網絡化遠程自動抄表系統的設計及實現
1.2 系統的功能
系統的功能有:查看歷史數據,讀取實時或整點數據。
查看歷史數據:客戶端根據自己的需求,要求查看歷史上某一段數據的請求,該請求經過Web服務器轉送給數據庫服務器,數據庫服務器將數據經過Web服務器轉接以html格式返回給客戶端。
讀取實時或整點數據:客戶端要求讀取實時或整點數據請求,Web服務器根據請求來通知通訊服務器,然后由通訊服務器通知GPRS數據采集模塊,GPRS數據采集模塊通過GPRS網絡向通訊服務器發送數據包。當通訊服務器收到數據包時,將數據包解析成流量參數寫到數據庫服務器中,然后由數據庫服務器將數據發送給Web服務器,然后由Web服務器將數據以html格式返回給客戶端。
2 GPRS通信模塊的設計及其功能
第2.5代通訊技術GPRS(Geneal packet Radio Service,通用分組無線業務)作為第三代通訊技術的前奏,GPRS技術是在現有GSM技術基礎上發展而來的一種新的分組交換的數據承載業務,由英國 BTCellent公司在1983年提出。GSM技術主要以提供話音業務為主,而GPRS技術在移動終端與計算機通信網絡的路由器之間提供了分組傳遞業務,這就是GPRS網絡與GSM網絡的最大區別。
GPRS把分組交換技術引入現有GSM系統,為移動用戶和數據網絡之間提供語音通信。GPRS采用分組交換技術,主要提供非語音的數據業務,特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸,給移動用戶提供高速無線IP和x.25服務。GSM網絡采用電路交換的方式,也適用于偶爾的大數據量傳輸。
本系統就是利用GPRS的分組無線業務,通過無線網絡連接到現場的自動抄表裝置上進行數據測量。
在系統中,關鍵之一是網絡協議的選擇。目前有兩種協議,即TCP協議和UDP協議。UDP協議與TCP協議相比較,有以下幾個優點:適用于小數據量的傳輸;使用方便,不需要建立連接,是一種無連接的通訊方式;傳輸數據的效率高,實時性強。
考慮到UDP上述特點以及流量測量系統對實時性的高要求,本系統采用了UDP協議。
3 系統硬件設計
電能流量測量設備有兩種工作方式:一是按事先設定好的時間間隔,周期性地采集用戶數據,實時地傳送到數據庫服務器;二是實時地響應來自于通信服務器的控制命令,按照控制命令進行特定的數據采集任務。這就要求作為數據傳輸模塊和終端設備控制模塊的GPRS終端能夠實時地解析、處理各種控制命令并向數據傳輸服務提供盡可能大的吞吐率。另外考慮到系統的可擴展性,本系統硬件設計時沒有采用傳統的低成本但是高開發費用且性能、功能受限制的單片機加GPRS通訊模塊的方案,而是使用了以高性能嵌入式CPU芯片為核心的設計方案。GPRS數據傳輸終端的硬件組成和連接如圖2所示。CPU采用了專為網絡解決方案設計的 Samsung ARM7 4510B。GPRS模塊采用目前比較流行的西門子MC35系列模塊。

傳輸終端的軟件采用了以嵌入式實時操作系統為平臺、自主知識產權的網絡組件為核心的體系結構。操作系統選用了μclinux。μclinux最大的特點就是沒有MMU,很適合ARM嵌入式微處理器。該μclinux的內核版本是Linux 2.4,它具備完整的嵌入式TCP/IP網絡協議棧,操作系統所有代碼加起來編譯后的鏡像文件小于1 MB。
該系統以數字信號處理器DSP為核心,采用交流取樣技術,可以連續地檢測和統計電量的有關參數。
抄表數據終端起著管理和協調GPRS網絡和儀表數據通信的作用。由于無線傳輸是基于GPRS的,所以抄表數據傳輸終端也可以稱為GPRS終端,要完成硬件和軟件的設計。抄表終端的硬件設計一般都會選用世界知名廠商生產的GPRS模塊作為抄表終端與GPRS網絡連接的中間件,實現同基站空中接口的連接,選用高速微處理器連接儀表和GPRS模塊,處理兩者間的數據通信問題。
4 系統軟件設計
4.1 B/S結構
目前軟件結構設計模式主要有兩大類:一是傳統的Client/Server(客戶端/服務器)模式,它采用Intranet技術,適用于局域網環境可連接用戶數有限,當用戶數量增多時,性能會明顯下降,客戶端都要安裝。一是正在不斷發展的Browser/Server(瀏覽器/服務器)模式,
它采用Internet/Intranet技術,適用于廣域網環境,支持更多的客戶,可根據訪問量動態配置Web服務器、應用服務器,以保證系統性能。客戶端只需要標準的Internet瀏覽器。 linux操作系統文章專題:linux操作系統詳解(linux不再難懂)
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