摘要：与各种智能设备紧密结合的嵌入式移动数据库 (EMDBS) 技术目前已经从研究领域向更广泛的应用领域发展。嵌入式移动数据库将无处不在, 人们希望随时随地存取任意数据信息的愿望将成为现实。EMDBS技术在电力行业的应用包括移动办公、无线电力抄表、无线路灯控制、无线设备监控、移动电力信息服务等, 为电力行业的客户提供更便捷的服务, 使其能够随时随地的享受EMDBS技术带来的便利, 全面提升电力行业的竞争力。
关键词：移动数据库；MicrosoftSQL ServerCE；同步和复制；移动终端；电力抄表；
1 移动抄表系统构成
移动抄表系统由计量仪表、数据集中器、移动终端 (抄表机) 、通信网络以及抄表程序5个部分组成。计量仪表完成信息转换、数据存储功能, 通过本地通信网络与集中器进行数据交换。集中器完成数据汇聚功能, 与抄表程序进行数据交换。抄表程序则借助通信网络从数据集中器获取计量数据, 并存入到数据库中。目前大多数电力抄表系统将GPRS/CDMA模块集成到数据集中器, 构成一个理想的远程自动抄表系统。但在实际应用中, 工作人员不可避免地要到抄表现场进行设备巡视和故障处理, 而且每个集中器占用1个GPRS/CDMA通道, 这些GPRS/CDMA通道大部分时间处于闲置状态, 造成大量无线资源浪费, 通信运行成本和维护工作量成倍增加, 因此将GPRS/CDMA集成到移动终端 (抄表机) , 利用嵌入式移动数据库 (EMDBS) 的技术优势, 在移动终端高效地处理大量用户数据, 复用GPRS/CDMA通道, 必要时在抄表现场进行下装抄表参数和上装电量数据, 与营销数据库远程数据集成。1个GPRS/CDMA通道可以处理多个台区或小区的抄表任务, 大大降低了通信运行费用。还可进行客户历史电费查询, 线损概要计算, 查询各种资料数据等, 满足可能随时产生的需求。具有与现场集中器的对时功能, 保证用户电量数据的时间同一性, 为精确计费、线损计算和电能质量分析提供可靠依据。采用移动数据库技术的电力抄表系统结构。
移动终端采用Microsoft SQL Server CE嵌入式关系型移动数据库, 运行微软的Windows Mobile操作系统, 将用户熟悉的桌面Windows体验扩展到移动设备上。SQLServer CE将Microsoft SQLServer的更多功能扩展到移动终端上, 为在移动终端上构建可靠的数据库应用程序提供了所有关键功能 (如数据存储、优化查询处理器、多个连接选项等) 。在这个嵌入式架构中, 嵌入式数据库系统能够和嵌入式操作系统有机地结合在一起, 为应用开发人员提供有效的本地数据管理手段, 提供与电力公司营销数据库无缝集成, 同时提供各种定制条件和方法。
2 移动数据库技术
2.1 移动计算
移动计算是一种新型的技术, 它使得计算机或其他信息设备, 在没有与固定的物理连接设备相连的情况下, 能够传输数据。移动计算的作用在于将有用、准确、及时的信息与中央信息系统相互作用, 分担中央信息系统的计算压力, 使有用、准确、及时的信息能提供给在任何时间、任何地点需要它的任何用户。移动计算环境比传统的计算环境更为复杂和灵活。
2.2 嵌入式系统
移动计算基于嵌入式系统。嵌入式系统是软硬件可裁剪, 对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统, 一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等4个部分组成。
2.3 嵌入式移动数据库
移动数据库是指支持移动计算环境的分布式数据库。移动数据库系统通常应用在诸如掌上电脑、PDA、车载设备、移动电话等嵌入式设备中, 因此它又被称为嵌入式移动数据库系统。
2.3.1 基本功能
移动计算环境中的数据库管理系统, 是一种动态分布式数据库管理系统。基本功能: (1) 微小内核结构:嵌入式设备的资源有限, EMDBS采用微型化技术。 (2) 对标准SQL的支持:支持标准的SQL。支持SQL92标准的子集, 支持数据查询 (连接查询、子查询、排序、分组等) 、插入、更新、删除多种标准的SQL语句, 满足嵌入式应用开发的需求。 (3) 事务管理功能:具有事务处理能力, 可自动维护事务的完整性、原子性等特性;支持实体完整性和引用完整性。 (4) 完善的数据同步机制:数据同步是EMDBS最重要的特点。通过数据复制, 可以将嵌入式数据库或主数据库的变化情况应用到对方, 以保证数据的一致性。 (5) 支持多种连接协议:可以通过串行通信、TCP/IP、红外传输、蓝牙等多种连接方式, 实现与嵌入式设备和数据库服务器的连接。 (6) 完备的嵌入式数据库的管理功能:具有自动恢复功能, 可进行嵌入式数据库管理, 并能够提供数据的备份和恢复, 保证用户数据安全可靠。
2.3.2 主要特点
(1) 提供多种数据同步方式。具有上载同步、下载同步和完全同步3种同步方式。 (2) 具有完善的冲突检测机制, 和灵活的冲突解决方案, 具有冲突日志记录功能。企业级应用中冲突是不可避免的, 不同的数据库系统认为冲突发生的位置是不一样的。解决冲突的规则可以是系统预定义的也可以是用户自定义的。 (3) 支持快速同步。系统同步时, 只传递变化的数据, 即增量上下载, 节省了大量的同步时间。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆 (4) 支持表的水平分割和垂直分割复制, 最大限度地降低了嵌入式数据库的大小。 (5) 支持异构数据源连接同步。可以用支持ODBC的异构数据源, 作为主数据库和嵌入式设备上的数据库, 以进行数据同步。 (6) 具有主动同步的功能。允许用户对系统提供的同步事件自定义过程实现, 并提供最大灵活度的同步过程。
2.3.3 SQLServer CE数据库
Microsoft SQLServer CE是用作快速开发的关系型精简数据库, 它将企业数据管理能力扩展到了基于Windows CE、Windows Mobile等操作系统的嵌入式移动终端设备上。SQLServer CE提供远程数据访问和合并复制功能, 确保了移动终端设备SQLServer CE数据库中的数据能够可靠地传输、能够离线操作并在晚些时候与SQLServer服务器同步, 这些使得SQLServer CE成为移动和无线环境下理想的数据库。
3 开发抄表程序
3.1 基本功能
其主要功能有: (1) 自动抄表, 直接读取集中器或者智能CPU表计窗口读数, 抄表数据自动存储在终端的数据库中; (2) 手抄, 如果由于通信原因无法读取表计的表数, 则可通过“手抄”功能, 将某户的表读数直接填写到终端的数据库中; (3) 查询, 根据查询内容, 分为数据、事项2种查询方式。输入住户账号, 即可查询该住户表数, 事项查询可显示读数不正常的表计及住户信息, 根据施工现场实际需要修改异常的读数, 读取异常信息; (4) 维护, 能对集中器进行对时、巡检、下传表地址、下传初值、启动抄表、读取表地址等操作。对智能CPU表进行读表地址、设置表地址、读计量数据、下初值、出厂启用、解除启用等操作; (5) 人员管理, 不同级别的用户分配不同的用户权限。除上述功能外, 还可以进行客户历史电费查询, 线损概要计算, 查询各种资料数据等, 满足可能随时产生的新的需求。
工作人员接近抄表现场时打开移动终端电源, 系统自动开始初始化无线网络接口。当无线网络状态指示灯变蓝, 移动终端就可以开始与集中器进行数据交换。先下装抄表参数, 启动集中器进行数据采集, 然后检查集中器是否完成抄表工作。待集中器采集的电量数据完整后, 移动终端命令其上装电量, 同时写入SQLServer CE移动数据库, 临时保存在移动终端上, 适当的时候再集成到营销数据库中。
3.2 与集中器的数据链
实现上述功能的关键是与集中器建立可靠、高效、便捷的数据链。集中器基于RISC指令集的XS-cale IXP-422 266MHz32位微处理器, 嵌入式Linux操作系统和源码开放的MYSQL关系型数据库, 可扩展无线局域网接口, 与移动终端构成一个无线局域网络。
移动终端和集中器的软件结构非常相似, 通过各自的无线局域网接口, 基于TCP/IP协议, 可使移动终端在100 m范围内抄表, 无需靠近更无需打开集中器安装场地, 给抄表工作带来了极大的便利。
3.3 重构MYSQL客户端
MYSQL是一个源码开放的关系型数据库, 但尚未发现Windows mobile环境下的C/C++客户端接口, 因此需要从其他平台移植, 重构MYSQL客户端。
4 集成到营销数据库
移动抄表系统的另一个重点是移动终端的SQL Server CE的数据与营销数据库的同步和复制, 下装抄表参数并上装电量数据。SQLServer CE与营销数据库 (SQL Server) 之间可以通过RDA (远程数据访问) 和Replication (合并复制) 2种方式进行数据同步。SQLServer CE复制功能基于Microsoft SQLServer合并复制。允许分别在移动终端和服务器上自行更新数据, 之后可以对该移动终端和服务器上的数据进行同步, 以将客户端的更改发送到服务器, 或从服务器接收新的更改。与RDA相比, 使用合并复制有许多优点, 如提供了内置和自定义的冲突解决功能, 通过复制可以同时对多个表中的数据进行同步等。但合并复制需要在服务器上进行更多的配置和维护。
SQL Server CE只能与SQL Server 2000配合使用, 而在实际应用中营销数据库大多采用DB2、Oracle等大型商用数据库系统, 而且为了数据安全, 一般也不允许直接对营销数据库进行读写操作, 因此抄表系统需要有一个自己的数据库, 保存营销数据库的一个子集, 通过营销接口与营销数据库进行数据交换。
5 结语
利用EMDBS的技术优势和高度网络化、智能化的32位Windows Mobile移动终端的强大数据处理能力, 基于工作人员不可避免地要到抄表现场进行设备巡视和故障处理的现实, 提出了在电力抄表系统中复用GPRS/CDMA通道的思想, 必要时在抄表现场进行下装抄表参数和上装电量数据, 与营销数据库远程数据集成。一个GPRS/CDMA通道可以处理多个台区或小区的抄表任务, 大大降低了通信运行费用。还可进行客户历史电费查询, 线损概要计算, 查询各种资料数据等, 满足可能随时产生的新的需求。通过无线局域网或USB接口在电力公司与营销数据库进行同步和复制, 下装抄表参数和上装电量数据。使用移动终端在100 m范围内抄表, 无需靠近更无需打开集中器安装场地, 给抄表工作带来了极大的便利。具有与现场集中器的对时功能, 保证用户电量数据的时间同一性, 为精确计费、线损计算和电能质量分析提供可靠依据。实际工程应用表明, 该移动抄表系统可靠、实用、高效、便利。
论文作者:郁佳云
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：集中器论文; 数据论文; 数据库论文; 终端论文; 抄表论文; 嵌入式论文; 功能论文; 《电力设备》2018年第24期论文;