电信息时，系统可快速的向用户提供相关信息，解决用户的需求，进一步提升服务能力。运行人员需要及时了解供电的相关数据，掌握电网运行状况时，系统能为其提供相关运行数据，快速判断供电故障，加快故障抢修响应速度，降低用户停电时间，减少用户的投诉。

（二）在满足用户需求中的应用

企业用户需求。企业需要电网公司提供用电信息服务，诸如用电负荷曲线、电量、最大需量、功率因数等数据，指导用户进行用电优化分析、无功设备的投切、用电成本分析等；帮助用户合理使用电能，提高用电效率，开展企业的能效管理，满足其经营管理需求。企业需及时掌握用电安全情况，应能对用户装置实施监测，及时发现用户受电装置隐患，以“隐患整改通知书”等书面形式通知用户，履行告知义务，避免出现安全事故，减少企业不必要的经济损失，进一步拉近与用户的距离。

居民用户需求。用户需要电网企业提高故障抢修响应速度，缩短故障抢修时间，提高供电可靠性，降低用户停电时间，从而减少因停电带来的损失。居民希望为其提供方便、快捷的缴费方式，解决居民缴费难的问题，另外居民用户需要通过使用手机短信、语音提示等多种现代化方式及时了解用电量信息、缴费通知、停电通知、恢复供电等相关信息。

发电企业需求。发电企业可根据各区域中长期负荷、电量情况，开展科学电源建设规划，还可以利用电力需求集中度信息，为电源点选址提供科学依据。另外企业可以根据准确的短期负荷电量预测，一方面发电企业可较灵活确定其机组检修时间，提高发电机组的小时利用率；另一方面也可以调节其煤炭和蓄水的存量，降低其煤炭采购成本，提高发电企业经济效益。

三、总结

建设用电信息采集系统是必要的。建立用电信息采集系统，能够有效提高电能计量、自动抄表、预付费等营销业务处理自动化程度，提高营销管理整体水平。

参考文献：

[1]陈盛，吕敏.电力用户用电信息采集系统及其应用[J].供用电，2011，04

用电采集终端 篇3

【关键词】用电信息采集；用电监察；管理

一、前言

近年来，我国社会经济发展迅速，人们的用电量也在逐渐的增加，随之而来的是用电问题，因此强化我国用电监察管理，已经成为了供电企业在未来发展的必然趋势。只有这样才能更好的解决在用电过程中存在的问题，提高我国用电技术水平，共同创造一个和谐美好的社会加以，促进国家经济发展。

二、用电信息采集的用电监察管理现状

目前，我国电力产业在发展过程中已经很好的满足社会发展的需求。并在“十一五”过程中大力开展一系列的节能减耗措施，从而保护社会自然生态环境。自“十二五”以来，我国的经济快速发展，电力产业也已经进入了高速发展的阶段，电力成为了人们生活的重要组成部分，在各行各业发展过程中都得到了广泛的应用。随着社会用电量不断的增加，一些窃电问题在电力企业的日常管理过程中变得越来越严重，为了自身利益将电力伪造铅封、反接等，从而导致电力企业的售电量严重流失，对电力企业的发展造成了巨大的影响。直到监察管理的出现，可以有效的减少窃电问题，促进电力企业快速发展。

三、构建基于信息采集系统的用电监察管理体系

在构建用电监察管理体系时，要做到以下几点：

1.掌握用电监察相关知识，用电监察管理主要是对电力企业的营业点范围进行管理，保证工作人员可以履行自身主要职责。同时在监察管理过程中，如果有违反用电行为时，监察管理人员有权力对其进行停电整顿，只有这样才能保证在用电过程中不会多出现任何问题；

2.用电监察对窃电问题进行管理，在管理过程中可以利用相关制度来判断在用电过程中是否存在窃电问题，如果发现应该利用相关技术手段进行处理。

3.随着时代的快速发展，现阶段用电窃电情况越来越严重，这对我国的经济造成了巨大的损失，因此加强用电监察管理工作，促进我国电力行业快速发展。

4.加强用电监察管理的有效措施，在开展监察工作时，需要将其提高到法律高度，同时电力企业应该和公安、物价局等相关部门做好交流工作，从而避免窃电问题的出现。同时在监察管理过程中还应该添加各地区的防范监察处地点，并做到建立完整的反窃电体系，利用先进技术手段将反窃电工作顺利开展下去，增加地区的相关设备仪器监测数量，完善各地区的用电系信息数据，只有这样才能将用电监察管理工作顺利开展下去。

5.构建完整的用电信息采集系统的用电监察管理体系。第一，需要明确所管理的目标，将目标进行界定，并规划出一份科学合理的监控范围，只有这样，才能将监察工作顺利开展下去。第二，明确指标体系的层次结构，在建设过程中，需要将用电监察的各种因素表现出来，但是其数据较为复杂，指标结构也是从不同的层次中形成的。因此在建设过程中，需要将指标体系进行分析，只有这样才能将监察管理工作顺利开展下去。第三，预选指标体系，在构建过程中需要将用电指标进行分析，找出其中的不足，再制定出合理的发展目标。第四，将指标体系今夕你给完善，并明确各指标之间的层级关系，从而方便监察管理工作开展。

四、基于用电信息采集系统的重点用户管理

在用电信息采集系统建设过程中，需要仅仅围绕建设目标，只有这样才能保证用电监察管理顺利开展下去。在建设时，还需要具备完整的设计理念，采用一系列创新技术，保证系统稳定运行。同时还需要明确用电采集系统与用电服务系统之间的关系与定位，并保证用电信息在采集的系统功能、技术性能、关键指标等方面上都满足用电监察管理的指定要求，促进我国电力行业快速发展，增加社会经济效益，提高人们的生活质量。

五、基于信息采集系统的用电监察管理自定义平台

在开展用电监察管理工作时，如果出现问题就需要通过信息查询的营销核心业务进行管理，整理出用电信息的关键数据与问题，同时还需要将传统的营销业务服务进行改革创新，只有这样才能建设出一项更加灵活、高效的用电信息采集系统用电监察管理自定义平台。现阶段，营销服务业务在整理用电信息时，其数据信息非常变化，只有利用用电信息采集系统才能将其中的问题找出，并建立一项营销业务质量管控的主题库，要保证该主题库要与电力企业营销管理的制定标准为参考，并满足电力公司管理的所有要求，只有这样才能避免在管理过程中问题的出现。同时在建设过程中，还需要保证主题库中的两大数据模块完整，业务预警监控、经营成果监控这两点。在工作过程中业务监控是对电力营销业务工作进行合理监督，并保证完成的工作质量；经营成果监控是指对电力企业的用电量、用电价格、用电费用进行监控，保證相关工作数据信息符合制定标准，只有这样才能保证用电信息监察管理工作可以顺利进行下去。

六、总结

本文对用电信息采集的用电监察管理进行了简单的研究，文中还存在着一定的不足，希望我国专业技术人员加强对电信息采集的用电监察管理的研究，从而促进我国电力行业快速发展。

参考文献：

[1]冯杨.基于用电信息采集的用电监察管理研究[D].华北电力大学，2015.

[2]刘伟防.基于用电信息采集全覆盖的线损管理[A].北京中外软信息技术研究院.第四届世纪之星创新教育论坛论文集[C].北京中外软信息技术研究院：，2016：1.

[3]卢汪节，李文芳，郑抗震.基于用电信息采集系统的电费管理模式[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2012，01：96-99.

用电信息采集终端故障与处理方法 篇4

一般来说, 用电信息采集终端故障主要包括采集故障、通信故障、内部数据库故障、软件故障、硬件故障。终端故障处理的步骤大多都从数据源出发, 首先根据终端内的数据来判断终端此时的运行情况, 然后判断是哪个功能模块出现了问题, 检查故障功能模块的运行情况, 根据需要调整、测试功能模块的运行情况。处理过程中还要做好相应的记录, 若处理故障成功, 可作为今后处理的经验积累;若处理故障不成功, 也可为进一步处理提供参考依据。

1 采集故障与处理

(1) 终端在采集电能表时出现失败、缺点 (缺少部分采集时间点数据, 下同) 或者数据错误等现象。对新安装的终端或者新增、更换的表计, 首先应检查采集方案设置是否正确, 主要包括表计协议、波特率、电能表地址等信息是否正确;再检查RS 485通信口的电压值是否正常, 一般来讲RS 485通信口A, B两口之间的直流电压为2.0~4.5 V;最后确认终端内是否有与所接电能表相对应的协议, 尤其是一些特殊表计规约。若原来可以采集的电能表突然出现无法采集, 或者出现周期性的缺点, 就需要检查采集方案、采集通道等信息是否被修改或者出现了故障。

(2) 终端其他模块的故障导致采集电能表出现问题。例如终端闪存盘老化导致终端保存的数据文件出现错误, 也有可能造成终端采集电能表时出现问题。同一通道多种波特率电能表并行采集, 有可能采集一段时间后该通道上所有电能表都无法正常采集。同一通道上接入电能表过多, 且距离很长, 也可能导致采集的不稳定。同一通道上电能表地址重复, 或者有一块电能表的RS 485通信口出现故障, 也会影响其他电能表的采集。此时需要根据现场情况进行检查、调整、测试。

2 通信故障与处理

终端与主站无法正常通信, 或者通信过程中频繁出现故障。此类故障主要是网络通道、专线通道、无线通道、RS 232通道等故障引起。

(1) 网络通道故障一般是由路由器故障导致, 或者是终端网络地址设置问题, 很少由终端网络口故障导致, 可以考虑使用笔记本电脑到现场验证网络情况和终端网络口问题。

(2) 专线通道故障一般出现在设备中心频率的设置上。主站专线MODEM设备和供电公司方专线网络内设备中心频率设置错误可能导致专线通信故障, 一般可以考虑环路分段测试, 检查到底是哪一段通道有问题。终端中心频率也可以重新设置, 但是需要打开设备端盖跳线, 所以不推荐。同时还要注意终端内四芯专线MODEM通信参数的设置是否正确。

(3) RS 232通道故障, 主要还是通信设备故障。供电公司方专线通道网络上有乱码信息以及RS 232—RS 485转换头损坏等, 主要测试方式还是使用环路测试的方法。要注意的是, 环路只能环在RS 232一侧, 不能环在RS 485一侧。

(4) 拨号通道故障比较复杂, 判断比较复杂, 有时需要更换终端进行验证。应主要注意的是二次拨号模式的设置是否正确, 使用软件测试通道稳定性是否可靠, 检查通道上是否有乱码。有时需要到现场更换一台新终端进行比较测试, 判断是否是通道本身的问题。

(5) 无线通道类似拨号通道, 其可靠性较低, 而且由于受移动通信系统判定是否在服务区的影响, 有可能导致长时间无法正常工作。此类终端的使用, 建议缩短终端重新启动的周期, 确保通道的使用。

3 内部数据库故障与处理

终端内数据出现诸如数据混乱、时间跳变或者无法存写等问题。由于闪存盘老化或者出现故障, 有可能出现终端内保存的数据出现故障。例如, 本来应该保存2013年3月1日的数据块, 但是保存的却是2012年12月1日的, 导致主站召唤回去的都是错误数据;由于终端时钟芯片出现问题, 导致时钟跳变, 引起终端内保存的数据出现时标错误;终端内数据文件由于其他原因导致后续的采集数据无法正常写入终端。

以上这些情况都需要使用调试软件连接到终端, 然后使用规约来将非法数据清除, 或者在主站修改采集进度, 跳过错误的数据。

4 软件类、硬件类等故障与处理

(1) 操作类。操作类主要指由于终端的电能表地址、波特率、数据位、停止位、校验位等错误设置导致终端无法正常抄读电能表数据;终端与主站连接设置错误导致与主站无法通信;或RS 485通信口的A, B口接线反接或未接导致无法抄表。

处理方法:核对终端的基本设置参数、通信参数、终端逻辑地址等设置正确;终端通信接入点要与主站一致;检查现场各终端、表计RS 485通信口接线是否正确。需要注意的是, 终端规约是否正确也直接影响终端通信是否顺畅, 由于各终端生产厂家对下行的抄表规约理解可能有出入, 有可能导致在主站、终端、表计正常情况下, 仍然无法正常抄表, 此时需要根据终端、主站、表计的通信规约进行逐步核对, 排查错误。

(2) 软件类。软件类主要指终端程序问题。终端程序出现问题使终端进程未全部执行, 主要包括前置机通信程序异常、网络拥塞、主站端口未释放、终端程序版本较低等。

处理方法:根据对主站、终端的故障排查, 重新设置或安装程序。

(3) 硬件类。硬件类主要指终端通信模块损坏、SIM卡问题 (损坏或安装不到位) 导致的终端无法启动、频繁死机等。

处理方法:更换终端通信模块, 更换SIM卡, 对经常死机的直接更换终端。

(4) 环境类。环境类主要指终端安装现场的信号强度较弱或SIM卡欠费, 导致的终端无法上线。

用电采集终端 篇5

一、零售终

端信息的有效采集

（一）终端信息采集的方法和样本确定

辖区客户数量众多，笔者所在的安徽黄山市就有9000户左右的持证户，其中歙县区域有2600户左右，如果全面展开采集工作，不但消耗人力、物力，而且在信息的时效性上也大打折扣，所以采取抽样调查法进行。

样本的抽取数量根据要求的准确度来确定，准确度越高，样本数则越多。样本的对象则要符合覆盖不同经营规模的各个业态、守法经营、经营状况稳定、有区域代表性等特点。目前，我们营销部省级终端信息采集的样本数在100户左右，市级的在150户左右，样本客户严格按照要求进行抽取。

（二）终端信息有效采集的关键点

客户经理作为维系行业与市场沟通的一个重要力量，通过相对完善的流程和工作要求，可以收集到数量繁多的信息。那么，如何才能得到有效的信息呢？

（1）确保信息采集的规范性。一是要规范采集标准，严格按照《地市级公司卷烟零售终端信息采集操作办法》执行；二是要规范采集时间，信息必须在送货的前一天采集，每周采集一次；三是要规范采集过程，解决信息采集的及时性和准确性等问题，确保采集整体工作的效率和质量。

（2）提高信息采集的真实性。一是要加强与客户的沟通和交流，向客户详细介绍信息采集的目的，提高他们的积极和主动性；二是要实地上门采集，特别要做好采集前的预约工作，通过面对面的采集来保证原始数据的真实和可靠性；三是要加强经营指导，通过提高他们经营卷烟的重视程度来提高配合度，培养他们养成定期盘点库存、合理储存卷烟的良好习惯。

（3）突出信息采集的价值性。一是要围绕市场维度展开采集，市场状态信息主要包括销量、价格、消费习惯、市场净化和市场环境变化等；二是要围绕品牌维度展开采集，品牌状态信息主要包括上柜情况、销量走势、需求满足情况、单品库存状况、价格波动和美誉度等；三是要围绕客户维度展开采集，客户状态信息主要包括卷烟陈列、销量、品牌推荐能力、盈利能力和配合度等。

（4）提高信息采集的准确性。一是要保证零售客户层面数据的准确性，真实的未必是准确的，比如零售客户家中有40条库存，假设其中含有串码烟3条，显然这3条就不能计算在内，要予以剔除，这就需要在盘点时，客户经理要格外的认真和仔细；二是要保证客户经理的录入准确率，不能因为品牌规格多就存有厌烦情绪，粗心大意。录入信息处理系统后，要进行多次的核对，再进行数据上报。当然，如果系统含有数据校验功能，那就再好不过了。

二、零售终端信息的分析与运用

一是运用于营销业务，提高主体能力建设

（1）可以提高卷烟预测能力。一是通过终端库存总量、单品库存量、消费结构、订单满足率等数据对此来科学的分析市场，准确的预测自然状态下的市场需求；二是通过外界环境变化比如重点工程动工时间、人流状况、吸烟人数、日均消费量、工程实施的进度、消费品牌等信息采集与持续跟踪分析，就可以测算出新增消费市场的相对准确的需求量；三是通过消费趋势的信息分析，尤其是戒烟人数增多、结构提升较快等信息分析，再结合消费市场专项调查等数据，就可以让我们从外在的显性、感性认识，得到内在的隐性、理性规律，以此来及时进行货源组织方面的调整，提高对市场的快速应变能力。从而，更加灵敏的反应市场，更加有效的满足市场需求，提升市场营销主体对市场的掌控能力。

（2）有利于提高品牌培育能力。随着国家局532/461品牌发展战略的出台，品牌培育工作显然成了当前营销工作的重点，虽然从目标客户选择、产品宣传推荐、促销品发放、终端环境布置、维护稳定价格、监控培育过程等方面开展品牌培育工作已经耳熟能详，但做到稳定价格却非易事。我们可以通过单品实时价格和库存信息采集，测算出价格指数的变化，从而来制定相应的投放节奏和数量策略，使价格一路坚挺，最终达到促进骨干品牌茁壮成长的目的。

二是运用于终端建设，提高零售客户的经营能力。

姜成康局长在工作报告中指出“要与零售客户建立更加良好的战略合作关系，努力提高零售客户盈利水平。加强对零售客户经营指导，努力满足零售客户货源需求，提高零售客户培育品牌水平，确保零售环节毛利率达到10%以上，促进零售客户与行业共同成长。”由此可见，加强卷烟零售终端建设、挖掘零售终端资源、实现零售终端价值是摆在烟草人面前的一项迫切的工作。那么，如何加强呢？

（1）运用信息进行横向和纵向分析。一是把客户现在的销量、均价、库存和盈利状况和周边的客户进行swot分析，寻找出优势、劣势、机会和威胁四个方面信息；二是通过客户目前的数据与自身以前的信息相对比，判断成长度是否在不断提升，如果下降则要寻找出其中原因，如果提升，是否还有再提升的空间和余地？依此来制定相应的客户经营能力提升和改进方案。

（2）运用存销比进行分析：根据单个客户的卷烟存销比和警戒标准，对于存销比过高的品牌规格，要指导客户及时消化库存，谨防积压，提高资金周转的灵活性；而对于存销比过低的品牌规格，要指导客户加大进货量，如果该品牌货源处于偏紧的状态，则要引导客户加大对有效替代品牌的订购量，这样可以避免出现产品脱销的现象，在不造成消费者流失的同时，又保证了利润稳定增长的良好态势。

（3）运用重点骨干品牌的比重分析：通过上柜率、再购率、销量、销量增长率和所占比重等指标分析，可以掌握零售客户对重点骨干品牌的培育情况，如果培育状况不理想，则要进行深入了解，是主动推荐意识不足还是引导消费能力差？依据135工作法并结合与客户沟通情形，就可以进行针对性的指导。

三是运用于专销结合，加强深度沟通。

用电信息采集系统关键技术研究 篇6

关键词：用电信息采集；电力企业；电网系统；关键技术

中图分类号： TM93 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）35-159-2

0 引言

随着我国社会经济的发展，社会生产对电网系统不断提出更高的要求。智能电网的构建是为了满足电力用户的更多需求，实现电力运输以及电力控制的信息化、智能化，提高电网运行系统的安全可靠性，提升电力行业的经济效益。更进一步地说，我国在推行智能电网这一标准方案下，全力建设用电信息采集系统，以实现及时的采集数据、准确的数据计量、高效的服务方式等，全方位地实现电网系统与用电用户之间实时互动的电力信息业务。

1 用电信息采集系统基本概述

用电信息采集系统是电力系统营销管理体系中的重要环节，也是该体系中关键的自动化系统部分，主要负责监测用电用户的实时用电情况。其主要功能包括：电力数据的自动采集、数据计量、数据处理、数据在线监测以及电力质量的在线管控等。依据系统的构成划分，用电信息采集系统主要由主站系统、终端设备、电能表以及通信系统构成。主站系统是集“集抄系统、负控系统、配变检测系统”于一体的，满足“全覆盖、全采集、全预付费”功能需求的系统。终端设备包括负控终端、集中器、采集器。电能表包括变电站关口表、台区表和居民用户表[1]。

2 用电信息采集系统关键技术分析

2.1 通信技术

2.1.1 本地通信技术

本地通信网络用于现场终端与电表计量的通信连接，主要包括RS485通信、低压电力线载波、M-BUS总线和微功率无线通信四种方式。下面依次做出简要介绍。①RS485通信。此种通信应用较为广泛，是采用电表与多个采集的并向连接，通过两条RS485线将计量表与终端设备直接连接在一起，实现采集设备与电表之间的通信。其优点是：传输速率高、抗干扰性好，可应用于多种传输系统。其不足之处是：如长距离布线带来的不便、线路容易受损而很难定位故障点等。②低压电力载波。在用电信息采集系统中，对电能表中数据的采集时依靠载波采集设备进行采集的，低压电力载波将采集到的数据传输到主站系统进行数据的处理。此种通信具有投入成本低、维护成本低的优点，其缺点是受负载影响大、信号衰减大等，此种通信适用于偏远农村或偏僻的别墅区。③M-BUS总线通信。此种通信方式较为开放，可实现电能计量表的自动抄表，与RS485较为类似，且具有通信效率高、抗干扰性强等优点。④微功率无线通信。此种通信与低压电力载波相似，采用数字信号单片射频收发芯片将数据信号通过调制、解调、放大、滤波等数字处理后转换为高频交流的电磁波进行传输。主要适用于农村中单户单表的情况。

2.1.2 远程通信技术

远程通信网络主要应用于集中采集器与主站系统之间的传输，目前较为广泛应用的是无线公网、有线通信和光纤通信，下面做出具体介绍：首先是无线公网。无线公网即GPRS通信技术，在用电信息采集终端安装SIM卡，便可产生通信编号与地址，来进行与主站系统之间的通信，并可快速与主站进行数据传输。此种通信技术具有广阔的发展前景。其次是有线通信。有线通信即有线电话通信，是利用分频技术将电话线分为三个独立的通道，增加其抗干扰能力，通过调制调节器拨号有线电话，将采集到的电能数据传送至主站系统，同时等待主站系统下达的指令。最后是光纤通信技术。此种技术是具有光波载体的信号传输，可有效满足电能数据的大量传输以及长距离传输，并且具有很好的抗干扰能力，保证电能的传输质量。无线通信和光线通信也是智能电网发展的主流方向。

2.2 数据处理技术

2.2.1 集群技术

集群技术同样是输用电信息采集系统中的核心环节，通过集群技术将多台独立网络中的计算机连接成整体，进行统一管控，最终实现电能数据的大运量计算，可面对大量数据的共同访问，对数据流量进行合理分配，有效提升了信息数据的计算效率，并可保证其准确性。

2.2.2 内存数据库技术

内存数据库技术是提升对信息采集数据处理能力的有效途径，内存数据库技术即从内存中直接进行采集数据的存储，优化了采集数据的信息读写能力，有效提升了数据信息的访问性能，最终实现电能数据的实时查询，很好地完善了用电信息采集系统的数据处理能力，尤其是对大批量数据的集中处理。在对大批量数据进行集中处理的同时，还要对数据库的SQL语句以及数据库的表结构进行优化处理，比如说，对每个数据表格中的数据限定在2GB的存量范围，并将数据信息进行分类存盘保管，以方便后期的查询等。

2.3 设备关键技术

在设备关键技术中重点介绍用电信息的安全防护技术。用电信息采集系统所面对的电力数据信息量较大、其覆盖范围较广，在系统运行过程中可能会接触到众多的安全隐患问题，因此，针对系统各阶段面临的安全隐患，对用电信息采集系统摄入了安全防护技术。此项技术主要是由系统主站、密码机和采集终端三部分构成。在系统主站中设置具有高速运行特点的密码机，用来完成主站系统数据的加密、解密，具体是进行身份识别认证、核心数据的加密解密、密钥的协商和更新以及数据信息的校验等功能。除此之外，还要对系统的采集终端、智能电表和集中器中设置密码加密模块，用来完成主站、采集终端和电表之间的身份认证、核心数据的传输，以及系统内部数据的加密、解密等，总体来讲就是保证了系统数据的安全性和保密性。这里密码加密机和终端系统的加密块都是由国家密码管理局认定的密钥加密算法和硬件加密，此外，安全防护系统使得采集终端的监控功能、数据传输功能以及数据交换功能等更加完善，有效起到了防御预警作用。

2.4 业务处理技术

业务处理技术主要介绍智能费控技术和移动作业技术。第一，智能费控技术。用电信息采集系统中智能费控技术的运用主要是实现用电用户先交费后用电的管理模式，通过系统对用户用电量的采集监控，在电费余额不足时提醒用户充值缴费，并在余额为零时自动跳闸停止使用。智能费控技术与安全防护技术同样，贯穿系统主站、采集终端和智能电表中，其中主站费控技术主要适用于居民用户和各类专变用户，采集终端费控技术适用于专变用户，智能电表费控技术适用于居民用户，并在用电量大的情况下减轻主站的压力。除此之外，费控技术对本地通信的电力线载波通信的工作要求较高，载波通信工作必须具有极强的可靠性、稳定性以及实时性，才能为费控技术提供有效的技术支持。第二，移动作业技术。传统的电表计量作业是在打印好工作单的基础上采用人工抄表的形式进行数据登录，其工作效率低，且不能保证准确性，而现阶段广泛应用的是移动作用支持系统，移动作业平台可实现电表抄收、电表计量以及业务办理等功能，有效降低人员的劳动力，提升了工作效率，实现了计量作业的精细化管理。

3 结束语

本文通过对用电信息采集系统的各环节以及各项关键技术的研究得出，用电信息采集系统是构建智能电网系统的必然要求，可更好地实现电力营销业务的自动化处理，做到优化资源配置，提升电力企业的工作效率。因此，继续加强用电信息采集系统的技术研究具有重要的现实意义。

参 考 文 献

用电采集终端 篇7

用电信息采集系统主要包括主站网络与计算机设备、主站通信设备、中继设备、终端设备、智能电子仪表等设备。它的主要功能是实现远程抄读电子式多功能电能表数据,用后台数据存储器对用电客户电能计量数据的连续记录。

专变用电信息采集终端的通讯故障一般包括以下几点。

(1)安装环境、地点差。由于现在很多用户采用的箱变或者用户在偏远地区,这种现象无法改变。

(2)通讯地址异常。通讯地址重复、乱码或无通讯地址的现象。

(3)表计485端口损坏或485通讯规约不符。以前对表计并无485通讯要求,故而有很多表计都不具备485端口的通讯功能,另外还有一部分表计有485通讯功能,但因为其他使用中的一些原因导致485通讯端口不畅通或损坏,无法满足电能量采集系统要求。

(4)由于终端本身的通讯模块损坏或者SIM卡被烧坏、SIM卡数据被损坏等原因造成。

(5)终端天线松动或者接口处在高温下被氧化也有可能导致该现象。

(6)部分客户配电房处于地下室。

(7)通信模块故障。

(8)移动公司GPRS网络信号问题。经会同移动通信公司工程人员检查,属于通信基站信号发射问题。

那么只要我们解决了这个问题我们我们就能提高专变用电信息采集终端的上线率。

目前针对这些故障情况进行分析得出以下解决方法。

(1)针对表计无通讯地址或通讯地址错误,现场对无通讯地址或错误通讯地址的表计进行调试,重新设置正常通讯地址。

(2)针对表计485端口损坏或485通讯规约不符无法抄通的现象,将485通讯端口损坏或485通讯规约不符合的表计进行更换确保所有表计485通讯功能正常。

(3)针对部分客户配电房处于地下室经常不在线或者掉线的,为了确保信号充裕加装15 m外接天线,并尽量将天线引到地面。

(4)针对通信模块故障,为保证终端能上线则需要更换通信模块或终端。

(5)针对SIM卡的问题,首先确定是否由于SIM卡原因造成,可用一张确信没有问题的备用卡来替换终端中原有的SIM卡,重新启动终端,如果成功注册上线说明原来的SIM卡有问题,可交移动公司解决;如果上述方法无法解决问题,可观察终通信调试信息,若终端无法检测通信模块型号,且停留在“打开串口”状态,则可能是通信模块故障或模块与终端接口故障。需要更换通信模块或终端。

由于专变用电信息采集系统主要采用通过基于移动通信公司的GPRS网络的数据传输通信方式。此种数据采集传输方式是利用数字移动通信技术,在每个终端设备内加装一个通信模块,这样分散的客户终端便可通过通信模块接受主站的召测并且完全可以实现主动上传数据。数字移动通信系统在负荷管理系统的应用,使负荷管理系统的建立和使用有了坚实的远程通信基础。现场安装时,我们都曾经对现场是否具有移动通信公司的信号进行检查移动通信公司的信号基本覆盖到了我们的安装现场,所以理论应该每个现场终端都是可以上线的。

对于电能量采集系统的应用我们还需在实际中不断完善、维护,电能量采集系统涉及方面较多,许多功能还可继续开发运用,在以后的工作学习中,我们要不断学习探索,将信息采集系统的强大功能逐步开发出来。

参考文献

[1]用电信息采集终端自动化检测系统技术规范[S].国家电网公司编.中国电力出版社,2012,1.

用电采集终端 篇8

智能配用电通信网中,为实现电力用户用电信息数据的全面采集,必须要保证智能电表等采集终端的安装数量达到一定的规模[1]。如此大批量采集终端的安装、运行、维护等全过程的管理,仅依靠传统的“人力”管理模式,不仅会导致采集终端管理效率的低下,而且还会使得终端的安全性无法得到可靠保证。射频识别(RFID)技术作为物联网中最有应用前景的技术之一,其具有抗电磁干扰、多终端批量识别等优点,非常适用于大批量采集终端的全过程管理,实现对采集终端的全过程监测,确保采集终端的正常运行以及故障后的快速维护。 但由于RFID技术采用无线通信技术,其在带来快速便捷性的同时也相应地带来了安全认证、身份信任和数据保密性等信息安全防护问题[2]。

目前,国内外针对RFID系统安全认证协议及相关加密算法的研究已取得丰硕的成果。 文献[3-5]对各类RFID安全防护方案的抗攻击能力、协议存储量、协议通信次数等方面进行了分析对比。文献[6]利用随机序列来保证认证信息的新鲜性,可有效抵御多种攻击,但无法实现对读写器的身份认证,且协议安全性依赖于随机序列的长度,不适用于存储能力有限的低成本标签,协议中消息关联性也较大,信息容易暴露。为解决上述问题,文献[7]提出一种基于随机数同步更新的安全协议,协议中随机数不仅在标签认证过程中使用,还作为密钥加密信息,可防止流量分析和位置跟踪等攻击,但协议复杂度较高。文献[8]对文献[9]提出的可抵御一次阻断攻击的协议进行了改进,使得新协议可抵御任何次数的阻断攻击,但后台数据库计算量剧增,无法保证时延要求。此外,现有协议都未考虑到识别器对终端信息操作权限的问题,在实际应用中,终端部分敏感信息需要识别器在授权下才可进行写入更改,这样可防止识别器越权操作引起终端信息与后台数据库备案信息的不一致。

本文针对RFID技术在用电信息采集系统中批量采集终端全过程管理方面的具体应用,提出了一种面向智能用电信息采集终端的访问控制协议。协议分为终端身份认证和终端信息访问控制两个阶段,终端身份认证阶段实现对采集终端和识别器的身份认证,保证本次会话终端的合法性,终端信息访问控制阶段则是保证识别器按照后台数据库为其分配的权限对终端信息进行合法的操作。新协议通过信息的安全合法交互保证了各类采集终端的安全性,从设备层面提高了用电信息采集系统的安全防护水平。

1 RFID技术在智能采集终端全过程管理中的应用分析

在用电信息采集系统建设中,智能电表、集中器等采集终端(包括计量设备)的准确可靠直接关系到供电企业和用电客户的切身利益。各类采集终端从采购、维修到报废的整个寿命周期内,任何环节出现问题,都将会降低用电信息采集系统的安全性,还会给电网造成因设备购置更换及用电信息缺失引起的经济损失。传统的终端管理采用条形码技术,其识别效率不高,需人工近距离读取,无法同时识别多终端,且标签不能重复使用,从而导致智能采集终端检测不完善、仓储管理成本大、运行维护缺乏有效在线管控等情况。

RFID是一种无线通信技术,能以非接触方式自动识别终端信息并获取相关数据,实现任意时刻的终端状态有章可查。RFID电子标签具有寿命长,存储量大、抗电磁干扰、可轻易嵌入终端、可多终端批量识别,识别距离长等优点[10]。在采集终端管理中引入RFID系统,将采集终端信息写入RFID标签,采用支持无线数据通信的RFID识别器对采集终端进行管理,可大幅度提高工作效率,节省人工成本,避免人工盘点中的各种差错,让电力企业更加准确地掌握采集终端的存量、分布状况及检修状况,有效提高各类采集终端及计量设备的管理水平,降低经营管理风险。

图1为RFID技术应用于采集终端全过程管理时所面临的威胁模型。识别器与后台数据库间通过安全信道进行通信,但采集终端标签与识别器间采用非接触式短距离无线通信,信息在无线信道中传输时不安全,可能会面临欺骗攻击、假冒攻击[11]、非法访问攻击、篡改攻击[12]、重传攻击等威胁。

在进行智能用电信息采集终端的访问控制协议设计时,需要特别注意以下问题。

1)对识别器进行权限设定。根据实际采集终端管理需求,识别器对设备终端信息的操作权限分为“只读”和“读写”两种。例如对现场采集终端进行检修后,需要向终端录入本次检修记录。这不仅要求识别器可以读出终端信息,还能够在后台允许的情况下随时对终端信息进行更改并与后台同步。

2)协议应当是双向认证。即实现终端身份的认证及识别器身份的认证,防止任何一方的虚假接入。

3)后台数据库负责密钥的配发。例如,智能电表进行入库检定后,需要更换电表出厂时的密钥。这样可以提高智能电表的安全性,做到分工明确,加强计量中心对智能电表的控制管理。

4)认证过程简单,协议复杂度不高。由于采集终端上嵌入的是无源标签,功率有限,复杂的认证会超出标签的处理能力,在进行批量终端处理时,还可导致网络流量增加,影响认证速度。

2 面向智能用电信息采集终端的访问控制协议

2.1 协议符号定义

为简化协议的详细阐述过程,现对有关符号作如下定义。

D,R和T依次代表后台数据库、识别器和采集终端标签;IR为R的本次会话ID标识;Q为识别器发出的会话请求;ST为T的假名,IT为T的本次会话ID标识,PT为T的上次会话ID标识;HT为IT经哈希(hash)运算后的散列值;随机数rX由会话实体X的随机数发生器产生,可为每次协议会话提供新鲜性防护,以抵抗重放攻击;W表示R对T信息的操作权限,W =0表示“只读”,W =1表示“读写”;C为同步更新标识,用来检验D与T会话标识是否完成同步更新,C=0表示二者同步更新成功,C=1表示同步更新失败;符号“‖”代表两个输入值的串联;符号“?=”代表两个输入值的比较。

2.2 协议流程描述

首次运行协议前,需进行初始化:后台数据库为R与T分配初始会话标识IR与IT、分配二者与后台数据库通信的密钥KR与KT,将R的权限标识W置为“0”,将T的会话更新标识C置0,并将该T所对应的IT与PX都置为IT,HT置为H (IT);R存储初始会话IR、权限W及与后台数据库通信的密钥KR;T存储假名ST、初始会话IT、会话更新标识C及与后台数据库通信的密钥KT。当识别器需要对采集终端标签信息进行操作时,首先由识别器发起请求,之后在后台数据库的协助下完成识别器和采集终端身份的双向认证、通信密钥的协商及识别器权限的设定,之后再进行终端标签信息的加密传输。面向采集设备的身份认证协议的具体通信过程描述如下。

步骤1:R产生随机数rR,与Q一起发送给T,发起本次会话请求。

步骤2:接收到Q和rR后,T产生随机数rT,并根据C的状态计算相应的PT参数,若C=0,则PT=H (IT),C=1,否则PT=H (IT‖rT),之后T将PT和rT发送给R,作为对R发起的Q的响应。

步骤3:R收到T发来的PT及rT,令PR=H (IR‖rR),将PT,rT,PR及rR发送给D。

步骤4:D接收到R发来的信息后,首先对R进行认证,利用接收到的rR,在数据库中搜索满足H′(IR‖rR)=H (IR‖rR)的IR,如果未找到,则终止本次会话过程,若能够找到,则接着对T进行认证,认证流程如下。

步骤4.1:在数据库中遍历所有IT的HT,比较HT?=PT,若存在这样的HT,则认为本次请求认证的标签会话标识为IT,并令PT=IT,这意味着上次会话过程正常结束。

步骤4.2:若在数据库中找不到任何HT与PT相同,那么就利用接收到的rT计算H (IT‖rT),并比较H (IT‖rT)?=PT,若等式可成立,令PT=IT,这意味着上次会话过程中,在步骤2中T向R发送的应答信息被阻断,从而导致T内的会话更新标识C=1,但D与T中的标签会话标识IT都没有更新,D在本次会话过程时可发现该错误并有能力对其进行纠正。

步骤4.3:若此时D还搜索不到对应于IT的T,则计算H (PT‖rT),并比较H (PT‖rT)?=PT,若等式可成立,这意味着上次会话过程中,步骤5中D向T发送的回复消息受到阻断,导致D中的标签会话标识IT更新了,而T中的标签会话标识IT却未发生更新,D在本次会话过程时发现该错误并对其进行纠正。

步骤4.4:经过步骤4.1—4.3,若还未找到可以相匹配的T,则D终止本次会话过程。

D完成对T的身份认证后,则令QT=KT(ST‖rT‖rR),MT=H (IT‖rT‖rR),并为R与T的本次会话任务分配密钥K,确定R对T的本次操作权限W ,之后将KR[K,W ,K [MT],QT]传回给R,并更新IT=H (PT‖rR)和H =H (IT),以为下次会话任务做准备。

步骤5:R接收到D的回复消息后,利用密钥KR解密,获得权限标识W ,QT,K[MT]及本次会话密钥K,利用QT加密K,W ,K [MT]并将其发送给T。

步骤6:T收到R发来的消息后,利用假名ST和密钥KT计算QT,解出D分配的本次会话密钥K,权限标识W及K[MT],再利用K解出MT,若MT=H (IT‖rT‖rR),则T更新会话标识IT=H (IT‖rR),置C =0,本次会话过程身份认证完成,进入数据传输阶段。

在采集设备信息访问控制协议中,本次身份认证完成,R将需要传输的消息及请求用本次会话密钥K加密发送给T。T收到加密消息后,利用会话密钥K解密,依据消息内容进行如下处理。

步骤6.1:若R请求读取标签信息,则将R所需读取的消息用密钥K加密,并返回给R。

步骤6.2:若R需要向标签写入信息,则T通过W来验证R是否具有该权限。

步骤6.2.1:若W =0,则T向R发送越权警告,越权次数i=i+1(i初始为0),当越权次数超过门限,标签不再响应识别器的任何要求。

步骤6.2.2:若W =1,则T按R的要求写入信息,并向R回送该信息以确认该信息已被正确写入;至此,R对T完成一次信息交互后,即可进入下一次信息请求处理过程,直到T检测到R的信号功率低于阈值功率,代表R与T完成了本次会话过程。在此过程中,若D与R需要进行信息交互,则由任何一方发起请求KR[信息],另一方根据对方要求回应KR[信息]即可。

3 协议隐私安全属性及抗攻击能力分析

在智能用电信息采集终端全过程管理中,RFID协议漏洞一般分为安全漏洞与隐私漏洞[13]。安全漏洞主要是指攻击者利用该类漏洞能够通过身份认证或者破坏采集终端的正常认证。隐私漏洞主要是指认证协议泄露了采集终端的隐私信息,使得攻击者利用截获的信息伪造终端标签进入系统内部进行有计划的攻击。

1)假冒攻击

攻击者通过窃听认证过程中标签与识别器间交互的消息,提取出标签包含的信息,复制标签数据到伪造标签中,进而可假冒合法标签侵入RFID系统进行有计划的攻击。

在身份认证协议中,R与T间信息交互共三次:步骤1中交互的信息不涉及标签身份信息;步骤2中随机数rT及每次会话过程中IT的更新保证了每次会话中PT的随机性,hash函数的单向性则使得消息被破解的概率几乎为零;步骤5中的密钥QT是由标签假名ST、随机数rR及rT、标签密钥KT生成的,密钥QT在每次会话中都将被更新。由于步骤1与步骤2中并没有以任何形式传输标签假名ST和标签密钥KT,因此攻击者仅利用rR及rT无法获知每次都被更新的密钥QT。

在信息访问控制协议中,标签与识别器间的密钥K在每次会话过程中都会改变,且传输内容不涉及标签身份信息。

2)欺骗攻击

与假冒攻击不同,欺骗攻击不是对标签进行复制伪造,只是模拟标签数据传输过程,使得合法识别器认为与其进行信息交互的是可通过认证的标签。同样攻击者也可通过模拟识别器数据传输的过程,使得合法标签以为与其进行通信的是合法可通过认证的识别器。本协议中,除非破解认证过程中采用的协议,否则攻击者无法获知识别器与标签间消息交互的规则,因此无法达到欺骗攻击的目的。

3)识别器非法访问攻击

相对于标签的假冒攻击,若识别器身份是非法的,则识别器对合法标签的信息读取就为非法访问攻击。在身份认证协议中,当非法识别器申请身份认证时,由于当前采用的认证协议未知,攻击者只能先阻断合法识别器的认证消息,然后将截获的消息{PT,rT,PR,rR}发送给后台数据库,后台数据库则可成功认证识别器的身份,并发送响应消息{KR[K,W ,K[MT],QT]}。但由于非法识别器无法获知与后台通信的密钥KR,无法从响应消息中获得本次会话密钥,且在步骤5中无法通过终端标签的身份认证,因此不能对标签信息进行访问。

另外,针对合法识别器的非法“写”操作,标签通过识别权限标识W来判断识别器是否有“写”操作权限,若无,则向识别器返回相应的“写”权限错误报告,若识别器在明知无权“写”操作时仍不断对终端标签发起“写”请求,当次数i达到阈值后,终端标签在本次会话过程中将不再响应该识别器任何请求。

4)重传攻击

RFID系统中,重传攻击分为两种:一种是攻击者伪装成识别标签,重传标签发送给识别器的响应消息;另一种是攻击者伪装成识别器,重传识别器对终端标签的认证请求。抵抗重传攻击主要包括时间戳和随机数两种方法。本协议采用随机数的方法抵抗重传攻击,识别器与终端标签交互的信息中都包含识别器产生的随机数rR以及标签产生的随机数rT,通过比较发送和接收到的随机数是否一致,便可以识别出攻击者的攻击行为。

5)篡改攻击

由于无法获知认证密钥,通常攻击者无法将原信息篡改成另外一条合法信息,所以篡改攻击只能造成认证失败,而不会造成错误认证。但对于密钥更新,攻击者先阻断消息的传输,然后进行篡改攻击却是致命的。

新协议中T与D间的通信密钥KT,R与D间的会话密钥KR均不进行更新,但T与R间的会话密钥K是由D随机分配,每次会话过程都会进行更新,但D并不存储该密钥K。在步骤5中,由于攻击者无法破解密钥QT,对消息的篡改攻击只能造成T对R认证的失败,本次认证过程将终止。

6)阻断攻击

若识别器与终端标签信息交互的过程可能会遭遇攻击者阻断,通常阻断攻击还会导致后台数据库与标签密钥更新不同步,从而引起非同步攻击。若攻击者阻断步骤1中发送的消息,将对终端标签及识别器无任何影响;若阻断了步骤2中T对R的响应消息,将导致T内的会话更新标识C=1,但D与T中的标签会话标识IT都没有更新;若在步骤5中,D向T发送的回复消息受到阻断,将导致D中的标签会话标识IT发生更新,但T中的标签会话标识IT却未发生更新。在本协议中,D在收到R发送的消息后,可以通过PT来验证上次会话过程中步骤2或步骤5发送的消息是否被阻断,并有能力在本次会话过程对其进行纠正,因此可以很好地抵御阻断攻击。

综上所述,本协议与现有其他RFID安全协议在身份认证能力、抵御攻击能力等方面的对比如表1所示,其中,√和×分别代表该协议是否可抵御此类攻击。表2所示为计算量、存储量和通信量等性能指标的对比。

注:A:密钥矩阵;L:标签标识符;S:随机序列;K:密钥;H:hash运算;X:异或运算;U:解密运算;n表示若干次;存储量:以表2中第一行5L+2K为例,其表示后台数据库D中存储有5个标签标识符和2个密钥;运算量:以表2中第一行3H+1U为例,其表示阅读器需要进行3次hash运算和1次解密运算。

由表1和表2可知,对比其他现有RFID协议,本文所提出的访问控制协议在未大幅增加通信次数、存储量及计算复杂度的情况下,不仅可抵御常见的重放、假冒等攻击类型,还可抵御较难处理的信息阻断攻击,尤其是新协议对识别器权限的设定,保证了终端信息只能在授权下才可被识别器读写,加强了终端全过程管理中终端信息的安全性,从设备层面为用电信息采集系统的安全性提供保证。

4 结语

用电采集终端 篇9

信息采集是基于智能控制系统之上的, 可根据使用地区的实际情况来编写内部程序。目前智能配网已在多个地区落实使用, 用户的日常用电情况通过系统传输至控制中心, 电量统计更为合理, 并且不会出现误差。用电信息采集系统中还具备费用计算功能, 当用户的电费用完时会自动断电提醒缴费。根据调查可知, 智能配电网在城市中的使用率可达到98%以上, 在此之上建立信息采集系统, 具有极强的可行性, 并且建设时间较短。

使用智能化供配电系统后, 信息采集器可将用户在统计时间内的用电量反馈至电力单位。供电单位可根据地区的实际用电情况来优化供应网络, 避免在使用过程中出现故障, 而影响到用户的正常活动。由此可见, 用电信息采集系统具有可靠性。传统的电网管理体系中, 当供电设备发生问题时, 会有控制中心的监管人员将情况反馈至维修工人, 再做出相应的处理。这一过程需要消耗大量的时间, 往往已经错过了最佳的维护时期, 为用户带来不便。将信息采集系统应用在智能配电网中可解决这一问题, 当设备发生故障时, 采集器会捕捉这一异常, 反馈至控制中心。接收到这一信息后警报器会响起, 维护人员便在第一时间了解到现场情况, 为抢修工作争取到大量时间。

信息采集是针对使用端进行的。采集装置会被安放在不同部分, 例如电表端、变压设备等, 作用分别为故障检测与费用管理。采集系统中包含计算设备, 将捕捉到的数据统一反馈至设备中, 在短时间内分析故障产生的原理, 可作为电力系统维护工作开展的依据。控制中心在传递指令信息时也可通过这一系统来完成, 各终端的用电设备会在第一时间做出相应变动, 来满足使用需求。

2采集终端应用分析

用电信息监管在多个省市得到广泛使用, 减轻了电力部门工作压力, 同时也为用户提供了便捷。智能化监管必然会促使科学管理制度的产生, 用电费用也向公开透明化发展。用电信息采集在设备与技术上不断做出进步, 安装在使用端的设备可做到实时监管, 出现供电终止后可在短时间内将信息反馈。用户违规操作、危险使用时, 信息监管系统感应到异常后会自动断电, 避免发生用电事故。

2.1用电信息采集终端停上电事件

供电配网中最常见的故障就是供电终止, 可能是设备损坏导致, 也可能是电压不稳造成的跳闸。这时需要技术人员对系统进行维护, 做出应对的速率与使用的信息采集系统有着必然联系。智能系统中会在额定时间内对反馈数据进行更新, 来反应最新情况, 当出现上述问题后, 可自动调节更新时间, 在短时间内完成这一任务。技术人员根据不同时间更新的信息可做出具体的维修方案, 并判断故障发生的部位与损坏情况。这种智能系统具有一定的可控性, 反应的情况也真实可靠。特殊用途的供电网络是单独监管的, 要保障在突发时间中也可作为应急设备使用。

2.2三层采集结构的台区停电判定分析

供电系统中含有变压设备, 将不同的电压调节至稳定的生活使用频率。电力信息采集也可在输送阶段进行, 经不同的监管数据汇总后再开展分析判断, 更具有科学性。系统运转过程中若断电时间超过一分钟, 则视为停电事故, 需要管理人员严肃对待, 并找出造成故障的原因。使用一段时间后还要监管系统中的各设备进行维护, 判断反馈数据的精准度, 发现问题后第一时间解决, 避免在使用中影响各系统的稳定性。若已经发生停电问题, 但监管系统中被没有体现, 要考虑故障发生的地点是否在信息采集设备附近。可根据使用损耗来设定维护周期, 到达规定时间后便组织工作人员开展全面检修工作, 对老化设备进行更换, 以维护供电系统的稳定性。

2.3两层采集结构的台区停电判定分析

对于采用两层结构采集的台区, 一般根据用户的大小配有1个或多个集中器, 当该台区所有集中器向主站上报停电事件, 与之对应的监测公用变压器的终端在同一时刻 (与集中器上报的时间差不超过1min也上报停电事件, 且停电时间超过1min, 即可判定该台区停电, 且公用变压器停电。当该台区所有集中器 (数量≥2) 向主站上报停电事件, 且停电时间超过1min, 与之对应的监测公用变压器的终端在同一时刻 (与集中器上报的时间差不超过1min) 未上报停电事件, 可判定该台区停电, 但不能判断公用变压器是否停电。当该台区部分集中器向主站上报停电事件, 其他集中器未上报停电事件, 且与之对应的监测公用变压器的终端未向主站上报停电事件, 则可判定该部分集中器所在线路停电。当该台区所有集中器均未向主站上报停电事件, 而与之对应的监测公用变压器的终端向主站上报停电事件, 可判定监测公用变压器的终端出现故障。

2.4线路停电故障判定

对于同一线路上具有多个专用变压器或公用变压器的线路, 其网络拓扑结构可根据使用来设定, 若该线路上的所有专用变压器终端均上报停电事件, 则可判定该线路停电故障。

3基于用电信息采集系统的供电抢修服务模式

3.1供电抢修模式流程

结合“线路—台区”的网络拓扑关系, 根据用电信息采集系统终端所上报的停电事件信息, 判断台区是否停电, 若停电则由主站系统自动告知相关负责人员, 及时进行供电抢修, 抢修成功后, 台区恢复供电, 终端主动上报上电事件, 上报内容包括本次上电时间和上次停电时间。流程下所示。针对台区停电情况、同一线路的专用变压器停电情况进行了分析, 由于现场用于专用变压器的终端一般为单只, 故对停电事件于某一专用变压器的停电只能作为辅助判断和定位。由于终端停电1min内会向主站上报停电事件, 故该供电抢修模式缩短了供电抢修时间, 提高了故障段或故障点定位的准确度, 保证了供电的可靠性, 提升了工作效率, 缓解了现场人员的工作量, 具有很高的推广使用价值。

3.2案例模拟分析

搭建具有1台专用变压器终端和3台II型集中器的供电台区。其中, 每台II型集中器下挂有192只智能电能表, 终端与主站之间采用GPRS通信。所搭建台区停电后, 主站在1min内可以收到终端停电信息。由此可判定该台区停电, 系统自动告知相关人员, 待台区来电后, 终端主动向主站发送上电信息。

4结论

用电信息采集系统是国家电网公司统一坚强智能电网建设的重要组成部分, 目前正在不断的建设和完善之中, 包括减少终端的故障率, 提高终端上报信息的可靠性和实时性, 保证终端运行的稳定性等。随着“全覆盖、全采集、全费控”的实现, 利用用电信系采集系统判断停电故障将成为一种行之有效的方法。

参考文献

[1]冯海舟, 林向阳, 熊章学, 陈淼.基于GPRS双链接的用电信息采集与配网监测系统[J].电力信息与通信技术, 2013 (9) .

用电采集终端 篇10

关键词：采集终端,检测系统,输送单元

为达到山西电力公司计量中心的省级“整体式授权、自动化检定、智能化仓储、物流化配送”的目标, 建设具有山西特色的计量一体化管理标准体系和智能仓储配送系统, 并体现标准化设计理念, 兼顾先进性和实用性、可靠性和经济性、完整性和拓展性, 做到运行安全、可靠、稳定, 系统操作便捷。省计量中心建设是“大营销”体系建设的重要内容, 组建省计量中心, 定位于全省电力计量工作的“计量检定中心、资产管理中心、技术支持中心”。组建省计量中心, 实现全省计量器具集中检定配送。可优化整合全省范围内的检定资源, 显著提高检定资源的利用率及检定、配送效率;将计量资产纳入省公司大资产管理范畴, 可实现计量器具的集中管理、统一调配、动态管理, 达到库存最小化、资产最优化。

一、用电信息采集终端自动化检测系统的组成

用电信息采集终端自动化检测系统由管理层、传输层、执行层组成, 管理层为检测系统平台, 对整个检测系统进行管理和控制。传输层为输送单元, 完成采集终端在检测过程中的输送和定位。执行层由上下料、身份识别、耐压测试、外观检查、功能及误差检测、贴标、封印等单元构成, 执行检测系统平台指令, 完成各项功能和性能的自动化检测。

(一) 管理层。

检测系统平台是自动化检测系统的信息管理中心, 由系统平台软件和硬件组成。软件分为检测任务管理, 数据管理, 系统功能, 控制终端, 软件接口和辅助功能6个功能模块。生产管理系统下达检测计划给检测系统平台, 通过自动化仓储接口单元将待检测设备移到检测线上, 按照检测计划中检测项目的要求控制各检测单元进行设定功能的自动检测, 检测完毕将检测结果上报生产管理系统。在完成合格品和不合格品的分拣后通过自动化仓储接口单元将检测完成的设备送回自动化仓储。

自动化仓储接口单元是终端自动化检测系统和自动化仓储的接口部分;自动化仓储接口单元在上料时将装有被检测设备周转箱拆盘后准确地输送到上料单元, 完成上料的周转箱缓存或码垛后回自动化仓储;自动化仓储接口单元在下料时将空周转箱准确地输送到下料单元, 完成下料的周转箱按合格品周转箱和不合格品周转箱分类码垛后回自动化仓储。

(二) 传输层。

上料单元是通过机械装置将被检终端从周转箱中移载到终端自动化检测系统的输送线上, 采集终端移载准确可靠, 节拍满足自动化检定需求, 采集终端取放的速度可设。

身份识别单元通过采集终端在身份识别单元通过条码识别或射频识别的方式录入采集终端信息, 并且核对该信息的正确性。采集终端在该单元进行拍照, 拍摄的照片和标准图像进行对比, 判断采集终端外观、结构和显示是否合格, 并按照设定的参数, 自动完成耐压测试。采集终端的参数配置在该单元完成。同时在该单元进行功能和误差检测。

(三) 传输层。

传输层的主要由输送单元组成负责将采集终端准确地输送到各检定工位。采集终端输送效率满足自动化检定的节拍需求, 输送速度可设。

二、用电信息采集终端自动化检测系统测试

(一) 任务获取。

生产调度管理系统根据营销系统下达的检测任务, 根据检测系统设备工况, 进行整合分配, 分配检定任务后通过接口通知检定系统读取相应的作业任务。

(二) 检测数据管理。

查询:对已经检测完毕了的检测数据进行查询, 打印, 浏览操作。查询可按功能:修改和修正功能, 以达到检定报告显示的要求;删除功能:对已经查询出来的数据从数据库中进行删除。数据上传到相应的营销管理系统中 (如:SG186系统) , 形成永久的, 共享的数据。统计分析:系统自动根据测试记录, 形成测试报表, 以统计分析各个项目测试情况。具体可形成合格统计报表。数据备份:为保证数据的安全性, 检测系统平台会根据系统设置好备份时间。

(三) 系统数据管理。

参数设置:对检测系统平台所需参数进行设置。项目配置:根据验收项目明细表, 检测系统平台列出所有检测项目。检测方案:系统默认方案有:标准方案, 全检方案, 抽检方案, 带控制方案等。人员管理:检测系统平台对操作的管理权限分为:操作员, 系统员两种。

(四) 单元管理。

过程监控:本业务实时监控检定系统, 并检定系统各种设备运行状况, 通过数据接口实时接收设备各种运行数据;调度管理:对于下发的检定任务和检定方案自动进行优化, 安排检定行程。故障处理:系统内各机械装置, 均应具有异常检测功能。应及时发出声、光报警并停止动作。

(五) 辅助功能。

系统自检:包括检定输送设备自身的自检, 耐压和检定装置自检。紧急停止:当遇到紧急情况时, 系统紧急停止运行, 防止人员及设备的伤害和损失。

(六) 接口要求。

设计原则应符合共享性、安全性、可扩充性、兼容性和统一性的要求, 对同类系统应统一接口规范。系统接口的方式包括:Web Service或Socket通信等, 数据通信采用XML标准语言格式, 同时要求对传输数据进行加密。其中与生产管理系统通信统一采用Web Service接口方式。

三、项目评价

计量中心的用电信息采集终端自动化检测系统建设, 可实现全省各种用电信息采集终端的自动化集中检定和仓储配送。一是优化和提高检定和仓储配送效率;二是将计量资产纳入省公司大资产管理范畴, 可实现计量器具和全省用电信息采集终端的集中管理、统一调配、动态管理, 资产最优化;三是可进一步细化专业分工, 规避各地市公司因管理水平和技术能力的差异带来工作质量差异;四是有利于建立完善的质量保证控制体系。

四、结语

山西电力公司计量中心对用电信息采集终端自动化检测系统建设等进行调查研究和技术交流。分别参观和调研了北京、天津、河南等省市公司计量中心的智能仓储和配送自动化系统, 并积极探索与实践。为山西电力公司计量中心的计量集约化管理和应用先进的自动化技术积累了可靠的技术支持, 为山西电力公司的“大营销”体系建设奠定了扎实的基础。用电信息自动化检测系统可优化整合全省范围内的检定资源, 显著提高检定资源的利用率及检定、配送效率;将计量资产纳入省公司大资产管理范畴, 可实现计量器具的集中管理、统一调配、动态管理, 达到库存最小化、资产最优化。

参考文献

[1].王幸之.AT89系列单片机原理与接口技术[M].北京:航空航天大学出版社, 2003

[2].黄承安.张跃.微控制器拨号上网的实现[J].电子技术应用, 2003

[3].马毅华.基于GSM短消息的集中抄表系统的设计与实现[J].空军工程大学学报 (自然科学版) , 2004

[4].李少辉.煤气表自动抄表系统的研究[D].河北工业大学, 2004

WIFI在数据采集终端的应用 篇11

关键词：WIFI；数据采集终端；设计；应用

中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 18-0008-01

在我国的经济发展中，其中制造业是国民经济支柱，对我国的经济发展有着很重要的作用，但是对于我国的制造业来说信息化程度比较低，因此，必须提升制造业的信息化水平，提高日常生产的效率，促进我国经济的发展。

一、对于生产数据采集管理终端的总体设计

（一）生产数据的分类。在制造企业中，主要是分为流程制造以及离散制造，其中流程制造主要是有石油、冶金以及造纸等，这些产业主要特点是产品能够通过化学的反应使一种物质本质发生变化，而对于离散的制造产业来说，是利用零件加工为主的离散生产过程，而生产数据采集终端则是对离散制造过程中的数据采集。在离散制造中，需要采集的数据主要分三种，有生产数据、设备数据以及质量数据。生产数据主要是指在日常的生产活动中的数据。而质量数据则是在产品的制造中的产品质量数据，设备数据主要是指在加工生产中的一些机械设备数据[1]。

（二）生产数据的采集。对于生产数据的采集主要是可以分为：（1）人工采集，主要是工作人员在日常的生产中进行采集，对于工人的考勤以及故障的报告等，一些生产数据以及设备数据等都可以利用人工采集的方式进行采集；（2）自动采集，主要是利用专用的采集设备直接对数据进行采集。对于采集设备采集的数据主要是传输到服务器的计算机上，然后对数据进行相应的加工处理，但是对于一些大型企业来说，由于需要采集的数据很庞大，企业的生产环境也很复杂，所以对于采集设备的布线十分困难，这就要求了采集设备必须要支持无线通讯技术，并且采集设备在进行机器的采集时，既要支持高数据通信速率，同时也要具有可靠性，才能够保证数据采集的效率。

二、WIFI在生产数据采集终端中的总体设计

（一）设计遵循的原则。对于生产数据采集终端的设计原则主要如下：首先，要能够保证数据传输的可靠性以及准确性，只有数据的可靠性得到保障，采集设备才具有使用的价值[2]。其次，系统必须要能支持多种功能，能够适应企业的多种生产的环境，在每一个生产企业都有着不同的生产环境，甚至在一个企业中，其生产环境也会不断的发生变化，因此这就需要系统必须要具有通用性，才能够适应各种环境数据信息的采集。最后，系统必须要具有人机界面，这样能够方便用户的使用，满足用户的需求。

（二）对于通信方案的选择。在生产数据管理终端在进行数据的采集时，必须要能够与上位机相互联系，所以生产数据年采集终端必须要能够支持无线网络以及有限通信技术，只有这样，才能够提升数据采集管理终端的可靠性以及灵活性，根据需求进行分析，对于生产数据采集管理终端必须要能够支持无线网络传输技术，而WIFI技术则是一个很好的选择。目前我国的WIFI技术发展十分的迅速，并且成本非常的低，传输的速度也比较宽，因此十分适合生产数据采集终端的应用，但是在可靠性上也存在一些问题，主要是WIFI技术受到环境的影响很大，但是可以利用应用层面对数据进行检查审核，从而来保证数据的可靠性，在生产数据采集管理终端中使用WIFI技术能够构建无线网络，来进行数据的传输，为了能够保证数据传输的可靠性，可以利用RS485总线来解决这一问题。RS485是工业上使用十分普遍的控制总线，传输的距离十分的远，最重要的是具有很强的抗干扰能力，但是RS485在架构的方向上无法满足用户的需要，因此，很多企业都是利用以太网来实现数据的采集，以太网具有很高的数据传输率以及可靠性，并且对于终端的接入数量也远远的超过了RS485的接入数量，以太网能够与无线局域网建立统一的网络。

（三）对于系统整体的构架。根据无线网通信技术进行分析，并且结合在企业生产车间内试剂情况，对生产数据采集棺木里系统进行构架设计，生产数据采集管理系统属于MES的子系统，能够提升生产的效率，对于系统的整体构架主要是利用数据采集管理终端、网络环境以及上位机管理软件构成[3]。并且在生产数据采集终端可以利用人工输入以及设备借口自动采集的方式来进行数据的采集，主要是上位及管理软件来对采集的数据进行处理，实现信息化管理，所以生产数据采集管理终端必须要与上位机相互连接。首先就要确立通信模式，主要是利用B/S与C/S架构，前者主要是浏览器/服务器模式，主要是用于广域网，而后者是传统的客户端/服务器模式，主要是用于局域网，具有很强的安全性，因此在终端与上位之间会利用C/S模式，终端作为相应的客户机。

（四）对于生产数据采集管理功能的设计。其功能的设计必须要能够根据相应的生产环境以及设计的原则进行分析，其设备必须要能够适应生产环境，具有通用性，对于信息发布功能的实现，可以通过显示器的方式来实现，主要是利用生产数据采集管理终端通过外接显示器来实现。并且生产数据采集管理终端必须要能够支持相应的WIFI以及以太网，同时要能够具备网络切换功能，能够对以太网的参数进行设置。另外，为了能够满足生产设备采集管理终端能够适应不同的环境，并且要方便用户的使用，必须要具备应用编程功能。

三、结束语

综上所述，随着WIFI技术的不断发展，这项技术在制造业中也得到了广泛的应用，尤其是在生产数据采集管理中的应用更加广泛，可以提升制造企业数据采集的效率，促进企业的发展。

参考文献：

[1]花金磊.基于WiFi的数据采集终端的实现[J].吉林大学，2012（02）：50-51.

用电采集终端 篇12

用电信息采集终端(以下简称终端)需对大量的数据进行采集和处理,而对这些数据的处理目前基本上采用文件读写方式和嵌入式数据库方式2种[1,2]。文件读写方式在对数据进行处理时,需对文件进行读写操作,输入/输出开销大,数据共享性差,运行效率低,因此,对于采集数据量较大的用电信息采集终端来说,终端整体运行效能较差。嵌入式数据库方式因其数据与程序相对独立,且这种数据库嵌入到应用程序进程中,没有类似商用数据库中客户/服务器配置相关的开销,能够轻松地管理应用程序中的数据[3]。因此,嵌入式数据库在采集终端成为经常采用的一种数据存储方式。

无论是文件方式还是嵌入式数据库方式,都是把所有数据放在磁盘上管理,每一次数据操作都涉及到磁头的机械移动和CPU中断,当数据量很大时,操作频繁且复杂,长期运行很容易暴露出诸多问题[1]。内存数据库(也称主存数据库)技术就是在内存容量不断提高、操作系统支持更大的寻址空间的基础上,重新设计的一种数据库管理系统。

本文针对当前用电信息采集终端的应用需求,引进嵌入式数据库SQLite和内存数据库技术,并将这2种技术相结合,在最小化磁盘访问目标基础上,设计实现了用电信息采集终端的数据管理系统。

1 终端应用软件数据管理需求分析

用电信息采集终端是负责各信息采集点的电能信息采集、数据管理、数据传输以及执行或转发主站下发的控制命令的设备。其功能主要包括数据采集、数据管理、控制命令、综合管理、运行维护管理、系统接口等。按数据在终端中的生存与流向,可以将终端软件分为抄表采集层、数据管理层、主站通信层3个层次。抄表采集层和主站通信层负责采集终端下行和上行通信,数据管理层负责终端的数据管理。

数据管理是终端的核心,管理的数据包括参数、实时数据、控制命令、事件信息、历史数据等。其中,参数与实时数据是抄表采集层和主站通信层以及终端本体数据分析、数据统计等功能的基础数据,访问与更新非常频繁,应将这些数据存储在内存中;控制命令、事件信息为触发性数据,可短暂驻留内存;历史数据由于其数据量大,且访问与更新不会很频繁,可以直接存储在磁盘空间中。

2 嵌入式数据库SQLite介绍

SQLite是D.Richard Hipp用C语言编写的开源嵌入式数据库引擎,支持大多数SQL92标准,可以在所有主要的操作系统上运行,也支持大多数计算机语言,兼容“原子性、一致性、隔离性、持久性”(ACID)。SQLite具有体积小巧、快速高效、稳定可靠、可移植性强等特点,广泛适用于嵌入式环境下的数据管理。

SQLite内部由结构查询语言(SQL)编译器(compiler)、内核(core)、后端(backend)以及附件(accessories)组成,如图1所示。SQLite利用虚拟机和虚拟数据库引擎(VDBE),为应用程序提供查询或修改数据库。与内核的接口(interface)是一个C语言库,负责将SQL语句传递给SQL compiler;由标志处理器(tokenizer)、分析器(parser)、代码生成器(code generator)组成的SQL命令处理器,负责将SQL语句编译成易读的、可在虚拟机(virtual machine)中执行的程序集;虚拟机负责执行生成的程序集。数据以二叉搜索树(B-tree)数据结构的形式存储在磁盘上,二叉搜索树算法减少了定位记录时所经历的中间过程,使得访问数据更加快速;页面缓冲(pager)提供了数据读写时的缓冲以及事务执行中的回滚所需的数据缓冲;操作系统接口(OS interface)提供了与底层操作系统操作相关的抽象接口[4]。附件由测试代码(test code)和应用程序(utilities)组成,供数据库测试用。

3 内存数据库管理技术

内存的数据读写速度要高出磁盘几个数量级,将数据保存在内存中相比从磁盘上访问数据能极大地提高应用程序的性能。这种将数据放在内存中直接操作的数据库就是内存数据库。内存数据库不同于传统的基于磁盘数据管理的数据库(即磁盘数据库,这里也称为外存数据库),其全部数据都在内存中重新设计了体系结构,对数据缓存、查询处理、并发控制与恢复的算法和数据结构进行了重新设计。使用者可以有选择地将磁盘数据库的全部或部分数据[5](即工作版本)加载到内存中,这些数据的查询与更新都在内存中进行,使用者定期或在特定条件下将内存数据库数据保存到磁盘数据库中,即完成了内存数据库与磁盘数据库的数据同步。

由于受内存空间大小的限制,内存数据库并不能完全容纳全部的外存数据库,因此,在实际使用中,内存数据库往往是外存数据库的子集。设计内存数据库时,从外存数据库中选择最应该被装入内存的数据作为内存数据库的数据。将实时、频繁需要更新的数据按一定的存储格式存储在内存中。

4 嵌入式软件设计

终端采用ARM+Linux的系统架构[6,7],其软件设计采用面向对象技术和分层设计思想。整体软件架构如图2所示。

终端嵌入式软件系统架构分为操作系统层、业务支撑层、应用功能层。

1)操作系统层:

是终端应用程序运行的软件平台,实现应用软件的多任务多进程调度,以及系统硬件资源管理。

2)业务支撑层:

提供应用软件实时数据支撑,以及通信管理、任务调度、存储管理等,并且进行数据库操作管理。嵌入式数据库位于此层。

3)应用功能层:

实现应用软件数据分析、通信协议解析、事件处理、负荷控制算法、人机接口等功能。

每层又是由多个功能独立的模块(组件)构成,在软件编制过程中,每个模块单独设计,规范接口,每个模块只实现特定功能,通过规范的接口与外部进行数据交换,保证软件的更改只涉及具体模块,便于软件的维护、升级。

整套软件采用面向对象技术,用标准C/C++语言实现,与系统有关的部分抽象出来统一定义接口,便于软件在不同平台间移植。

5 结语

本文通过对用电信息采集终端的功能需求分析,介绍了一种采用面向对象技术和分层设计思想、应用嵌入式数据库SQLite实现的终端软件设计,该终端软件层次清晰,便于维护、升级。同时,因为软件设计采用的是标准的C/C++语言,便于程序在不同软硬件平台间移植。

摘要：在分析了用电信息采集终端应用软件的基本需求后,提出了一种基于嵌入式数据库SQLite及内存数据库管理技术的用电信息采集终端数据管理系统的设计方法。按照功能类型,采用分层设计,每层由功能独立的模块组成。应用标准C++语言,设计实现了用电信息采集终端的数据管理系统应用软件。

关键词：嵌入式数据库,内存数据库,用电信息采集终端

参考文献

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[3]饶丹,吴崇昊,任翔.嵌入式数据库在继电保护装置中的应用.电气自动化,2009(6):64-66.RAO Dan,WU Chonghao,REN Xiang.Application of embedded database systemin protective relay device.Electrical Automation,2009(6):64-66.

[4]廖顺和.嵌入式数据库SQLite加密方法分析与研究.计算机应用与软件,2008,25(11):256-258.LI AO Shunhe.Analysis and research of the encryption method for SQLite.Computer Applications and Software,2008,25(11):256-258.

[5]张延冬,王志鸿.基于ARM和SQLite在远程控制系统中的应用研究.电子测量技术,2009(1):95-97.ZHANG Yandong,WANG Zhihong.Applied study on a remote control system based on ARM and SQLite.Electronic Measurement Technology,2009(1):95-97.

[6]李庆诚,卢涛,刘嘉欣.嵌入式数据库评测框架构建研究.计算机工程与设计,2008,29(1):123-125.LI Qingcheng,LU Tao,LI U Jiaxin.Research of constructing evaluating architecture of embedded database.Computer Engineering and Design,2008,29(1):123-125.