1、探索与观察 基于Q/GDW-376.1 规约的掌机程序设计 及应用扩展 国电南瑞科技股份有限公司 曹冬华 丁 健 王 腾 俞海猛 【摘要】 在智能电网的用电信息采集系统中，掌机的运用可以有效的提高电力工作人员的工作效率，掌机对数据的分析辅助能力可以大大方便现场人员快速查找和定位故障点。通过红外收发器与国家电网制定的Q/GDW 376.1-2009规约的相互结合，操作人 员可以在掌机界面上清晰的看到故障分析所需的每一项信息。本文简单论述了掌机的整体框架与Q/GDW376.1-2009规约结构，阐述了掌机采用Q/GDW 376.1-2009规约与终端进行通讯的机制， 阐述了ZZDBASE和DBF数
2、据库在编写Q/GDW 376.1-2009规约应用程序中的运用，探讨了在掌机的实际应用中加入无线公网通讯技术的设计理念。 【关键词】掌机；Q/GDW 376.1-2009规约； ZZDBASE；DBF；红外；无线公网 1.引言 时，可以帮助 现场人员快速的查找 ZZDBASE语言是一种采用伪编译技 在传统的用电信息抄收模式中， 和定位故障所在，大大节约了现场 术的微型关系型数据库管理语言，工作人员需要通过对电表或终端设 维护的成本。 既有高级语言的条件、分支、循 环、备界面进行频繁操作查看信息并进 2.掌机架构 子程序等程序结构控制语句，也有赋行详细的记录，这种方式既麻烦又 如图1所示，掌机由
3、中央处理器 值、运算等 语句和一些常用函数，还容易引入人为操作而产生的信息错 （CPU）、存 储器、红外收发器、有基本的数据录入、修改、查询、误， 为此产生了一种通过简单的操 液晶屏幕、键盘、电池、USB接口 显示等数据库操作语句。数据库是作就能对终端设备进行控制的设备- 组成，其中中央处理器是掌机的核 存储在一起的相关数据的集合，这掌机。掌机又称数据采集器，它具有 心，主要用于 对掌机大批量数据的 些数据是结构化的，无有害的或不一体性、机动性、体积小、重量轻、 运算以及各种控制命令的执行；红 必要的冗余，并为多种应用服务；高性能并适于手持等特点。它是将 外收发器是与外部设备进行信息交 数据的
4、存储独立于使用它的程序；红外接收装置与数据终端一体化， 互的通讯口，通过海外通讯可以将 对数据库插入新数据，修改和 检索带有电池可离线操作的终端电脑设 掌机的发送命令下发到外部设备， 原有数据均能按一种公用的和可控备。掌机具备实时采集、自 动存储、 在接收到外接设备的响应信息后，信 制的方式进行。当某个系统中存在结即时显示、即 时反馈、自动处理、 息被存储到存储器中等待CPU处理； 构上完全分开的若干个数据库时，则自动传输等功能，为现场数据的真 存储器用于存储掌机界面输入的信息 该系统包含一个“ 数据库集合”。实性、有效性、实时性、可用性提 以及从外部设备获得的响应信息； 3.Q/GDW 37
5、6.1-2009规约 供了保证。 液晶屏幕用于为用户提供对操作界 简介 掌机以远距离红外通讯为主要 面和信息显示界面；键盘用于输入 为了实现电力用户用电信息采集通讯方式，结合预定义的通讯规约 用户的操作信息；USB接口用于掌机 系统建设“ 全覆盖、全采集、全预作为信息组织方式，与终端或电表 与计算机相连接收或上传数据，掌 付费”的总体目标，国家 电网公司进行信息的交互，与电表进行通讯 机的运行程序是由计算机编制后通 规范统一了用电信息采集系统的标时一般采用DL/T 645规约进行信息 过USB接口下载到掌机中。 准文件，制定并发布了电力用户交互，与终端进行通讯时一般采用 在软件部分，整个程序采
6、用ZZD 用电信息采集系统系列标准。Q/GDW 376.1-2009规约进行信息交 BASE进行操作界面的设计以及控制 Q/GDW 376.1-2009规约是电互。掌机的运用可以有效地提高抄 命令的执行，存储数据方面采用DBF 力用户用电信息采集系统中用电表员的抄表效率，当现场出现故障 数据库文件进行设备信息的存储。 信息采集系统及主站之间的通信协 /2012.03/ -15- 探索与观察 确的Q/GDW 376.1-2009规约格式的 报文帧，报文帧通过红外收发器发 送给终端设备，通过红外收发器可 以获取终端设备的响应报文帧，在 对报文帧信息校验正确后，整个发 送流程结束，如果信息交互失败，
7、 则需要重新启动发送机制。 掌机的接收机制如图3所示，掌 机进行通信接收时，终端数据信息被 转换并组装后以报文帧的格式通过红 外口传输到掌机的红外收发器上，掌 机红外收发器接收到报文后根据具体 图1 掌机架构示意图 规约将数据从报文帧中解析出来，然 后存入DBF 数据库的相应表格中，通 过相应的数据标识触发显示机制，可 以通知调取数据库中的数据并在界面 图2 掌机发送机制示意图 上以正确的格式显示出来。 5.ZZDBASE在编写Q/GDW 376.1-2009程序中的运用 ZZDBASE语言在编写Q/GDW 376.1 图3 掌机接收机制示意 图 -2009规约应用程序时主要用于编写议，规定了
8、电力用户用电信息采集 部分。链路用户数据主要包括应用 抄收终端的菜单界面、终端信息输系统主站和采集终端之间进行数据 层功?苈階FN、信息点标识DA 和信息 入界面、Q/GDW 376.1-2009规约报传输的帧格式、数据编码及传输规 类标识DT、数据 单元以及附加信息 文的组建、 报文的发送接收机制以则，它适用于点对点、多点共 线及 域AUX，其中应用功能码AFN根据功能 及相关信息的判断依据。一点对多点的通信方式，适用于主 的不同采用AFN01HAFN10H进行定 在编写菜单界面时，根据控制站对终端执行主从问答方式以及终 义，帧校验和是用户数据区所有字节 命令的需要将主界面规划为参数操端主动
9、上传方式的通信，同时也适用 的八位位组算术和，不考虑溢出位。 作、数据查询、控制操作、本机配于手持设备与终端之间的信息交换。 用户数据区包括控制域、地址域、链 置以及掌机的自身关机操作。主界 Q/GDW 376.1-2009规约采用异 路用户数据（应用层）三部分。 面如图4所示。步式 传输帧格式，整个 报文帧包含起 4.掌机采用376.1规约与终端 参数操作主要是用于对终端参数始字符（68H ）、长度L、控制域、地 通讯机制 的设置以及终端信息抄收，参数操作址域、链路用户数据、校验和以及 掌机与终端进行信息交互是通 子菜单主要包括两个子菜单项：参数结束字符。Q/GDW 376.1-2009规约
10、 过红外收发器来进行信息传输的， 设置与参数查询，其中参数设置与参的帧格式如下： 以Q/GDW 376.1-2009规约为例，掌 数查询功能类似，参数设置是掌机 机的发送机制如图2所示，掌机进行 通过红外将掌机界面设置的参数下 其中长度L与整个报文帧长度以 发送机制时，首先需要在界面上输 发给终端，参数查询是终端通过红及终端规约类型有关，地址域包括 入控制信息，系统将信息自动存储 外向掌机反馈终端参数信息。终端地址、行政区 码、和组地址三 到缓存区并通过CPU将信息转换为正 数据查询菜单项含有实时数据、-16- /2012.03/ 探索与观察 图4 掌机主界面示意图 图6 基于无线公网的掌机转
11、储应用示意图 再通过触发显示机制将终端信息显 示到掌机界面上，其中DBF数据库的 优点在于数据库存储的数据能够永 久保存采集到的数据，不会因为关 图5 界面切换机制示意图 机或掉电而导致数据信息丢失；通历史数据和事件数据三个子菜单， 遗漏导致错误的控制命令下发。以 过与计算机相连，可以 获取掌机抄用于查询终端的实时数据、历史数 设置脉冲参数为例， 设置脉冲参数 到的所有信息，避免了使用者频繁据以及事件数据。 时需要设置脉冲输入端口号、所属 的记录抄收到的终端信息，只需要 控制操作菜单项包括复位操作 测量点、脉冲属性、 电表常数这类 连接到计算机打开数据库就可以看和控制命令操作两个子菜单，复位操
12、 参数，按照传统的方式就需要创建5 到所有的信息。作主要用于对终端进行硬件复位以及 个子菜单项，每个子菜单项提供一 7.基于无线公网的掌机转储相关参数的初始化，控制命令用于对 个输入窗口，但是这种方式有种缺 应用终端硬件进行相应的控制操作。 点是一旦有个信息项未输入，整个 7.1 转储需求 本机操作菜单项包括终端地址、 控制命令就会出错。采用这种自动 在用电信息采集系统中， 许多行政区码两个子菜单，在对终端进 切换界面的方式就可以有效地避免 终端因为地处偏僻，没有与用电信行任何操作时都需要输入相应的终 终端参数设置的遗漏。 息采集主站进行通信所必须的通信端地址和行政区码才能执行各种命 具体的界
13、面切换如图5所示。网络，在这样的地区，如果单独铺令控制。 6.DBF数据库在编写Q/GDW 设和安装通信所需网络，往往成本 在编写终端输入界面时，采用 376.1-2009程序中的运用 很高，不经济也不够实惠，但是如了输入信息固定长度的编写方法，当 DBF数据库在编写Q/GDW 376.1- 果不 进行用电信息采集， 则无法实输入信息少于信息的固定长度时，界 2009规约中主要用于对采集到的终 现“ 全覆盖”的用电信息系统建设面会提示报错信息：格式错误。 端信息进行存储，数据存储之前需 目标，所以迫切需要一种方便的设备 针对以往传统界面的多重窗口 要在数据库中根据采集到的不同的 和手段来实现用
14、电信息采集并上送至模式，这里采用了自动切换界面的 信息量在数据库中定义对应的变量 用电信息采集主站的采集方案。设计方式，对于输入信息项较多的 名、字符类型以及字符长度， 设置 由于掌机具有本地操作方便灵控制命令，在编程语言中采用输入 正确的数据库信息可以保证掌机界 活、可携带、可存储等特点，可以信息后跳入下一输入菜单的界面切 面显示数据的正确性，当掌机的红 使用掌机作为转储介质，将数据信换方式，操作时可以避免繁琐的界 外收发器接收到报文帧，掌机接收 息采集后带至网络发达地区，通过面切换，也能避免某些信息项输入 机制会截取对应信息存入数据库， 无线公网将掌机采集信息上送至用 /2012.03/
15、-17- 探索与观察电信息采集主站，弥补通讯网络未 7.3 方案的可行性分析 现场维护的常用设备，通过掌机设全面覆盖的缺陷。 该方案中需要在掌机硬件上添 备可以极大的方便现场人员抄读终 7.2 改造方案 加无线网络通讯模块来进行无线公 端信息以及排除现场故障，掌机集 图6是基于无线公网的掌机与主 网数据的传输，传统的掌机设备只 合无线公网通讯技术可以准确、快站的通讯方案示意图，该方案的主 能将采集到的设备信息即时的传输 速的将终端信息传入主站系统中，干线采用了无线公网通讯技术，充 到掌机数据库中，将数据 库信息传 为电力用户用电信息采集系统建设分利用无线公网的数据传输功能， 送到主站中需要连接
16、计算机导入数 “全覆盖、全采集、全预付费” 的能够将较偏远的现场采集到的信息 据库甚至更多繁琐的步骤，添加了 总体目标做出贡献。即时传输到主站，通 过掌机与主站 无线公网通讯技术就可以避免这种的自定义通讯规约以及无线公网的 麻烦；通过主站召测掌机的数据库 参考文献 1QGDW 376.1-2009电力用户用电相互配合，实现掌机与主站通讯的 信息，掌机即 时的将信息导入主站 信息采集系统通信协议:主站与采集终端双向性。 数据库中。 通信协议及编制说明. 现场人员抄收完现场设备的所 无线公网通讯技术的应用虽然需 2杨学昭陈旭涂琨.无线掌上抄表系统 的设计和实现J.电子设计工程200911.有信息后
17、，数据会自动存入掌机的 要增加掌机硬件的成本花费，软件开 3韩冰李芬华.GPRS技术在数据采集与DBF数据库中，主站采用自定义规约 发上也增加了难度，但是考虑到对于 监控系统中的应用J.电子技术20038.接入无线公网网络找到对应的在线 较偏远的地区，现场无法即时提供向 作者简介：掌机设备，掌机接收到主站下发的 主站导入数据的设备，如果仅靠现场 曹冬华（1987），男，学士，助理工控制命令将数据库中数据自动打包 人员电话联系传输信息，可能会导致 程师，主要从事用 电专业研究工作。 经CPU处理以报文格式通过无线公网 人为的信息传输错误，采用这种方案 俞海猛（1988），男，学士，助理工 程师，
18、主要从事用电专业研究工作。网 络发送至主站，主站接收到 报文 仅可以减少了现场人员的工作，又 丁健（1988），男，学士，助理工程帧将采集到的数据存入数据库中， 能保证数据的即时传输到主站。 师，主要从事用 电专业研究工作。通过这种流程，掌机与主站的数据 8.结束语 王腾（1988），男，学士，助理工程 师，主要从事用电专业研究工作。传输就可以完全实现。 掌机是终端现场维护人员用于（上接第14页） 侵检测方法，根据此方法设计的入 tion and Scene AnalysisM.New York.John Wiley and Sons.1973.算法对初始值敏感、易陷入局部最 侵检测系统是有效
19、可行的。 5http:/www.sigkdd.org/kddcup/index.php.优的问题。 阐述了基于聚类的入侵检测模型，并在此模型的基础上使 参考文献 作者简介： 1Jiawei HanMicheline Kamber.数据挖用入侵 检测 数据集KDD Cup 1999对 薛京花（1984），女，湖南益阳人， 掘概念与技术M.北京：机械工业出版 硕士研究生，现就读于中南林业科技大改进k-means算法和经典k-means算 社2001.8. 学计算机与信息工程学院，研究方向：法作了对比仿真实验。实验结果表 2MacQueen J.Some Methods for Classicati
20、on 网络与信息系统。 and Analysis of Multivariate ObservationsC.明：不管对存在单种攻击的网络连 刘震宇（1969），女，湖南衡阳人， In:Proceedings of the 5thBerkeley Sympo-接记录集还是多种攻击同时存在的 副教授，现供职于中南林业科技大学计 sium on Mathematical Statistics and Prob- 算机与信息工程学院，研究方向：网络网络连接记录集，基于改进k-means ability.BerkeleyUniversity of California 与信息系统。算法的入侵检测系统都
21、能够在保持 Press1967:281-297. 崔适时（1988），男，湖南益阳人， 3U.M.FayyadC.Reina and P.S.Bradley.Ini-较低的误报率的基础上，很好的检 硕士研究生，现就读于中南林业科技大 tialization of iterative renement clustering测出记录集中的攻击数据，包括未 学计算机与信息工程学院，研究方向： algorithmsA.In:Knowledge Discovery and 网络与信息系统。知 类型的攻击数据。本文改进的 Data Mining.1998:194-198.k-means算法是一种有效的无监督入 4R.O.DudaP.E.Hart.Pattern Classifica-18- /2012.03/
