（电气工程专业论文）基于pda的电力标准化作业信息管理系统研究.pdf

重庆大学硕士学位论文 英文摘要 a b s t r a c t h ew h o l ep o w e rs y s t e mc o n s i s t so ff o u rp a r t s ：g e n e r a t i o n , u a n s m i s s i o n , d i s t r i b u t i o na n dt h eu s e r s t h e y 黜a l li m p o r t a n t e s p e c i a l l yt h et r a n s m i s s i o ns y s t e m r h a sd i r e c t l yg r e a ti n f l u e n c eo nt h eg e n e r a t i o na n dd i s t r i b u t i o n s y s t e m s b u tt h e t r a n s m i s s i o nl i n ea n di t sa u x i l i a r yd e v i c e si nt h et r a n s m i s s i o ns y s t e ma l w a y sa l e e x p o s e do u t s i d e e s p e c i a l l ya td e v i o u sp l a c e s ，t h et r a n s m i s s i o ns y s t e mi sd e s t r o y e d e a s i l yb e c a u s eo fh u m a nb e i n g ，b i r d sa n db e a s t s b a s e do nt h es i t u a t i o n ，s o m ep a t r o u i n g w o r km u s tb ed o n et oc h e c kt h et r a n s m i s s i o nl i n ei nt h ep o w e rs y s t e m i tc a l lr e d u c et h e u n n e c e s s a r ye x p e n s ec a u s i n gb yt h ef a u l t so ft r a n s m i s s i o nl i n e b u tu n f o r t u n a t e l y , n o w s o m ep a t r o l l i n gs y s t e m su s e dc a n n o tf e e d b a c kt h eo p e r a t i o ns t a t ec o r r e c t l yi nt i m e b e c a u s eo ft h em a n a g e m e n ta n dt e c h n i c a l t h a ti sn o tg o o df o rt h et r a n s m i s s i o ns y s t e m i nt h ep a s t , t h er e p a i rw o r k sc o u l do n l yd oa f t e ra c c i d e n t sh a dh a p p e n e d t h el o s sc o u l d n o tb er e t r i e v e d a n dt h ep u r p o s eo ft h ep a t r o l l i n gw o r ki st h a tw ec a nf i n dt h eh i d d e n t r o u b l e sb e f o r et h e yb e c o m et r u e s oi ti sf a v o r a b l ef o ri m p r o v i n gr e l i a b i l i t ya n ds a f e t y o ft r a n s m i s s i o nl i n et od e v e l o pt h ea d v a n c e dp a t r o lm a n a g e m e n ts y s t e m an e wp a t r o lm a n a g e m e n ts y s t e mi sb r o u g h tf o r w a r da e c o r d i n gt ot h ef o r m e r r e s e a r c ha n dt h eu s e r s r e q u i r e m e n t s ；i ti s ”m a n a g e m e n ts y s t e ma n df a u l ta n a l y s i s ” a c c o r d i n gt ot h es t e p so fe n g i n e e r i n gs o f t w a r ed e v e l o p m e n t , t h eu s e r s r e q u i r e m e n t sa r e a n a l y z e da n dt h ef u n c t i o n a lf i g u r ei sg i v e ni nt h i st h e s i s t h e nt h ed e t a i l e dd e s i g n so f e v e r ys t e pa r eg i v e n , a n dt h ea nc o m p o s e do fh a r d w a r ea n dt h ef l o wc h a r t so ft h ew h o l e s y s t e mi nd e t a i l 骶s h o w e di nt h et h e s i s t h ec o m m u n i c a t i o nb e t w e e np d aa n dp c w i t ht h e ”g p r s ”i sr e a l i z e d , a n dt h eb a s eo fd a t ae x c h a n g eb e t w e e np d aa n dp ci s e s t a b l i s h e d a c c o r d i n g 幻t h er e q u i r e m e n t so ft h i ss y s t e m , t h ed a t a b a s ea n dd a t a e x c h a n g em e c h a n i s mb e t w e e np d a a n dp ca r ed e v e l o p e da n dd e s i g n e d a n df o l l o w i n g t h ea c t u a ln e e d s ，t h ei n t e r f a c e so fp a l ma n dp ca r ed e s i g n e d k e y w o r d s ：p o w e rs y s t e m , p a t r o l l i n gw o r k , h a n d l e dc o m p u t e r , p d a ( p e r s o n a ld i g i t a l a s s i s t a n t ) ，g p s ( g l o b a l p o s i t i o n s y s t e m ) ，s o f t w a r ee n g i n e e r i n g , g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ) 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重庆太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位敝作者签名乖蓼签字嗍移嗍w 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重废太堂有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。本人授权重废太堂可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 保密() ，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密( ) 。 ( 请只在上述一个括号内打“4 ”) 学位论文作者躲旅劾导师签名细c ；不_ l ”1 签字日期嘞年，月夕口日 重庆大学硕士学位论文1 绪论 1 绪论 1 1 论文的选题背景 众所周知，电和人们的生活息息相关，所以保证电力设备的正常运行也就关系 重大，一旦发生事故则会造成很大的损失。整个电力系统是由发电、输电、配电、 用电及相应的辅助系统构成，每一部分都非常重要，特别是输电系统，它直接影 响了配电和用电系统，所以输电系统的好坏直接影响了电力系统的运作。而输电 系统中输电线路及其周围设备的作用是非常关键的，如果输电线路或者这些设备 出了问题，那么输电系统势必瘫痪，特别是大型高压设备或高压线路出现问题， 将会造成巨大的经济损失和不良的社会影响。输电线路设备常年累月暴露于野外， 尤其是偏远地区，由于恶劣的气候和鸟兽以及人为的原因，输电线路很容易出现 故障。基于这样的考虑，现有的供电局都会制定比较详细的规章制度来开展电力 设备巡查这项工作，可是原来的一些线路巡检方法由于管理上和技术上的缺陷都 不能够及时准确地反映设备运行的状况，这些对保证变电设备的稳定运行不利。 尤其是早期，是当线路或设备发生故障才进行检修，这样造成的巨大损失是无法 挽回的。正是基于这样的情况，在和相关供电部门领导和技术人员探讨以后，提 出解决这一问题的方案，该系统将使用世界先进的全球定位导航系统和地理信息 系统配合，让工作变得更有效、更易于管理。在当今电力系统中，巡检员担任的 任务就是检查电力线路及设备的破损情况，然后把检查的结果带回总部进行汇报， 及时预防事故的发生。但是现有的数据记录手段都存在明显的缺陷。“电力标准化 作业信息管理系统”是结合了移动信息技术、全球卫星定位技术和数据库管理技术 实现的行业应用项目，主要通过掌上电脑( o pp d a ) 在客户端移动采集数据信息，确 保数据的准确性、安全性，为安全管理提供第一手数据，实现信息系统的统一管 理。“电力标准化作业信息管理系统”针对巡检、消缺工作实际需要及特点，结合全 球卫星定位技术和掌上设备，具有巡检任务安排、数据记录、数据汇总报告等功 能，并可与电力企业现有管理信息系统( 即m i s ) 无缝连接，可有效地了解、检查巡 检工作状态、及时地发现和解决线路、设备的缺陷情况，提升送电设备运行安全 性、降低生产运营成本、提高工作效率，具有低成本，轻便易操作，电力持续时 间长等显著优点 i - 5 。 该系统帮助线路、设备巡检人员彻底摆脱容易出错并且不易保存的书面记录方 式，有效降低了人为因素带来的漏检或错检问题，实现无纸化办公，同时使部门 管理层能有效监督工人的工作状态成为可能，实现巡检工作电子化、信息化、智 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 能化，从而最大程度提高工作效率、最终保证输变电设备的高效率、低故障率安 全运行，推动全行业创建一流的电力企业工作登上一个新台阶。 1 2 电力巡视检查的必要性 电力系统有两种基本运动状态，即稳态和暂态。电力系统稳态运行时，发电厂 中原动机( 带动发电机旋转的汽轮机或水轮机) 的输入功率同发电机的输出功率相 平衡，系统的频率和电压都是稳定的( 是常数或是t 的幅值恒定的周期函数) 。然而， 这种运行中的稳态，并不是绝对不变的。当系统受到某种干扰时，上述功率的平 衡即被打破，运动状态也随之而变。由于系统包含有许多惯性元件，运动状态的 变化不能瞬时完成，而必须经历一个过渡状态，这种过渡状态称为暂态。由于实 际中的干扰总是有大有小，因而电力系统在经受干扰以后，其过渡的结局便有两 种可能性：一种情况是，系统从原来的稳态过渡到另一种新的稳态后，其运行参数 ( 电压和频率) 相对于正常值的偏差能够保持在一定的允许范围内，系统仍能继续正 常工作，正常运行中的电力系统，实际上就是经常处于这种较小变动的过程中。 另一种情况是，当电力系统发生的各种故障的时候，系统的运行将经历剧烈的变 化，所趋于的状态，或者使电能质量严重交坏；或者更为严重，导致电力系统对 用户的正常供电部分地甚至全部地遭到破坏。总之，不采取特别措施，系统就很 难恢复正常运行，这就是电力系统运行的事故状态。这种状态的出现，将给工农 业生产、国防建设以及人们的生活带来严重的恶果。超高压远距离输电线是现代 电力系统的重要组成部分。随着电力负荷的飞速增长，电力系统的规模越来越大， 超高压输电线路也越来越多。这些输电线的任务是将距离遥远的大容量电厂的巨 大功率送至负荷中心，或者作为大电力系统间的联络线，担负着功率交换的任务。 他们对电力系统的安全稳定运行具有举足轻重的作用。架空输电线路一般长达几 公里到几百公里。在这样狭长的范围内，线路设备长期暴露在大自然的环境中运 行，遭受各种气候田间的侵袭( 如暴风雨、洪水冲刷、冰雪封冻、云雾、污秽、雷 击等) ，此外，还遭受其他外力的破坏( 如农田耕种机械撞击杆塔或拉线基础，树竹 倾倒碰撞导线，线路附近修建施工取土，开山爆破，射击，来往车辆及吊车等撞 断导线，风筝挂在导线上造成相间短路，鸟兽造成的接地短路等) 。所有这些因素 都随时地危及线路的安全运行。因此线路出现故障的机会也较多，而且一旦发生 故障，需要较长时间才能修复送电，会造成不同程度的损失。为了保证线路的安 全运行，在线路运行过程中，必须形成安全第一、预防为主的方针。加强线路的 巡视和检查，随时发现设备的缺陷和危及线路安全运行的因素，以便及时检修消 除隐患，并制定安全措施睁硼。 2 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 1 3 电力巡视的要求 所谓电力巡视，就是巡视线路或设备的运行情况，及时发现设备存在的缺陷和 故障点，并详细记录，以作为线路检修的依据。为了按周期巡视，迅速发现问题， 可根据线路长度、线路所在的行政区、沿途地形和运行的方便性，将全线路划分 为几个巡检区段，分别由线路所在的供电部门承担巡视和维护运行。电力巡视区 段必须划分明确，不得形成无人管理的空白点。电力巡视应由有经验的人员进行 定期巡视。巡检员应具备以下要求： ( 1 ) 必须熟悉所承担巡视线路的设备运行状况和特性。 ( 2 ) 掌握线路设计、施工情况，以便于发现异常现象。 ( 3 ) 掌握线路基础技术知识，熟悉有关规程规定。 ( 4 ) 掌握线路运行中曾出现的故障和异常现象，以及采取的预防措施。 ( 5 ) 熟悉沿线杆塔所处地点的地形、地貌、交通道路和村镇分布，以便检修时车 辆顺利通行、尽快到达检修地点。 ( 6 ) 了解沿线各种气象变化规律，以便在不同季节采取预防故障措施删。 1 4 电力巡视分类 线路的巡视和检查可以分为以下几种 1 、定期巡视 线路在正常运行情况下，按规定的时间进行巡视叫定期巡视或叫正常巡视，也 称周期巡视。定期巡视的目的在于经常掌握线路各部件的运行状况以及沿线情况， 并搞好群众性的护线工作。定期巡视的周期一般为一个月。根据线路的具体情况 也可以延长或缩短周期。巡视周期确定后，未经上级有关领导同意，不得改变巡 视周期。每次按周期巡视的日期，前后误差一般不应大于5 天。定期巡视，一般 都实行专人负责制( 实行定人员，定线段，定时间) ，即根据线路的长度、地形、地 貌和交通情况，每琢人负责一定长度的线段，按规定的周期进行定期巡视，并整 理资料。 2 、特殊巡视 当气候发生突然变化( 如最高气温、最低气温、暴风雨、大雾和覆冰等) 或遇自 然灾害( 地震、河水泛滥或森林起火) ，线路过负荷运行以及其他特殊情况时，应对 全线或某几段线路或某些部件进行巡视，称为特殊巡视。特殊巡视在于发现线路 的异常现象及部件的变形损坏情况。 3 、夜间巡视 3 重庆大学硕士学位论文1 绪论 在线路正常运行情况下，有些现象白天不容易发现，在夜间容易发现，所以要 求在夜间进行巡视，简称夜间巡视。夜间巡视主要是检查导线连接器的发热情况， 绝缘子的污秽情况。因为绝缘子和污秽和导线连接器接触不良发生的火花放电以 及导线电晕等现象，在夜间容易发现。 4 、故障巡视 当线路发生故障跳闸时，应立即组织巡视，叫故障巡视。故障巡视的目的在于 及时查明线路发生故障的原因，找出故障位置并查明故障造成的破坏情况，以便 准备抢修器材和研究抢修办法，并制定防止类似故障的措施。每一条线路应做好 故障巡视分段表和示意图，图中标明巡视时的停车地点、人员分散和接送的线路， 以便发生故障时，无论何时都能及时组织人员迅速进行巡视。 5 、登杆巡视 为了弥补地面巡视的不足，而对杆塔上部进行巡视称为登杆巡视。登杆巡视可 对全线路杆塔进行巡视或对某段线路的杆塔或某基杆塔进行登杆巡视。以上各种 巡视，除定期巡视由专责巡检员每月进行一次巡视外，其它各种巡视可根据具体 情况确定。一般对特殊巡视、故障巡视和登杆巡视均组织大批人员和交通工具， 将人员分散在线路上进行巡视【“j 。 1 5 目前的研究现状 目前，在多数电力系统中，普遍采用的是以下几种管理方式。 1 5 1 经验管理、手工纸介质记录数据工作方式 这种管理方式一般是由管理者对巡检员书面或者口头下达任务，然后巡检员到 达目的地进行巡检，巡检完毕后，书面记录下巡检的数据。为了证实自己的确到 过目的地，就需要在目的地固定的地方做上标记，比如贴上纸条。然后下一次， 当另外一个巡检员又去同一个目的地时，再把上一个巡检员做的标记取回，同时 做上自己的标记。管理员就凭此标记来确定巡检员是否认真地完成了巡检任务。 但是这样做有几个明显的缺陷： 1 ) 人为因素多、无法监督巡检工人工作状态，管理员不能立即知道数据的真 实性，将会对其他任务的下达造成影响。 2 ) 如果巡检员所做的标记遭到破坏，将造成不必要的误会。 1 5 2 用i c 卡记录数据的工作方式 这是一种近年来一些电力部门常用的方式。它的原理是这样的：仍然由管理员 口头或者书面地下达任务，每个巡检人员持有一支i c 卡打卡枪和张i c 卡，当 4 重庆大学硕士学位论文1 绪论 巡检人员到达巡视地点巡视后，可以把数据记录到书面或记录一部分数据到打卡 枪中。这种系统在巡视的杆塔上都配备了一个装置用来记录杆塔的位置情况，巡 检员用打卡枪打卡后记录下杆塔的信息，然后把这所有的数据都传送到那张i c 卡 上，回去后，只需要把i c 卡交给管理员，管理员便可以通过配套的设备读出i c 卡中的内容了。但是这种系统也有其本身固有的缺陷： 1 ) 管理成本高，在杆塔上配备的设备容易受到人为或者其他自然的原因而损 坏，而这种设备的价格也是很昂贵的。 2 ) 打卡枪上记录的数据太有限，不能描述具体的缺陷情况。 1 5 3 用g p s 巡检仪记录数据的工作方式 这是一种近年来采用的巡检系统中最为科学的一种。它的工作原理是这样的： 每个巡检人员配备了一台巡检仪，巡检人员巡检一个杆塔后可以在上面记录缺陷， 巡检人员甚至可以在上面编辑缺陷，当到达杆塔后，它可以通过g p s 全球定位技 术获取杆塔的位置信息，与杆塔设备之间没有“硬联系”，无辅助设施的安装与维护。 当巡检人员执行完任务后，管理人员可以通过串口和巡检仪连接把数据读取到p c 机中。但这种系统也有其本身的缺陷。在电力系统中，管理人员对缺陷库的开放 非常关注，可以说它是查看巡检记录的核心。所以建立一个好的、开放的缺陷库 是必须的。而且为了便于领导的检查，领导可以通过局域网络中的任意台机子 对缺陷记录进行访问查看，因此p c 机上该系统的管理软件也必须能通过网络进行 访问，针对此几点，上述系统的缺点在于： 1 ) 缺陷库没有开放，这使得巡检人员不能很好地描述缺陷的状态，为工作带来 不便。 2 ) p c 机上的该系统不是网络版，不便于领导检查工作 1 3 1 。 1 6 本文主要完成的工作 本文在研究了上述系统的优缺点之后，针对电力标准化作业管理的具体特点， 利用当前先进的g r p s 通讯技术、g p s 定位技术、数据库技术，开发出一套能解 决上述系统中存在着的问题的标准化作业管理系统。后台数据库采用m i c r o s o f t 公 司的数据库解决方案s q ls e r v e r 2 0 0 0 ，开发环境为v i s u a lc + + 6 0 ，w e b 访问端采 用a s p 技术。对p d a 上的应用程序，采用e m b e d d e dv i s u a lc h _ 4 o ，数据存储软 件为s q l s e r v e rc e 2 0 进行开发。 研究的主要内容如下： 1 、针对电力系统对标准化作业管理的要求，设计一套完整的解决方案。建立 该系统的模型。 5 重庆大学硕士学位论文1 绪论 2 、研究p d a 与p c 之间进行通讯的g p r s 网络，设计出能与后台数据库进行 数据交换的客户端软件。利用e m b e d d e d v i s u a lc + + 4 0 开发出能通过g p r s 网络或u s b 口交换数据的程序。 3 、利用a s p 技术，开发出利用i n t e m e t 网路访问w e b 服务器，对管理系统实 现简单的管理及访问的w e b 程序。 4 、针对管理系统的特点，开发和研究后台数据录入和管理软件。 5 、完成电力标准化作业管理系统的研究和开发，使其在实际中投入运行。 6 重庆大学硕士学位论文 2 电力标准化作业管理系统的开发前提 2 电力标准化管理系统的开发前提 2 1 智能手持端产品的快速发展 p d a 是p e r s o n a ld i 百t a la s s i s t a n t 的缩写，字面意思是“个人数字助理”。这种 手持设备集中了计算，电话，传真，网络等多种功能。它不仅可用来管理个人信 息( 如通讯录，计划等) ，更重要的是可以上网浏览，收发e m a i l ，可以发传真， 甚至还可以当作手机来用。尤为重要的是，这些功能都可以通过无线方式实现。 当然，并不是任何p d a 都具备以上所有功能；即使具备，也可能由于缺乏相应的 服务而不能实现。但可以预见，p d a 发展的趋势和潮流就是计算、通信、网络、 存储、娱乐、电子商务等多功能的融合。 p d a 一般都不配备键盘，而用手写输入或语音输入。p d a 所使用操作系统主 要有p a l m o s ，w i n d o w s c e 和e p o c 。最早的p d a 可以追溯到a p p l e 公司于1 9 9 3 年推出的n e w t o nm e s s a g ep a d ，之后不久，就有产商推出类似产品。目前，p d a 的价格还偏高，但专家们相信，它将最终走进“寻常百姓家”，成为真正的“个人数 字助理”。以上所说的是广义的p d a 。 目前，对p d a 还有一种狭义的理解。狭义的p d a 指可以称作电子记事本， 其功能较为单一，主要是管理个人信息，如通讯录、记事和备忘、日程安排、便 笺、计算器、录音和辞典等功能。而且这些功能都是固化的，不能根据用户的要 求增加新的功能。广义的p d a 主要指掌上电脑，当然也包括其他具有类似功能 的小型数字化设备。掌上电脑一词也有不同解释。狭义的掌上电脑不带键盘，采 用手写输入、语音输入或软键盘输入。而广义的掌上电脑则既包括无键盘的，也 包括有键盘的【1 4 】。 p d a 其实应该细分为电子词典、掌上电脑、手持电脑设备和个人通讯助理机 四大类。而后两者由于技术和市场的发展，已经慢慢融合在一起了。 ( 1 ) 电子词典：在所有的p d a 类产品中，这是最简单的一款。它主要的功能就 是提供了中英文互译、电话号码存储、英语单词朗读等功能，它的特点就是其所 有的程序都是固化在存储器上，因而存储能力有限，功能也比较单一且不具有扩 充性。但这些产品也有其不可比拟的优势。如它们针对性比较强，提供了所需的 功能，如游戏、计算、记事等。另外，它也有体积小，操作简单等特点。此类电 子词典的代表有快译通、名人、文曲星等。当然，现在一些新型的电子词典也提 供了通讯的功能。通过附加的连接套件，你可以和电脑以及同类产品之间交换数 据。而市面还有些电子记事本，这类将重点放在了记事和日常的商务管理上。这 7 重庆大学硕士学位论文 2 电力标准化作业管理系统的开发前提 些产品往往存储容量比较大，但其本质还是和电子词典一样，其程序都是固化在 存储芯片上的，同样不具备扩展能力。这类产品的典型代表就是我们熟悉的商务 通。 ( 2 ) 掌上电脑：通常，数码世界只会将这类的掌上电脑才会称为是p d a ，也正 代表了p d a 的真正含义。因为它几乎有一般家用电脑的所有功能。掌上电脑最大 的特点就是他们有其自身的操作系统，一般都是固化在r o m 中的。其采用的存储 设备多是比较昂贵的i c 闪存，容量一般在1 6m b 左右。掌上电脑一般没有键盘， 采用手写和软键盘输入方式，同时配备有标准的串口、红外线接入方式并内置有 m o d e m ，以便于个人电脑连接和上网。掌上电脑和前面的产品最大的区别，就是 它的应用程序的扩展能力。基于各自的操作系统，任何人可以利用编程语言开发 相应的应用程序。你也可以在你的掌上电脑上任意安装和卸载。由于其功能非常 的完备，所以在操作上也比较复杂，不太适合对电脑不太了解的初级用户。而在 掌上电脑部分，还会按操作系统的不同，分为p a l m 和p o c k e t p c 。p a l m 采用p a l mo s 系统，由p a l m 公司开发；而p o c k e t p c 采用w i n c e 的系列系统，由微软开发。因 为机体性能及系统的差别，这两种机体还是有相当的差别的。 ( 3 ) 手持电脑设备：手持电脑设备的英文名称叫p p c ，即p o c k e t p c 的意思。这 是一种介于笔记本电脑和掌上电脑之间的产品。为什么这样说呢? 因为它有着掌 上电脑通用的操作系统，但却配有小型的键盘。而其外型则类似于传统的笔记本 电脑。它的功能要比掌上电脑来的强大，但同样的体积和重量也要增加，所以在 便携性能上较之掌上电脑为差。 ( 4 ) 个人通讯助理机：个人通讯助理机在这么多类产品中是显得最时尚的一种。 它的概念就是将掌上电脑的一些功效和手机、寻呼机相结合而产生的。这种产品 的最大特点就是其舍弃了一般的电话线而采用无线的数据接收方式，使产品的适 应性更强。虽然如果单一而论，早期的产品是以手机为出发点而设计的产品，其 的商务功能要明显逊于一般的掌上电脑，仅相当予一般电子记事本的功能，而目 前基于w i n c e 系统和p a l m 开发的产品，统称s m a r tp h o n e ，其功能与掌上电脑持 平或更高，而还拥有通讯功能和无线数据交换，更代表将来掌上电脑的发展方向。 ( 5 ) h w 6 5 1 5 ：在本系统的设计中，我们采用了惠普公司的i p a q 系列产品 h w 6 5 1 5 。该产品采用i n t e lp x a 2 7 0 处理器，主频为3 1 2 m ，操作系统为w i n d o w s m o b i l e2 0 0 3s e ，数据传输接口有串口、u s b 、红外及蓝牙等，内置s d m m c 存 储卡槽，方便存储空间的扩展。同时，该产品集成了g p s 模块，满足了本系统对 手持设备端的要求【“”j 。 8 重庆大学硕士学位论文 2 电力标准化作业管理系统的开发前提 2 2g p s 全球定位系统 g p s 系统是由美国国防部的海陆空三军在7 0 年代联合研制的新型卫星系统， 它的英文全称是：g l o b a lp o s i t i o ns y s t e m ，即全球定位系统，简称g p s 系统。该系 统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性( 陆地、海洋、航空和航天) 、 全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时功能，能为各类用户提供 精密的三维坐标、速度和时间。 g p s 定位的基本原理是：高速运动的卫星不间断地发送自身的星历参数和时间 信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置、三维方向以及 运动速度和时间等信息。本系统选用的掌上电脑自带有卫星接收天线，高灵敏度 g p s 卫星定位模组，卫星接收天线和掌上电脑之间的数据传递是通过串行端口通 信。在e m 3 e d d e dv i s u a lc + + 中提供了读写串口方法，让应用程序可以通过串行端 口读出g p s 卫星定位系统的数据。卫星接收天线中g p s 卫星定位模组的通信协议 为n e m a 0 8 1 3 。根据协议格式，可以读出其中的各个字段表示的内容，读取这些 字符串中相应的字段，进行一定的处理，可以得到经纬度和海拔高度数据。 2 3g p r s 无线通讯技术 2 3 1 什么是g p r s 技术 g p r s 是通用分组无线业务( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ) 的英文简称，是在现 有g s m 系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为g s m 用户提供分组形式 的数据业务。g p r s 采用与g s m 同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发 结构、同样的跳频规则以及同样的t d m a 帧结构。g s m 现有的基站子系统( b s s ) 从一开始就可提供全面的g p r s 覆盖。g p r s 提供了一种高效、低成本的无线分组 数据业务，特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于 偶尔的大数据量传输协1 9 1 。 2 3 2g p r s 技术的优点 有线通讯方式只适应于小范围小区域的监控系统，对大城市的全局监控管理采 用有线通讯方式几乎是不可能的，可以想象在一个大城市里布放一套监控传输通 讯网络将是一件多么费钱费力费时的事，其固定性又无法解决城市布局迅速发展 变化的要求。 由于使用了“分组”的技术，用户上网可以免受断线的痛苦( 情形大概就跟使 用了下载软件n e t a n t s 差不多) 。此外，使用g p r s 上网的方法与w a p 并不同，用 w a p 上网就如在家中上网，先”拨号连接”，而上网后便不能同时使用该电话线， 9 重庆大学硕士学位论文 2电力标准化作业管理系统的开发前提 但g p r s 就较为优越，下载资料和通话是可以同时进行的。从技术上来说，声音 的传送( 即通话) 继续使用g s m ，而数据的传送便可使用g p r s ，这样的话，就把移 动电话的应用提升到一个更高的层次。而且发展g p r s 技术也十分”经济“，因为只 须沿用现有的g s m 网络来发展即可。g p r s 的用途十分广泛，包括通过手机发送 及接收电子邮件，在互联网上浏览等。 现在手机上网的口号就是“a l w a y s o n l i n e ”、“i p i n h a n d ”，使用了g p r s 后，数 据实现分组发送和接收，这同时意味着用户总是在线且按流量计费，迅速降低了 服务成本。对于继续处在难产状态的中国移动，联通w a p 资费政策，如果将c s d ( 电 路交换数据，即通常说的拨号数据，欧亚w a p 业务所采用的承载方式) 承载改为 在g p r s 上实现，则意味着由数十人共同来承担原来一人的成本。而g p r s 的最 大优势在于：它的数据传输速度不是w a p 所能比拟的。目前的g s m 移动通信网 的传输速度为每秒9 6 k 字节，g p r s 手机在已经推出时己达到5 6 k b p s 的传输速度， 到现在更是达到了1 1 5 k b p s ( 此速度是常用5 6 k m o d e m 理想速率的两倍) 。g p r s 的 应用，迟些还会配合b l u e t o o t h ( 蓝牙技术) 的发展【4 明。 2 4 软件工程 2 4 1 软件工程的概念 所谓软件就是各种程序的总和，还应包括开发、使用和维护程序所需要的文档 资料。自从1 9 6 8 年首次提出软件工程一词以来，它便己成为计算机软件的一个重 要分支和研究方向。软件工程是大型软件开发所必需采用的一种重要手段，它是 指应用计算机科学、数学及管理科学等原理，以工程化的原则和方法来解决软件 问题的工程。其目的是提高软件生产率，提高软件质量，降低软件成本。软件工 程涉及到软件开发、维护、管理等多方面的原理、方法、工具与环境。早期的软 件主要指程序，程序的开发采用个体工作方式，开发工作主要依赖于开发人员的 个人技能和程序设计技巧。当时的软件通常缺少与程序有关的文档，软件开发的 实际成本和进度往往与预计的相差甚远，软件的质量得不到保证，开发出来的软 件常常不能使用户满意。随着计算机应用的需求不断增长，软件的规模也越来越 大，然而软件开发的生产率远远跟不上计算机应用的迅速增长。此外，由于软件 开发时缺少好的方法指导和工具辅助，同时又缺少有关的文档，使得大量己有的 软件难以维护。于是上述这些问题称为“软件危机”。1 9 6 8 年在德国召开的n a l = o 会议上，首次提出了“软件工程”一词，希望用工程化的原则和方法来克服软件 危机。在此以后，人们开展了软件开发模型、开发方法、工具与环境的研究，提 1 0 重庆大学硕士学位论文 2 电力标准化作业管理系统的开发前提 出了瀑布模型、演化模型、螺旋模型、喷泉模型等开发模型，以及一批c a s e ( c o m p u t e r a i d e d s o f t w a r ee n g i n e e r i n g ) i 具和环境。 任何一个软件系统都要经历软件定义，软件开发、软件维护直至被淘汰这样的 一个全过程，这个全过程被称为软件生存周期 2 6 - 3 0 l 。如图2 1 所示： 图2 1 软件生命周期 f i g2 1l i f e c y c l eo f s o f t w a r e 1 、软件定义 这个阶段主要解决的问题是待开发的软件要“做什么”，也就是要确定软件的 处理对象、软件与外界的接口、软件的功能和性能、软件界面以及有关的约束和 限制。它又可分为以下三个方面： ( 1 ) 系统分析 这里讲的系统是指计算机系统，包括计算机硬件、软件和使用计算机的人。系 统分析的任务是确定待开发软件的总体要求和使用范围，以及与之有关的硬件、 支撑软件的要求。系统分析阶段的参加人员有用户、项目负责人、系统分析员。 该阶段产生的文档可合并在软件项目计划阶段的文档中。 ( 2 ) 软件项目规划 软件项目计划的任务是确定待开发软件的目标，对其进行可行性分析，并对资 源分配、进度安排等做出合理的计划。软件项目计划阶段的参加人员有用户、项 目负责人、系统分析员。该阶段所产生的文档有可行性分析报告、项目计划书。 重庆大学硕士学位论文 2 电力标准化作业管理系统的开发前提 ( 3 ) 需求分析 需求分析的任务是确定待开发软件的功能、性能、数据、界面等要求，从而确 定系统的逻辑模型。需求分析阶段的参加人员有用户、项目负责人、系统分析员。 该阶段产生的文档有需求规约。 2 、软件开发 软件开发阶段主要解决的问题是该软件“怎么做”，包括数据结构和软件结构 的设计、算法设计、编写程序、测试，最后得到可交付使用的软件。软件开发又 可分为以下三个方面： ( 1 ) 软件设计 软件设计通常还可以分为概要设计和详细设计。概要设计的任务是模块分解， 确定软件的结构，模块的功能和模块间的接口，以及全局数据结构的设计。详细 设计的任务是设计每个模块下的细节和局部数据结构。概要设计阶段的参加人员 有系统分析员和高级程序员，详细设计阶段的参加人员有高级程序员和程序员。 ( 2 ) 编码 编码的任务是用某种程序语言为每个模块编写程序。编码阶段的参加人员有高 级程序员和程序员，产生的文档有程序清单。 ( 3 ) 软件测试 软件测试的任务是发现软件中的错误，并加以纠正。软件测试阶段的参加人员 通常由另一部门的高级程序员和系统分析员承担，该阶段产生的文档有软件测试 计划和软件测试报告。 3 、软件维护 软件开发阶段结束后，软件即可交付使用。软件的使用通常要持续几年甚至几 十年，在整个使用期间，都可能因为某种原因而修改软件，这便是软件维护。引 起修改软件的原因主要有三种：一是在软件运行过程中发现了软件中隐藏的错误而 修改软件；二是为了适应变化了的环境而修改软件：三是为修改和扩充原有软件的 功能而修改软件。因此软件维护的任务就是为使软件适应外界环境的变化、实现 功能的扩充和质量的改善而对软件进行修改。软件维护阶段的参加人员是维护人 员。该阶段产生的文档有维护计划和维护报告 3 1 - 3 5 l 。 2 4 2 软件开发模型 为了指导软件的开发，用不同的方式将软件生存周期中的所有开发活动组织起 来，形成不同的软件开发模型。常见的软件开发模型有瀑布模型、演化模型、旋 转模型、喷泉模型等。在该系统中，本人主要采用的是演化模型。因为从第一章 可以知道目前在国内的巡线系统有着很多问题，而该系统在国内的开发尚未形成 1 2 重庆大学硕士学位论文 2 电力标准化作业管理系统的开发前提 成熟的模型，因此在开发中难免出现新的问题，用户会根据具体情况提出更新的 要求，所以最好的方法就是先开发出一个源型，在用户使用后，可以根据用户的 实际情况进行修改，这样既可以节约时间，又可以开发出令用户满意的模型。 下面就对这几种模型给予简单的介绍。 1 、瀑布模型 瀑布模型是1 9 7 0 年由w r o y c e 提出的。该模型给出了软件生存周期各阶段的 固定顺序，上一阶段完成后才能进入到下一阶段，整个过程就像流水下泻，故称 之为瀑布模型。瀑布模型为软件的开发和维护提供了一种有效的管理模式，对保 证软件产品的质量有重要的作用。虽然瀑布模型被广泛地使用，然而在大量的软 件开发时间中也逐渐暴露出它的缺点。它缺乏灵活性，无法通过开发活动来澄清 本来不够确切的需求，这将可能导致直到软件开发完成时才发现所开发的软件并 非是用户所需要的，此时必须付出高额的代价才能纠正这一偏差。 2 、演化模型 大量的软件开发实践表明，许多开发项目在开始时对软件需求的认识是模糊 的，因此很难一次开发成功，为了减少因对软件需求的了解不够确切而给开发工 作带来的风险，可以在获取了一组基本的需求后，通过快速分析构造出该软件的 一个初始可运行的版木，这个初始的软件通常称之为原型，然后根据用户在使用 原型的过程中提出的意见和建议对原型进行改进，获得原型的新版本。重复这一 过程，最终可得到令用户满意的软件产品。采用演化模型的开发过程，实际就是 从初始的原型逐步演化成最终软件产品的过程。演化模型特别适用于对软件需求 缺乏准确认识的情况。 3 、螺旋模型 1 9 8 8 年b w b o h e m 将爆布模型和演化模型相结合，提出了螺旋模型，这种模 型综合了瀑布模型和演化模型的优点，并增加了风险分析。 螺旋模型包含了如下四个方面的活动： ( 1 ) 制定计划：确定软件的目标，选定实施方案，弄清项目开发的限制条件： ( 2 ) 风险分析：分析所选的方案，识别风险，消除风险。 ( 3 ) 实施工程：实施软件开发，验证阶段性产品； ( 4 ) 客户评估：评价开发工作，提出修正建议。 采用螺旋模型时，软件开发沿着螺线自内向外旋转，每旋转一圈都要对风险进 行识别、分析，采取对策以消除或减少风险，然而开发一个更为完善的新软件版 本。在旋转过程中，如发现风险太大，以至于开发者和客户无法承受，那么项目 就可能因此而终止。通常，大多数软件开发都沿着螺线自内向外逐步延伸，最终 得到所期望的系统。 重庆大学硕士学位论文 2 电力标准化作业管理系统的开发前提 4 、喷泉模型 喷泉模型主要用于描述面向对象的开发过程。喷泉一词体现了面向对象开发过 程的迭代和无间隙特征。迭代意味着模型中的开发活动常常需要多次重复，在迭 代过程中，不断地完善软件系统。无间隙是指在开发活动( 如分析、设计、编码) 之间不存在明显的边界，也就是说，它不象瀑布模型那样，需求分析活动结束后 才开始设计活动，设计活动结束后才开始编码活动，而是允许各开发活动交叉、 迭代地进行。 2 4 3 系统分析 开发一个软件首先要进行系统分析，包括系统可行性分析和系统的需求分析。 其主要工作是确定系统的规模和范围，确定软件的总体要求以及所需要的硬件环 境和支撑软件，确定待开发软件与外界的接口，根据用户的情况确定软件对操作 的要求，以及待开发软件总体上的约束和限制。系统分析有助于弄清对需开发的 软件、支撑软件、硬件环境以及操作人员的要求。每个软件系统总是需要各种技 术的支持才能完成，该巡线系统更是利用了各种先进的软硬件技术，这将在本章 的后面进行详细的介绍。 1 、可行性分析 ( 1 ) 技术可行性 技术上的可行性主要是根据系统分析得到的对需开发的软件、支撑软件、硬件 环境和操作人员的要求，以及有关的约束和限制，来分析利用现有的技术是否能 实现待开发的软件。它包括可得到的硬件和支撑软件在功能和性能上是否满足系 统的要求，是否有满足系统性能要求的算法，开发人员的技术水平能否胜任系统 的开发等。 ( 2 ) 经济可行性 经济可行性首先要进行待开发软件的成本估算和成本，效益分析，以确定待开 发软件是否有开发的价值。这里的效益包括新开发的系统所带来的收入增加，以 及新开发的系统比原有系统在使用费用上的减少。对于开发成本高、经济效益低 的软件或开发成本与经济效益差不多的软件通常不应开发。 ( 3 ) 使用可行性 使用可行性主要指的是使用方式( 如操作方式) 用户是否容易接受。一个使用方 式用户难以接受的软件，用户是不会满意的。 ( 4 ) 法律可行性 法律可行性指的是待开发的软件是否存在知识产权等与法律有关的问题，如有 这类问题，该软件即使开发成功，也难以作为产品销售。 1 4 重庆大学硕士学位论文 2 电力标准化作业管理系统的开发前提 在进行可行性分析时，通常要先研究目前正在使用的系统，然后根据待开发系 统的要求导出新系统的高层逻辑模型。有时可提出几个供选择的方案，并对每