电能表远程抄表系统.docx
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电能表远程抄表系统
电能表远程抄表系统
系别信息科学与工程学院
专业通信工程
姓名刘磊
指导教师王东明
电能表远程抄表系统
姓名：
刘磊指导教师：
王东明
【摘要】:
随着科学技术的不断提高，计算机科学日渐成熟，其强大的功能已为人们深刻认识，它已进入人类社会的各个领域并发挥着越来越重要的作用。
当前，许多组织都在利用计算机技术建立自己的管理信息系统。
电能表远程抄表系统设计为使用高性能CAN总线技术，把系统内的所有电能表用一根屏蔽类的线连起来，在控制主机的控制下对居民小区、公寓的用电用户进行统一、集中管理，而CAN总线技术也能保证不同类型的数据信号在总线上安全的进行传输。
【关键词】:
电能表远程抄表系统CAN总线技术
第1章前言
1.1系统的提出……………………………………………………………………………2
1.2系统简单介绍…………………………………………………………………………2
1.3系统开发目标…………………………………………………………………………2
1.4开发工具的选择………………………………………………………………………2
1.4.1系统分析…………………………………………………………………………3
1.4.2系统设计…………………………………………………………………………3
第2章系统分析
2.1开发背景分析…………………………………………………………………………3
2.2系统相关用户的调查分析……………………………………………………………4
2.3可行性分析论证………………………………………………………………………4
2.3.1技术可行性分析…………………………………………………………………4
2.3.2经济可行性………………………………………………………………………4
第3章系统设计
3.1系统的运行环境………………………………………………………………………5
3.2数据库设计……………………………………………………………………………5
3.3系统功能模块图………………………………………………………………………8
第4章系统实现
4.1系统功能设计与实现…………………………………………………………………8
4.2系统关键部分原代码的实现………………………………………………………14
4.3系统通讯方式实现…………………………………………………………………15
第5章总结
5.1开发本系统的意义…………………………………………………………………16
5.2在开发本系统中获得的收益………………………………………………………16
参考文献…………………………………………………………………………………16
英文摘要…………………………………………………………………………………17
第1章前言
1.1系统的提出
目前，我国城乡居民用户抄电表、水表和煤气表的方式基本上都是人工抄表，即由抄表人员每月逐户查抄水表、电表、煤气表。
这种落后的方式，消耗大量的人力、物力，而且采集数据的时间跨度大、采集数据的准确度低。
因此，国家有关部门规定以后将逐步以计算机为基础的自动抄表系统取代传统的人工抄表。
远程抄表系统是小区、公寓智能化管理的重要手段。
在过去，抄表采用传统的手工方式，费工费时，效率低。
随着信息技术的迅猛发展，软件开发平台的功能日益强大，许多领域开始广泛使用开发逐步完善的智能化信息系统。
由于其系统利用了计算机信息管理的优势——方便、快捷、准确，日益受到人们的青睐。
电能表远程抄表系统就是利用这种新型的智能化信息管理方式，设计为小区、公寓的智能化管理系统的子系统。
但是由于各个厂家生产的电能表的差异性，所以该系统不可能支持目前市场上的所有电能表，目前只支持太原市特普高电子科技有限公司生产的“多用户多功能电能表”。
1.2系统的简单介绍
“电能表远程抄表系统”是利用主控机（即普通商用微机，在本系统中也成为上位机），K8110光隔单口CAN总线适配卡（PCI总线），以及由太原市特普高电子科技有限公司生产的多用户多功能电能表（在本系统中也称为下位机），对居民小区、公寓的用电进行统一、集中管理。
在信息时代迅猛发展的今天，为了实现居民小区、公寓的用电智能化管理，快速准确、功能齐全的“电能表远程抄表系统”无疑是我们设计的目标所在。
本系统设计用计算机集中、统一管理的方法，实现用户信息录入、用户购电、用户退电、用户用电数据采集、用户供电控制、用电查询，以及用户购电、退电、用电的报表打印等基本功能，另外该系统还具有用防窃电、电器识别、分时限点、复费率、透支额等特有的功能。
1.3系统开发目标
该系统是将现代的计算机电子技术和通讯技术结合，按照用户用电记费、管理部门检查、管理、收费的工作流程设计完成的。
为了使本系统在小区、公寓的智能化管理中发挥更大的作用，实现工作过程的计算机化，提高工作效率和工作质量，现提出如下的系统开发目标：
1.系统应具有安全性、稳定性、和快捷性，同时注意到先进性。
2.对用户的用电信息实行智能管理，减轻管理部门的工作量，并提高工作效率。
3.能够对用户的用户购电、退电、用电信息实现报表打印。
4.系统人性化设计，界面友好，方便用户的操作。
1.4开发工具的选择
该系统使用VisualC++6.0为开发工具。
VisualC++是Microsoft公司开发的面向对象的可视化软件开发系统，它基于Windows95/98/NT/2000/XP，采用高度结构化的C++语言，具有结构清晰、高效优化等特点。
VisualC++6.0软件包包含了许多单独的组件，如编辑器、编译器、链接器、生成实用程序、调试器以及各种各样为开发MicrosoftWindows下的C/C++程序而设计的工具。
更令我们兴奋的是，它还包含有一个名为DeveloperStudio的开发环境，DeveloperStudio的特点是：
把所有的VisualC++工具结合在一起，集成为一个整体，通过一个由窗口、对话框、菜单、工具栏、快捷键及宏组成的和谐系统，你可以观察和控制整个开发进程。
集成开发环境就像一间带有监视器、刻度盘和操纵杆（它使个人能操作工厂中的许多机器）的控制室。
该环境几乎就是VisualC++中所能“看见”的所有东西。
所有其他事情都在其管理下在幕后运行。
在VisualC++6.0中包含的Win32软件开发工具包（SoftwareDevelopmentKit，即通常所说的SDK）中的结构、功能，它为编程者提供了一个应用程序框架，这个应用程序框架为编程者完成了很多Windows编程中的例行性工作，如管理窗口、菜单和对话框，执行基本的输入和输出、使用集合类来保存数据对象等等，并且，MFC使得在程序中使用很多过去很专业、很复杂的编程课题，如ActiveX、OLE、本地数据库和开放式（OpenDa-tabaseConn-ectivity，简写为ODBC）、Windows套接字和Internet应用程序设计等，以及其他的应用程序界面特性，如属性页（也叫标签对话框）、打印和打印预览、浮动的和可定制的工具条变得更加的容易。
1.4.1系统分析
首先该系统是基于太原特普高电子科技有限公司生产的“多用户多功能电能表”的特性、结构的基础上，根据用电用户在用电过程中对的各种信息的需求以及管理部门的工作环节，提出的建立新系统的要求，进行初步调查和初步可行性分析，提出系统总体规划。
a.系统目标
本系统可作为小区、公寓的智能化管理的优良工具。
b.系统功能
总体来说，电能表远程抄表系统功能分为两方面：
（1）数据库设计减少数据冗余，保证数据一致性
（2）用户界面模块设计通过管理模块的用户界面，管理者可以实现用户信息录入、用户购电、用户退电、用户用电数据采集、用户供电控制、用电查询，以及用户购电、退电、用电的报表打印等功能。
1.4.2系统设计
根据系统分析确定的逻辑模型，确定新系统的物理模型，即电能表远程抄表系统的总体结构和数据库设计，并提出系统配置方案，继而对物理模型进行详细的设计。
主要内容有：
用户界面设计，处理过程设计，代码设计，编写系统设计说明书。
系统设计是以系统分析为基础，而系统设计又是系统实施的基础，系统设计的主要任务是代码设计、物理设计、数据库设计、功能结构图设计。
系统设计的任务主要包括：
1.代码设计
2.系统物理设计
3.数据库设计
第2章系统分析
2.1开发背景分析
电能表远程抄表系统是由小区、公寓的用电管理部门对居住用户的用电情况事实统一、集中管理。
2.2用户和管理机构相互关系的调查分析
用户和管理机构的相互关系图调查如下：
购电
查
看
用
电
明
细
退电
用户
到管理部门办理相关业务
管理机构
用户
信息的输入
管理部门自行管理
用户
信息的查询
相关报表的打印
系统设置
相关报表的打印
数据备份
用户和管理机构关系图
用电用户：
用户用电，购电，退电，查看用电明细，查看相关报表。
管理部门：
据用户的要求实行相关操作，自行管理系统。
2.3可行性分析论证
可行性研究的目的是用最小的代价在尽可能短的时间内确定问题是否能够解决。
也就是说可行性研究的目的不是解决问题，而是确定问题是否值得去解，研究在当前的具体条件下，开发新系统是否具备必要的资源和其它条件。
一般说来，应从经济可行性、技术可行性、运行可行性、法律可行性和开发方案可行性等方面研究可行性。
可行性研究需要的时间长短取决于工程的规模，一般说来，可行性研究的成本只占预期的工程中成本的5-10%。
2.3.1技术可行性分析
技术上的可行性分析要考虑将来要采用的硬件和软件技术能否满足用户（这里是管理部门、用电用户）提出的要求（如计算机的容量、速度等）。
此外，还要考虑开发人员的水平。
我们掌握了数据库及其应用技术、数据库原理、软件工程，VisualC++6.0程序设计等课程，对数据库的设计、应用、维护有了深刻的认识与一定的动手实践能力，而且前期市场调查非常充分，从一定程度上具备了开发一个小型系统的能力和可能性。
2.3.2经济可行性
在这里主要从对项目成功后，使用该系统的小区、公寓管理部门的经济上进行分析评价，一方面是支出的费用，包括设备购置费、管理和维护费用、人员工资和培训费等，另一个是取得的收益。
这是个小型的管理系统，从投入的人力，财力与物力来讲是非常之小的，只要一台电脑，一台打印机，若干有太原特普高电子科技有限公司生产的“多用户多功能电能表”，这个系统就可以实现。
从节省人力方面，可以让管理人员从繁与复杂的工作中解脱出来，高效的完成抄表工作，可以把小区、公寓管理提高一个层次。
综上所述，开发本系统无论从软件开发人员的能力，还是从市场的需求方面都是可行的。
第3章系统设计
3.1系统的运行环境
软件环境要求：
该软件可以在WIN98/WIN2000/WINME/WINNT/WINXP上运行，可允许规范格式的汉字输入输出，不需要配置数据源。
硬件环境要求：
系统配置：
P1.3GHZ、256M内存、100M剩余空间
其他硬件配置：
K8110光隔单口CAN总线适配卡（PCI总线），若干由太原特普高电子科技有限公司生产的“多用户多功能电能表”
3.2数据库设计
数据库应用系统中，数据处理的工具均是数据表，界面是一种外在的表现，通过界面中的控件对数据表中的数据进行存取、查询和打印等。
因此我们首先设计需要的数据表。
本应用系统中，所需要的数据表包括：
用户信息表（DB_YHXX），电表信息表（DB_DBXX），购电信息表（DB_GDXX）,抄表信息表（DB_CBXX）,用户用电结构表（DB_YDJG）。
（1）“用户信息表”（DB_YHXX）的结构定义与创建
用户信息表用于存放各电表的用户信息。
创建的“用户信息表”（DB_YHXX）数据表结构参数定义如表1所示。
表1用户信息表（DB_YHXX）结构
（2）“电表信息表”（DB_DBXX）的结构定义与创建
电表信息表专门用于系统中所装电表的信息。
电表信息表的结构如表2所示。
表2电表信息表结构
（3）“购电信息表”（DB_GDXX）的结构定义与创建
购电信息表表用于存放拥护购电的信息。
购电信息表的结构如表3所示。
表3购电信息表结构
（4）“抄表信息表”（DB_CBXX）结构定义与创建
抄表信息表用于存放系统抄表的相关信息。
抄表信息表的结构如表4所示。
表4抄表信息表结构
（5）“用户用电结构”表（DB_YDJG）的结构定义与创建
用户用电结构表用于存放系统中用户类型及用电价格的信息。
用户用电结构表结构如表5所示。
表5用户用电结构表结构
以上五表均在MicrosoftAccess2003中创建，存放于数据库DB.mdb中。
3.3系统功能模块图
系统的功能模块描述如下：
（1）数据录入模块：
用于对电表、用户的添加、删除、修改，用电费率设定、透支额度设定。
（2）数据采集模块：
用于从各电表采集用户的用电数据信息等功能。
（3）供电控制模块：
用于执行对某门课程的试卷信息（如题号、类型、满分、题目总数）的查询等功能。
（4）缴费购电模块：
用于执行计划配电、用户购电、退电等功能
（5）数据查询模块：
用于执行用户信息、用户用电信息、缴费信息的查询。
（6）报表打印模块：
用于预览打印用户用电总量报表、用户用电统计报表、用户缴费日统计报表、用户缴费月报表、住户用电余额分类报表。
（7）系统设定模块：
用于执行系统的各项参数设定功能。
系统功能模块图如下图所示。
第四章系统实现
4.1系统功能设计与实现
本节介绍系统各个功能模块的界面设计，系统关键代码设计的实现。
1.系统总控界面的实现
系统总控界面是进入系统各个模块的引导界面，即在总控界面中可以调用程序中的任何一个模块。
【界面设计】
2.电表及用户信息窗体界面的实现
数据录入模块下的“电表及用户信息录入”界面，设计用来输入用电用户的基本信息。
【界面设计】
3.电费费率设定用户界面的实现
数据录入模块下的“电费费率设定”界面，设计用来设定用电用户的种类及费率设定，这样就在系统中很简单的实现了“复费率”功能。
【界面设计】
4.透支额度设定用户界面的实现
数据录入模块下的“电费费率设定”界面，设计用来设定个用户的透支额度。
透支额度
是在用户将自己的已购电量用完后，系统还将为其保持供电的电量的最大度数。
各电表用户的透支额度设定好后，点击“透支额度输入电表”，则系统将设定好的参数下载到各个电表。
这样就在系统中实现了“透支额度”功能。
5.数据采集窗体界面的实现
数据采集模块下的“数据采集”界面，是设计用来将各电表用户的当月的用电数据采集到系统，并写入数据库。
【界面设计】
6.通断控制用户界面的实现
供电控制模块下的“通断控制”界面，是设计用来手动控制各用户电源的“供电”和“断电”。
【界面设计】
7.分时限电用户界面的实现
供电控制模块下的“分时限电”界面，是设计用来为各电表设置分时段供电，即在限制时段内用户只能挂载限制范围内大小的负载。
【界面设计】
8.计划配电用户界面的实现
供电控制模块下的“计划配电”界面，是特意为学生公寓设计的，即可以实现每月为各用户（在此指个宿舍）免费提供一定量的电量，当用户当月用电量超出此配电值时，电表将自动断电，用户可再在管理处购买用电量。
【界面设计】
9.缴费购电用户界面的实现
缴费购电模块下的“缴费购电”界面，是设计用来执行用户的购电功能。
【界面设计】
10.退费管理用户界面的实现
缴费购电模块下的“退费管理”界面，是设计用来执行用户的退电功能，具体来说就是当用电用户由于某种原因，要求将已经预先购买的多余的电量退掉时，执行此功能。
【界面设计】
11.系统模块中的报表打印模块、系统设置模块的用户界面实现较为简单，在此只将其功能
做一简单表述。
“报表打印模块”用来执行用户用电的日、星期、月、季度、年的报表统计和打印功能。
“系统设置模块”执行设置系统通讯的波特率、传输模式等和电能表有关的系统参数功能。
4.2系统关键部分原代码的实现
系统在实现过程中的很多代码都是自动生成的，或者即使是需要编程者添加的也相对
很简单，尽管如此但其中有一部分是相当关键的，而且如果这些代码出错将会有很严重的后果，在该系统中就是指有关数据库操作部分代码。
以下为系统中数据库操作中的关键部分的代码：
CStringstr;
str="selectDB_DBXX.DB_azwzfromDB_DBXXwhereDB_DBXX.DB_dbbh='";
str+=m_edit2;
str+="'";
CDaoDatabase*m_db0;
CDatabaseExCDaoEx0;
m_db0=CDaoEx0.OpenDatabase（）;
ASSERT（m_db0）;
ASSERT（m_db0->IsOpen（））;
CDaoRecordsetrs0（m_db0）;
try
{
rs0.Open（dbOpenDynaset,str）;
COleVariantvar;
CHARii;
while（!
rs0.IsEOF（））
{
rs0.GetFieldValue（0,var）;
str=CCrack:
:
strVARIANT（var）;
ii=str.GetLength（）;
strchar=str.GetBuffer（ii）;
intj=0;
intiddata=0;
for（inti=ii;i>0;i--）
{
iddata+=（int）（（strchar[i-1]-48）*pow（10,j））;
j++;
}
rs0.MoveNext（）;
}
iddata=iddata<<5;
iddata+=0x10;
sendbuffer[1]=iddata/256;
sendbuffer[1]=0x01;
sendbuffer[2]=iddata%256;
}
catch（CDaoException*e）
{
CDaoEx0.DisplayDaoException（e）;
e->Delete（）;
OpenCan（）;
return;
}
rs0.Close（）;
m_db0->Close（）;
4.3系统通讯方式实现
该系统设计为使用高性能CAN总线技术，在控制主机（上位机）中使用由北京科日新控电子技术有限公司生产的KPCI-8110光隔非智能CAN总线通讯卡，各电能表（下位机）中使用由PHILIPS公司生产的SJA1000独立控制器，然后把所有的电能表用一根屏蔽类的线连起来，接入控制主机的CAN总线通讯卡的DB9串口，从而达到控制主机对各电表的远程控制，而性能卓越的CAN总线技术也能保证不同类型的数据信号在总线上安全的进行传输。
CAN，全称为“ControllerAreaNetwork”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。
最初，CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。
比如：
发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入CAN控制装置。
CAN具有十分优越的特点，使我们有理由选择它。
这些特性包括：
低成本
极高的总线利用率
很远的数据传输距离（长达10Km）
高速的数据传输速率（高达1Mbit/s）
可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文
可靠的错误处理和检错机制
发送的信息遭到破坏后，可自动重发
节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能
报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息
一个由CAN总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。
实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制。
例如，当使用北京科日新控电子技术有限公司KPCI8110作为CAN收发器时，同一网络中允许挂接110个节点。
CAN可提供高达1Mbit/s的数据传输速率，这使实时控制变得非常容易。
另外，硬件的错误检定特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力。
第五章总结
5.1开发本系统的意义
小区、公寓的智能化管理是近年来产生并迅速崛起的一种新型住宅管理方式，基于这种管理方式的住宅是建筑艺术、生活理念与信息技术、电子技术等现代高科技的完美结合。
智能小区为住户提供了一种更加安全、舒适、方便、快捷和开放的智能化、信息化生活空间，同时，它依靠高科技，实现了回归自然的环境氛围，促进了优秀的人文环境发展，并依托先进的科学技术，实现小区物业运行的高效化、节能化和环保化。
它不仅已经成为一个国家经济实力和科学技术水平的综合标志之一，而且也是人类社会住宅发展的必然趋势。
“电能表远程抄表系统”必将为小区、公寓的智能化管理提供优良的管理子系统。
5.2经验总结
在开发本系统的过程中，注意使其符合操作的业务流程，并力求系统的安全性、稳定性、易用性、多功能性，使得本系统安全稳定地用于居民小区、公寓的用电智能化管理。
在通讯模块的设计中，使用了先进的CAN总线技术，使我对CAN总线的应用有了更为深刻的理解，使我获益非浅。
在开发工具的选择上，主要利用微软公司的VisualC++6.0进行系统的用户界面设计开发，使用微软公司的MicrosoftAccess2003进行系统的数据库设计，使我更加熟悉了Windows程序设计，对我以后的学习、工作也将产生积极的作用。
基本上完成了最初的设计要求，不足之处是用户界面的设计还不够美观，人性化不足，离真正的商业销售还有一定的距离，这些都有待在下一步的系统改进中做进一步完善。
参考文献
1.《VisualC++6.0数据库开发技术与工程实践》求是科技编著人民邮电出版社2004.1
2.《C++程序设计》潭浩强编著清华大学出版社2004.6
3.《软件项目管理案例教程》韩万江编著机械工业出版社2003.4
4.《VisualC++串口通信技术与工程实践（第二版）》求是科技编著人民邮电出版社2004.7
5.《VisualC++课程设计与系统开发案例》伍俊良编著清华大学出版社2002.11
6.《C++Primer中文版（第三版）》潘爱民译中国电力出版社2002.5
7.《VisualC++技术内幕第四版》潘爱民译清华大学出版社2002.4
8.《C++对象模型》StanleyB.lippman编著华中理工大学出版社2001.5
9.《数据库系统概论》史嘉权编著清华大学出版社2006.1
10.《学用VisualC++6.0》（美）查普曼（ChapmanD.）编著骆长乐译1999.9
11.《系统分析与设计方法（原书第6版）》肖刚、孙慧译机械工
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