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摘 要：随着社会经济的不断进步和科学技术的迅速发展，人们的生活水平在迅速上升，对能源的、电量的需求也在逐渐增长，传统电网高损耗、低效率已经不能满足日益增长的社会需求。本文研究的主要目的在于开发一套可以对电厂发电情况进行统计、监控、管理的电力物联网应用软件，促进我国电网行业的信息化和智能化建设。
关键词：电力；物联网；应用软件；系统框架
电力物联网是针对智能电网和物联网这两个概念而提出的新概念。物联网属于一种智能型的网络，将事先设置好传感设备的物品根据事先约定好的协议和互联网进行连接，实现物品和物品之间的通信以及信息交换，技术人员也可以对这些物品进行监控、跟踪和识别。智能电网是指集能源电力技术、分析决策技术、传感量侧技术等先进技术与一体的电网基础设施。
1. 系统的框架设计
主要根据软件、硬件的运行平台以及项目的需求规范确定系统的框架体系结构，由于电网系统需要对计量信息进行查询分析、统计处理、报表输出等工作，所以应用软件必须要争取数据库管理系统的支持[。目前，以数据库为基础的應用软件有很多框架结构，如：B/S结构、C/S结构等，下面分别介绍：
1.1B/S结构
B指的是Browser，也就是浏览器；S指的是Server，也就是服务器。B/S结构是一种网络结构模式，在这个解耦股中，客户端的应用软件主要是浏览器，并且客户端所有的功能都需要依靠服务器，客户端只需要显示。这种结构的典型表现就是通过浏览器在网络上浏览各种网页。以B/S结构为基础的应用软件主要分为三层结构：表示层、应用逻辑层以及数据层。
B/S三层体系结构在传统的客户端和数据库两层结构中间加入了一个层，也就是组件层，通过中间件将应用软件分为三个不同的处理层次。在这三种结构中，每一层都是相对独立的，中间层主要负责承上启下，不仅需要封装数据处理的应用模式，满足客户机对数据处理的要求，还要尽量满足服务器和服务器之间以及服务器和客户机之间的通信要求。B/S结构的特点是开发和维护都比较简单，并且具有良好分布性和低成本的优势。但是由于在这种结构下，业务逻辑都需要依赖服务器端完成，所以对服务器提出了更高的要求，同时，由于数据传输速度较低，所以处理数据的速度也相对较慢。相对于C/S结构而言，这个结构并没有发展成熟。
1.2C/S结构
C是指Client，也就是客户机；S是指Server，也就是服务器。C/S结构是典型的两侧机构，如图1所示。在C/S结构中，一端是客户端，主要负责业务逻辑的处理和显示；另一端是数据库系统服务器端，主要负责存储所有的数据。C/S的工作原理：如果客户机需要根据特定的业务逻辑处理数据，需要向数据库系统发送请求，要求数据库系统返回相应的数据。数据库系统在接收到客户机发送的请求之后，要找到相应数据发送给客户机。客户机接收到数据库系统发送的数据之后，就可以根据特定的业务逻辑对数据进行计算和显示。
相对于B/S结构而言，C/S结构比较成熟，具有数据传输量小、交互性强、存储模式安全等特点，但是需要高额的投资和维护成本。
图1 C/S结构示意图
2. 系统分析
2.1系统功能描述
由于考虑到应用软件是以数据库系统为基础，所以本文设计的应用软件设计思想是：服务器软件在后台运行，只需要负责数据的采集和处理，然后将处理和采集的数据存储在数据库表格中。客户机软件需要通过对数据库表格进行访问，然后输出用于查询的信息，同时，系统的参数组态、维护管理等工作都要在客户机上完成。在客户机上输入和修改的配置信息也需要存储到相应的数据库表格中，服务器对相应表格的用户配置参数进行读取，根据用户设置的组态参数对数据进行采集和处理。这种设计思想从软件实现的角度来看，服务器软件的代码规模比较小。本文主要通过Socket套接字协议实现服务器和客户机之间的实时通信，确保客户机和服务器上的用户参数可以一致。
2.2应用软件的组成
2.2.1WEB服务器组件
用户通过浏览器对客户端进行访问，在WEB服务器上实现C/S客户端的软件功能，极大的方便了用户对电能计量信息进行访问。电网系统软件系统的组成以及各个应用软件之间的关系如图2所示。
图2电网系统软件系统的组成以及各个应用软件之间的关系
2.2.2客户端软件
主要负责电网系统的人机交互功能，主要包括以下六个方面：①用户管理：对参与操作系统所有工作人员的有关信息进行管理；②用户登录：为了提高系统的安全性，只有相关的管理人员或者技术人员登录成功之后才可以对系统进行操作；③一次接线图：动态且直观的显示电厂的运行状况；④数据查询：对采集的电能量数据根据不同的要求、不同的方式、不同的种类进行查询；⑤系统报表：根据用户的需求，对数据处理的结果进行打印或者导出；⑥系统维护管理：技术人员可以添加电厂的有关信息，也可以调整有关的技术参数。
2.2.3数据采集和数据处理服务器软件
主要负责和eRTU进行通信，召唤采集eRTU采集生成的各种电能量信息，如：电能表工作状态、电能表事件信息、电能表累积电量信息、电能表瞬时量信息、电量负荷曲线等，并将采集到的信息存储到有关的数据表表格中。此外，还可以根据用户输入的配置组态参数，对电量数据进行统计处理，如：变损电量、发电量、累积上网电量等，并存储在有关的表格中，根据用户的需求生成报表文件。
2.3系统运行流程
本次研究的电网系统应用软件主要采用了以数据库为中心的C/S模式的软件体系结构，由客户机软件和服务器软件组成应用软件对数据进行采集和处理，这两套软件可以独立运行，也可以通过数据库进行数据的交换，通过Sockect协议对信息进行传递。服务器软件采用多线程程序设计思想，由主线程负责完成人际交互界面，由Sockect协议接受客户机软件发送的配置信息修改信息，实现客户机和服务器之间配置参数的一致性，由数据采集线程负责任务调度算法。客户端软件主要负责实现电网系统的人际交互功能，运行流程比较简单，是一个单线程程序。
3.结束语
综上所述，传统电网已经无法满足日益增长的能源需求，这个现状已经引起社会各界的普遍关注，必须进行一场改革，用灵活、可靠、安全以及高效的新型电网来取代传统的电网，最大限度的提高电网的利用效率，减少电网在传输过程中的损耗，尽量满足各个领域的需求。本文主要探讨了电力物联网应用软件的开发，为电力部门的改革提供参考。■
关键词：电力；物联网；应用软件；系统框架
电力物联网是针对智能电网和物联网这两个概念而提出的新概念。物联网属于一种智能型的网络，将事先设置好传感设备的物品根据事先约定好的协议和互联网进行连接，实现物品和物品之间的通信以及信息交换，技术人员也可以对这些物品进行监控、跟踪和识别。智能电网是指集能源电力技术、分析决策技术、传感量侧技术等先进技术与一体的电网基础设施。
1. 系统的框架设计
主要根据软件、硬件的运行平台以及项目的需求规范确定系统的框架体系结构，由于电网系统需要对计量信息进行查询分析、统计处理、报表输出等工作，所以应用软件必须要争取数据库管理系统的支持[。目前，以数据库为基础的應用软件有很多框架结构，如：B/S结构、C/S结构等，下面分别介绍：
1.1B/S结构
B指的是Browser，也就是浏览器；S指的是Server，也就是服务器。B/S结构是一种网络结构模式，在这个解耦股中，客户端的应用软件主要是浏览器，并且客户端所有的功能都需要依靠服务器，客户端只需要显示。这种结构的典型表现就是通过浏览器在网络上浏览各种网页。以B/S结构为基础的应用软件主要分为三层结构：表示层、应用逻辑层以及数据层。
B/S三层体系结构在传统的客户端和数据库两层结构中间加入了一个层，也就是组件层，通过中间件将应用软件分为三个不同的处理层次。在这三种结构中，每一层都是相对独立的，中间层主要负责承上启下，不仅需要封装数据处理的应用模式，满足客户机对数据处理的要求，还要尽量满足服务器和服务器之间以及服务器和客户机之间的通信要求。B/S结构的特点是开发和维护都比较简单，并且具有良好分布性和低成本的优势。但是由于在这种结构下，业务逻辑都需要依赖服务器端完成，所以对服务器提出了更高的要求，同时，由于数据传输速度较低，所以处理数据的速度也相对较慢。相对于C/S结构而言，这个结构并没有发展成熟。
1.2C/S结构
C是指Client，也就是客户机；S是指Server，也就是服务器。C/S结构是典型的两侧机构，如图1所示。在C/S结构中，一端是客户端，主要负责业务逻辑的处理和显示；另一端是数据库系统服务器端，主要负责存储所有的数据。C/S的工作原理：如果客户机需要根据特定的业务逻辑处理数据，需要向数据库系统发送请求，要求数据库系统返回相应的数据。数据库系统在接收到客户机发送的请求之后，要找到相应数据发送给客户机。客户机接收到数据库系统发送的数据之后，就可以根据特定的业务逻辑对数据进行计算和显示。
相对于B/S结构而言，C/S结构比较成熟，具有数据传输量小、交互性强、存储模式安全等特点，但是需要高额的投资和维护成本。
图1 C/S结构示意图
2. 系统分析
2.1系统功能描述
由于考虑到应用软件是以数据库系统为基础，所以本文设计的应用软件设计思想是：服务器软件在后台运行，只需要负责数据的采集和处理，然后将处理和采集的数据存储在数据库表格中。客户机软件需要通过对数据库表格进行访问，然后输出用于查询的信息，同时，系统的参数组态、维护管理等工作都要在客户机上完成。在客户机上输入和修改的配置信息也需要存储到相应的数据库表格中，服务器对相应表格的用户配置参数进行读取，根据用户设置的组态参数对数据进行采集和处理。这种设计思想从软件实现的角度来看，服务器软件的代码规模比较小。本文主要通过Socket套接字协议实现服务器和客户机之间的实时通信，确保客户机和服务器上的用户参数可以一致。
2.2应用软件的组成
2.2.1WEB服务器组件
用户通过浏览器对客户端进行访问，在WEB服务器上实现C/S客户端的软件功能，极大的方便了用户对电能计量信息进行访问。电网系统软件系统的组成以及各个应用软件之间的关系如图2所示。
图2电网系统软件系统的组成以及各个应用软件之间的关系
2.2.2客户端软件
主要负责电网系统的人机交互功能，主要包括以下六个方面：①用户管理：对参与操作系统所有工作人员的有关信息进行管理；②用户登录：为了提高系统的安全性，只有相关的管理人员或者技术人员登录成功之后才可以对系统进行操作；③一次接线图：动态且直观的显示电厂的运行状况；④数据查询：对采集的电能量数据根据不同的要求、不同的方式、不同的种类进行查询；⑤系统报表：根据用户的需求，对数据处理的结果进行打印或者导出；⑥系统维护管理：技术人员可以添加电厂的有关信息，也可以调整有关的技术参数。
2.2.3数据采集和数据处理服务器软件
主要负责和eRTU进行通信，召唤采集eRTU采集生成的各种电能量信息，如：电能表工作状态、电能表事件信息、电能表累积电量信息、电能表瞬时量信息、电量负荷曲线等，并将采集到的信息存储到有关的数据表表格中。此外，还可以根据用户输入的配置组态参数，对电量数据进行统计处理，如：变损电量、发电量、累积上网电量等，并存储在有关的表格中，根据用户的需求生成报表文件。
2.3系统运行流程
本次研究的电网系统应用软件主要采用了以数据库为中心的C/S模式的软件体系结构，由客户机软件和服务器软件组成应用软件对数据进行采集和处理，这两套软件可以独立运行，也可以通过数据库进行数据的交换，通过Sockect协议对信息进行传递。服务器软件采用多线程程序设计思想，由主线程负责完成人际交互界面，由Sockect协议接受客户机软件发送的配置信息修改信息，实现客户机和服务器之间配置参数的一致性，由数据采集线程负责任务调度算法。客户端软件主要负责实现电网系统的人际交互功能，运行流程比较简单，是一个单线程程序。
3.结束语
综上所述，传统电网已经无法满足日益增长的能源需求，这个现状已经引起社会各界的普遍关注，必须进行一场改革，用灵活、可靠、安全以及高效的新型电网来取代传统的电网，最大限度的提高电网的利用效率，减少电网在传输过程中的损耗，尽量满足各个领域的需求。本文主要探讨了电力物联网应用软件的开发，为电力部门的改革提供参考。■