（通信与信息系统专业论文）信息化的暖气计费系统.pdf

摘要 随着我国改革开放和现代化建设的发展，人民生活水平的逐渐提黼，集中供暖 事业褥到了前所未有的发展，同时也酾临着新的挑战。建设节能、环像和信意亿的 暖气供应系统溉符合嗣家和人民的利益，也德到了暖气公司的一致认可。当前供热 企蓝技术与管理承平籀对较低，供热计费方法不舍理，这些闷题撺裁了用户节能意 识和积极性，造成了收费难的观象，供求双方关系紧张，致使供热行姚发展陷入恶 性锤琢。 本文根据供暖行北面临的诸多问题，设计出了一襄信息化的暖气计费系统。它 改交了传统蠡孽等工抄袭瓣俸鼗方式，謦其它谤舞系统鞠冼，信惫纯豹溪气舌 费系统 能够实现暖气数据的自动记录和传输，把用户信息和暖气信息有效的管理起来。该 系统囊数撰聚集子系绕、数据镗输子系统、莛户管理予系统移猿患发枣子系统缀成。 它的特点是操作简单、便于管理，在提高暖气数据记黎和保存效率的同时，通过网 络售惑位平台，方埂髑户奁谗费惩售爨，增热了收费透臻度。数据莛毒蠡予系统楚逶 过支持z i g b e e 技术的无线通信模块缀成的无线网络，与监控中心传输数据，再通 过篮按孛心与燕规鼹务器的串秘逶揍完成数掇接收豹，住户警理子系统采用数据痒 技术党成对暖气数据及用户信息的管理，信息发布子系统通过a s p 开发出交互式的 网络乎台方便用户查询瑷气痿息。论文在此基础上阐述了串口通信的纂本原理，数 据管璎信息系统的构成和实现方法以及a s p 技术在动悫网站制作方面的应用。 系统通过z i g b e e 隧络以低速率、低功耗的方式完成原始数据传输，这一无线网络 主要由分布在簸测区域的各种被盗测设备、z i g b e e 节点接口设备和z i g b e e 中继常点缀 成，z i g b e e 接阴设备可通过设器的r s 2 3 2 、r s 4 8 5 以及t t l 接口和被监测设备进行通讯。 所有觞数据都碍戳通邀这一网络上传戮集中器，其覆纛范围可戳无限酌扩展。榘孛器 将通过z i g b e e 网络采集到的数据进行缓存，并且定期将数据通过g p r s 网络上传到监 溅孛，。控裁终溃笼辍逶过事翻定簿攘| | 芟益控审心静数摇，将符合要求熬有稻数器录 入数据库。管理人员可以通过数据管理系统把锫个小区的用户妁采集到的数据信息一 一怼瘦，实瑗了远程抄表霸莹惑兹有效管理。爝a s p 技零拜发鼹交互式套谗瓣懿胃淡 实现对数据库的访问，还能给用户设定不同的权限，使不同用户都能辍松得到相应的 瑗气夔雳售患。增热? 系统豹安全蛙秘稳定蠖。 遇过信息化的暖气计费系统能够撮高暖气公司的工作效率、节约能源、降低运 营成本，方便耀户查谗，缓和珙嚣双方关系紧张约状瑰。 关键溺z i g b e e 技术，事掰逶僖，薷惑管理，a s p 技拳，数据麾按米 a b s t r a c t a l o n gw i t ht h er e f o r ma n do p e n i n gp o l i c y , o u rc o u n t r yh a sm a d eg r e a t d e v e l o p m e n t t h ei i v e so fp e o p l eh a v eb e c o m eb e t t e ra n db e t t e r t h ec e n t r a i h e a t i n gb u s i n e s so b t a i n e dt h eu n p r e c e d e n t e ds u c c e s s ，b u ta l s of a c e sn e w c h a l l e n g e t h ec o n s t m c t i o no fe n e r g yc o n s s r v a t i o n e n v i r o n m e n t a ip r o t e c t i o na n d i n f o r m a t i o n b a s e dh e a t i n gs u p p l ys y s t e mc o n f o r m st ot h ec o u n t r ya n dt h e p e o p l e sb e n e f i t ，a n dr e c o g n i z e db ym a n yh e a t i n gs u p p l yc o r p o r a t i o n t h el o w t e c h n o l o g y a n d m a n a g e m e n t w h i c hi i m i t e dt h e e r e r g yc o n s e r v a t i o n c o n s c i o u s n e s so fo u rc u s t o m e r sa r en o tc o n s i s t e n tw i t ht h es i t u a t i o n t h a tm a y r e s u l tt ot h ed i f f i c u f t 、，o fc o l l e c t i n gt h ef e ea n ds t r a i nt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n c u s t o m e ra n dr e l a t e dc o r p o r a t i o n a c o o r d i n gt ot h ep r o b l e m st h a to c c u ri nt h eh e a t i n gi n d u s t r y , w ed e s i g ns u c h k i n do ft o h e a t i n gs y r s t e mw h i c hc o n t a i n sd a t aa c q u i s i t i o ns u b s y s t e m d a t a t r a n s m i s s i o ns u b s y s t e m i n h a b i t a n tm a n a g e m e n ts u b s y s t e ma n di n f o r m a t i o n i s s u e ds u b s y s t e m i ti ss p e c i a ib e c a u s eo fi t sc o n v e n i e n tm a n i p u l a t i o na n de a s y f o rm a n a g e m e n t i tp r o v i d e so u rc u s t o m e rn e t w o r ki n f o r m a t i o n - b a s e dp l a t f o r mt o c h e c kt h e i rf e ea n df i n do u tm o r eu s e f u l n f o r m a t i o na b o u tt h es y s t e m t h ed a t a a c q u i s i t i o ns u b s y s t e m c a n r e c e i v ed a t a f r o mr e m o t e c o m m u n i c a t i o nm o d u l ew h i c hc o n t a i n sz i g b e ef u n c t i o nc m o sc h i p a n dt h e i n h a b i t a n tm a n a g e m e n ts u b s y s t e ma c c o m p a n yw i t hd a t a b a s et e c h n o l o g yc a n m a n a g ec u s t o m e r sr e g i s t e r e di n f o r m a t i o na n dr e c e i v e dh e a t i n gd a t a o t h e r w i s e t h ei 卅o r r n a t i o ni s s u e ds u b s y s t e mp r o v i d e sam u t u a ia n dd y n a m i cn e t w o r ks t a t i o n f o rc u s t o m e rt ol o go l la n dc h e c kt h e i rf e ea n dm a yl e a v em a s s a g et ot h e c o r p o r a t i o na b e u tt h eq u e s t i o nt h e yc o n c e m i nt h eb a s e so fa b o v em e n t i o n e d 。 t h et h e s i sd i s c u s st h eb a s i cp d n c i p l eo fs e r i a ic o m m u n i c a t i o n t h ec o n s t r u c t i o n a n dr e a l i z a t i o no fi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e ma n dt h ea p p l i c a t i o no fa s p t e c h n o l o g yt ot h em u t u a id y n a m i cn e t w o r ks t a t i o n t h et o h e a t i n gs y s t e mc a nr e c e i v e dh e a t i n gd a t af r o mc u s t o m e r ss i d e c o m m u n i c a t i o nm o d u l eu s i n gz i g b e en e t w o r kt os e n ds h o r tm e s s a g e e a c h c o m m u n i c a t i o nm o d u l eh a saz i g b e en o d et oc o l l e c th e a t i n gd a t a s s o f t w a r e p r o g r a mc a ng e tc o n n e c t e df r o mc u s t o m e r ss i d ea n ds e w e r ss i d e o n c at h e s e r v e r ss i d eg e tm e s s a g e ；tw i l id e c o d ei ta n dp u tt h ec o r r e c th e a t i n gd a t ai n t o t h ed a t a b a s e t h ea d m i n i s t r a t o ri sa u t h o r i z e dt om a n a g e rt h e s ei n f o r n l a t i o nu s i n g i n h a b i t a n tm a n a g e m e n ts u b s y s t e m t h i ss u b s y s t e mc a na l s oh e l pa d m i n i s t r a t o r t om a t c ht h ei n h a b i t a n t sr e g i s t e r e di n f o r n l a t i o na n dt h e i rh e a t i n gd a t a t h e f u n c t i o no fni n c l u d e si n h a b i t a n ta d d i n g 。d e l e t i n ga n ds e a r c h i n g 。f e es e a r c h i n g 。 怕r tf o n l lc r e a t i n ge t c t h ed a t a b a s eo fm i c r o s o f ts q ls e r v e ri sc o n s i d e r e dt o c o n s e r v ea l it h ed a t a m i c r o m e d i a sn e t w o r kd e v e l o p i n gt 0 0 1w a su s e dt o c o n s t r u c tn e t w o r ks t a t i o nw h i c hc o n t a i n sa s pt e c h n o l o g ya n dt h r o u g ha d o m e t h o dt oa c c e s sd a t a b a s e t h a tt h ei n f o m l a t i o ni s s u e ds u b s y s t e mc a n p r o v i d eb e t t e rc h o i c ef o r c u s t o m e rt oc h e c ky o u rf e ea n dr e l a t e di n f o r m a t i o n t h e w h o l es y s t e mi sb a s e do na u t o m a t i z a t i o no fi n f e r m a t i o nt r a n s m i s s i o na n dh a s e n h a n c e d 陋s e c u r i t ya n ds t a b i l i t y h e a t i n gb i l l i n gs y s t e mb a s e do ni n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yw i l li m p r o v et h e w o r k i n ge f f i c i e n c yi nh e a t i n gc o m p a n y ，c o n s e r v ee n e r g y ，c u td o w no p e r a t i n g c o s t s 。 f a c i l i t a t et h e i n q u i we f f i c i e n c yf r o mu s e r s 。 a n de a s et h et e n s i o n b e t w e e nb o t hs i d e so fs u p p l ya n dd e m a n d ， h u a n gy a n ( c o m m u n i c a t i o na n di n f o 什n a t i o ne n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db y ：y u a ng u ou a n g k e y w o r d s ：z i g b e e ，s e r i a lc o m m u n i c a t i o n ，i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t ，a s p , d a t a b a s et e c h n o l o g y i i b 论文独龟i 性声明 本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成槊。 论文中除了特l l l i 以标注和致谢的地方外，不包含其他人或者其他桃构 已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献 均已在论文中作了弱确的声明并表示了感谢。 0 ；， 作者签名：笪邀日期：盘2 ：2 ：! r 论文使用授权声明 本人同意上海海事大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权傺嫠送交论文复印件，允许论文被查阅帮偌阕；学校可以上溺公布 论文的全部和部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存论 文。僳密的论文在解密后遵守此规定。 作者签名：趣导师签名：恤日期：建立：! ：! 广 引言 暖气收费是我国北方地区老百姓普遍关心的热点问题“1 。暖气收费面临着改革， 由原来的企业福利缴费变为个人缴费。随着人民生活水平的不断变化，居民的住房 越换越大，过去企业所能承担的福利待遇现在已无力承担了，再有实行暖气费收费 制度的改革也是行业发展的必然。现行的暖气费收费制度在一定程度上存在收费难 的问题，这对供暖质量有影响。因为供热方供热是需要投入成本的，供暖设备要进 行维修也需要投入，如果暖气费收不上来，就会造成企业投入不足，出现缺斤短两 的供热，影响百姓家中供热的质量，长此以往也易形成恶性循环。 由于我国大部分地区目前暖气收费是按照使用面积进行计量，收费矛盾较为突出， 收费标准不统一，抄表方式落后，数据管理混乱，工作效率低下，暖气费用结算不 够准确，这些都与人民群众的切身利益密切相关，因此，实现暖气计费的智能化、 信息化显得尤为重要。 综合以上背景，本文对信息化的暖气计费系统进行了研究和设计。通过对现有 暖气计费系统的深入了解以及对其它计费系统的调查和研究，在充分掌握了智能暖 气计费系统需求的前提下，完成了系统终端，即服务器端框架的设计，研究了包 括无线数据传输、串口通信、信息管理、数据库设计、信息发布等内容，并取得了 良好的测试结果。 本文由三个部分组成：第一部分( 引言和第一、二章) 主要介绍了信息化的暖 气计费系统的研究意义，针对目前的暖气计费系统出现的问题提出了信息化暖气计 费系统的总体设计，第二部分( 第三、四、五、六章) 主要介绍g s m 、z i g b e e 等无 线通信技术在远程监控中的解决方案、串口通信原理及相关的技术、数据库原理及 操作方法、a s p 技术及其应用。第三部分( 第七章) 对系统的各个模块进行了测试， 并对测试结果进行了分析和改进，最后对课题的研究作了总结和展望。 第一章绪论 1 1 暖气计费系统研究的意义和存在的问题 1 1 1 信息化的暖气计费系统研究的意义 长期以来，我国北方地区城镇居民采暖用热一般按住宅面积而不是按实际用热 量计量收费，导致用户节能意识差，造成资源的浪费。显然该计量方法缺乏科学性。 而欧美等发达国家在八十年代初，热量表的使用已相当普遍，热力公司以热量表作 为计价收费的依据和手段，节能2 0 3 0 。作为建筑节能的一项基本措施，我国国 家建设部已将热量计量收费列入 建筑节能“九五”计划和2 0 1 0 年规划。采 用集中供暖并按采暖面积收取额定费用的供暖、收费方式，使一些房间空置暖气得 不到充分利用，更是使得居民利益受损，并造成国家能源的巨大浪费。为此，国家 颁布了关于推进供热计量的实施意见推进供热系统的改革。与传统的暖气计费 方式相比智能暖气计费系统的优势有以下几个方面。 ( 1 ) 节约能源：目前，我国与国外相比有很大的差距，据资料介绍，我国住宅 建筑采暖能耗为相近气候条件的发达国家的3 倍左右。目前的采暖能耗已占全国商品 能源总消耗的9 6 ，采暖的高能耗不仅造成资源的浪费，而且还成为大气污染的一个 重要因素。智能暖气计费系统采用新型热量计量表”1 ，该热量表是一种适用于测量 在热交换环路中，载热液体所吸收或转换热能的仪器，热量表用法定的计量单位显示 热量。热量表又称热能表、热能计算仪，既能测量供热系统的供热量又能测量供冷系 统的吸热。 ( 2 ) 传输成本的降低：由于该系统采集热量数据后采用的是无线传输和公网传输 的数据传输方式，无须重新架构网络，因此运营成本大大降低，传输效率则大大提高。 ( 3 ) 信息管理系统化：暖气计费的对象是千家万户，众多的数据需要在同一时间 得到妥善的处理，其工作量可想而知，信息管理系统能使数据安全的存放于数据库中， 随时需要随时查看，方便快捷。 ( 4 ) 收费方式透明化：经过暖气公司核定过的收费条目，可以通过i n t e r n e t 发布 于网上，用户可以根据需要进行查询，企业也能通过网络这一平台听取用户的建议和 意见改进自己的服务。 ( 5 ) 信息录入自动化：信息录入自动化是要减少人为的干预，它将楼宇端的信息 直接存储于企业数据库服务器中，便于管理，与传统的人为抄表方式相比，它能自由 的选择抄表时间，能在一段时间内多次抄表，并能实时传送抄表数据，服务器对于有 效的数据则直接入库，非法数据则拒绝入库，既保证了实时性有提高了有效性。 2 可见，智能暖气计费系统不仅革新了传统的热量采集方式，而且在信息传输、数 据入库、计费方式等方面都做出了大胆的尝试，在传统计费方式上取得了一定的突破， 加快了企业信息化建设。 1 1 2 暖气计费系统存在的问题 暖气计费方式的研究是一个热点话题，也有过不少成功的案例，但是目前的研究 主要是集中在热量采集的方式方法上，由原来的按房屋面积计费转变为按暖气的流量 和温度的计费方式“1 。另一些研究则从降低能耗，节约能源的角度出发，设计一种能 使用户自由调节温度和暖气流量的系统。但就暖气公司而言，这些研究还并不够全面。 一个完整的暖气计费应该很好的解决以下几个问题： ( 1 ) 热量数据采集：热量数据的采集不能过于单一，仅限于暖气流量或温度都 是不够的。采集的次数也有要求，样本数据应具有说服力，一般一小时内 采集三次左右，可以对每次采集的数据进行分析，当出现大的波动时，也 可以适当增加采集的次数，务必作到准确及时。 ( 2 ) 热量数据的传输：数据的传输是一个不能忽视的问题，现有网络分为有线 和无线两种。采用有线网络要考虑布线问题，每一个用户都需要安装网卡 等调制解调设备，不仅成本高，实施起来也有一定的难度，若采用无线网 络虽然省去了布线的麻烦，但不适合传输大容量的数据。因此有线与无线 网络相结合的方法是一个比较好的选择。 ( 3 ) 数据的管理：数据管理要求对数据进行有效的保管。每个用户都有唯一标 识。该标识对应着一组信息，这组信息包括用户的个人信息也包括用户的 暖气使用情况。如果以一小时采集三次热量数据为例，一天2 4 d , 时需要采集 7 2 次热量数据，加之有成百上千名用户，该数据量是可想而知的，所以及时 的处理这些数据，准确的对应这些数据，有效的管理这些数据是管理信息系 统要做的事情。 ( 4 ) 有效信息的发砸：暖气计费系统最终是要面向用户的，热量采集，数据传 输和数据管理都是为最后信息的发布提供强有力的保障的。暖气公司为用 户提供服务收取费用就要拿出令人信服的证据。信息的发布可以通过邮寄 账单的方式提交给用户，也可以为用户提供一种自助式的查询方式，显然后 者更具竞争力。 若能解决好上述几个问题，智能暖气计费系统的前景还是值得期待的，它 既汲取了前人的研究成果，增加了调节功能降低了能耗，又注重了系统信息化 的建设，改变了传统暖气公司运营模式，以为用户提供更好的服务这一目标出 发，符合企业的利益。 3 1 2 国内外研究动态 在我国，对具体集中供热计费装置的研究起源于2 0 世纪8 0 年代末。据专利文 献记载，我国最早研制“采暖用热量表”的是1 9 8 9 年山西的一位教师。1 9 9 4 年以 后，全国己有几十家企业单位研制或小批量生产了各具特色的热量表，但都存在着 严重的不足，基本上都是照抄外国的产品，而不是从我国的实际情况出发。国产用 户热量表的研制开发工作已经起步，但距离批量生产仍有一定的差距。近年来，随 着改革开放和市场经济的发展，我国已有很多城市正在积极采用国外的先进技术和 设备，对热量表进行改造。在确定热计量方式时，应考虑新建建筑、旧有建筑、节 能建筑和房屋类型等各方面因素，综合比较，选择最佳的供热计量收费方式。实践 证明，无论是新建的还是旧有的热用户，采用这些技术后都收到了良好的节能效果， 理论上解决了按用热量收费的难题，但并没有更好地解决欠费、拒绝交费等实际问 题。 一韩国的供暖方式主要有单独供暖和集中供暖，不同种类的住宅采取不同的供暖 方式。如果将单独供暖和集中供暖的住宅的冬季月取暖费作比较，前者为后者的约 8 0 9 6 。以一户居住面积为8 2 平方米的集合住宅为例，用天然气锅炉自行供暖，每月 的费用约8 万韩元( 约1 0 6 5 韩元合1 美元) ；相同面积的高层住宅的月取暖费约1 0 万韩元。单独供暖的锅炉寿命为5 至8 年，需要定期更新。如果把更新锅炉的成本 算进去，那么单独供暖的实际费用与集中供暖基本持平或略微超出。使用热电厂废 热供暖的住宅的月取暖费则低于前两种方式。 德国家庭冬季主要采用天然气和燃油供暖，此外还有少量住宅采取远距离供 热、用电或烧煤等方式采暖。在柏林地区，用户使用的天然气体积量( 立方米) 首 先要换算成以度( 千瓦4 , 时) 为单位的燃烧值，其参数值为0 9 6 6 。这是因为天然 气来自不同的产地，并非每立方米天然气含有的能量都相同。此外，使用地区地理 位置不同造成天然气的压力和温度也有所不同，这也影响到燃烧值。柏林煤气公司 对天然气收费实行统一定价，价格由基本价格和运营价格两部分组成。基本价格每 年2 5 2 欧元，运营价格为每度天然气0 0 3 4 欧元。目前，柏林煤气公司向6 0 多万户 住宅提供天然气供暖，占柏林供暖市场的4 3 。燃油供暖市场占有率仅次于天然气， 其优势是价格比天然气便宜。德国使用天然气的家庭平均花费1 5 1 2 欧元，使用燃 油可以节省4 1 9 欧元。但由于对环境污染较严重，燃油锅炉的使用开始呈缓慢下降 的趋势。 在芬兰首都赫尔辛基，凡使用集中供暖的独立住宅均需安装一个小型的集中供 暖自动控制调节中心，由户主自行管理。能源公司先根据住户以往能源消耗情况预 收每月的供暖费用，收到用户定期寄送的报表后，在下一次收费时进行平衡。通常 情况下，一座独立的私人住宅在最冷的一月份收费超过4 0 0 欧元，最热的7 月份收 4 费不到1 0 0 欧元。在每个物业管理小区均有中型或中小型的集中供暖自动控制调节 中心，集中供暖的调节、监测、登记等事务性工作由物业管理公司负责。供暖费平 摊在每月的物业管理费中，并根据住户的居住面积而确定。一套普通的两室一厅8 0 平方米左右的住房每月需缴纳2 0 0 欧元左右的综合物业管理费。能源公司向用户提 供电话和网上咨询服务，如果集中供暖出现问题，用户可以通过电话或上网向能源 公司反映情况，能源公司会及时派出技术人员检查管路和设备，并设法排除故障。 芬兰先进的热电联产集中供暖体系具有节约能源、降低污染、有利生产、方便生活 的综合经济效益和社会效益。近几年来，我国的一些城市已陆续引进了芬兰的集中 供暖技术，以便有效解决城市的冬季供暖问题。 随着集中供热计费的发展，集中供热计费装置也在缓慢地向前发展。 随着科学技术的发展，热量计量表经历了从机械式、电子模拟积分式、电子数 字积分式到单片微处理器为基础的智能式的发展过程”1 。自2 0 世纪2 0 年代起源于 欧洲后，集中供热计费一直采用蒸发式热分配表，直到2 0 世纪7 0 年代，欧洲开始 出现热量计量表。9 0 年代以后，集中供热计费用的计量装置基本上开始定型，设计 也趋于一致。1 9 9 7 年4 月，欧洲共同体正式通过了代号为e n l 4 3 4 的热量表统一标 准h e a tm e t e r se u r o p e a ns t a n d a r d ，对集中供热计费装置作了一些详细的规定， 标志着集中供热计费装置进入了一个成熟的阶段。 1 3 本文研究具体内容 ， 基于以上所述，智能暖气计费系统有很大的发展空间，因此笔者选择该论文题进 行研究，目的是设计出一款方便用户和企业使用的智能的系统。系统由数据采集子系 统、数据传输子系统、住户管理子系统和信息发布子系统组成，涉及了无线通信技术、 串口通信技术、信息管理技术、数据库技术、网络技术等。由于时问所限，没有专门 设计数据采集子系统，只是通过发送模拟采集数据来提供传输所需要的数据。 数据传输予系统负责将采集到的数据传输到远端的服务器，服务器对数据识别后 将有效的数据记录在数据库中，方便日后的管理，信息管理子系统负责用户信息的管 理和采集数据的管理，它把从不同用户住址采集到的数据与用户一一对应，管理员便 可以很方便的找到所需要的数据，生成报表并打印出来。数据发布子系统是暖气公司 与用户交流的平台，它以动态网站的形式寄挂在暖气公司服务器端，能够为用户提供 暖气资费查询，最新的暖气政策等，用户需要注册后才有权限查询，有意见的用户还 可以通过留言版的形式把意见反馈到暖气公司。 本系统是以计算机技术为基础，与传统的暖气计费系统相比，减少了人为的干预， 增加了采集的数据的可信度，提高了企业的生产效率，适应国家对于暖气收费改革的 发展趋势，笔者在研究中主要从事了以下一个方面的工作： ( 1 ) 利用支持z i g b e e 的通信设备与数据集中器进行通信，编写出能够在监控中心与服 5 务器进行串口通信的源程序，该程序涉及到串口通信支持类和串口参数配置类的设 计，同时也要考虑到服务器与数据库之间的通信，将采集到的数据完好的保存在数据 库中。 ( 2 ) 通过v c 开发语言来设计出一套完整的住户信息管理系统，其中包括用户信息、数 据信息、费用查询、报表生成等功能，用户信息可以添加和删除，能赋予管理员一定 的权限等。数据库采用m i c r o s o f t 公司的s q ls e r v e r ，数据库设计考虑到了安全性、 稳定性和可扩展性，涉及到数据加密、数据库备份和恢复，数据库与管理软件的通信 等技术。 ( 3 ) 用a s p 技术开发动态查询网站，借助d r e a 删e a v e r 开发工具，安装和配置好本地 i i s ，该模块也要考虑到与数据库的通信问题，主要采用a d o 技术来完成，给每个独立 的网页设计表单元素，利用h t m l + s c r i p t 语言完成网站开发。 第二章信息化暖气计费系统需求和总体设计 2 1 信息化暖气计费系统需求 供暖是和人民群众生活密切相关的大事，也关系到国家的能源战略和可持续性发 展。当前暖气供应的矛盾是计量方式落后，取消按面积收取供暖费，实行分户按能耗 收取供暖费是趋势。从企业发展的角度来看，建设信息化的计费系统是大势所趋，取 代原来的人为抄表，人为管理的落后的工作方式，利用现代化的信息技术帮助企业提 高工作效率，在激烈的市场竞争中占据一席之地。经过调查笔者发现暖气公司虽然注 重采暖数据的准确性，但却忽略了数据传输模块和数据管理模块的重要作用，选择错 误的网络传输数据会使运营成本大幅提高，占用着重要的网络资源却保持着低下的工 作效率。数据管理模块是建设现代化企业的重要组成部分，数据的管理、数据库建设 一直是企业关心的热点问题，论文在下述章节中将作重点论述。 2 2 智能暖气计费系统总体设计 智能暖气计费系统的总体架构如图2 1 所示。 该系统的主要组成部分如下： 图2 - 1 系统的总体架构 7 ( 1 ) 供暖设备：负责向住户供暖。它由流量计、温度传感器、热量表、入水阀、出水 阀等组成，将一对温度传感器分别安装在通过载热流体的上行管和下行管上，流 量计安装在流体入口或回流管上，流量计发出与流量成正比的脉冲信号，一对温 度传感器给出表示温差的模拟信号，热量表采集来自三路传感器的信号，利用计 算公式算出热交换系统获得的热量。 ( 2 ) 数据采集器：由单片机和z i g b e e 单片无线收发芯片j n 5 1 2 1 芯片组成“1 。它的特点 是低成本、低功耗、电池供电，无须外部电源，使用国际认可的免许可证的2 4 g h z i s m 频段，能以较高质量在1 0 0 米范围之内无线传输语音和数据信号。 ( 3 ) 监控中心：它的作用是将各个楼宇的暖气数据加以集中，通过公网传输到暖气公 司终端计算机上。主要由单片机和支持g p r s 网络的收发芯片组成，由于某段时间 数据量会比较大，所以常伴有数据缓冲存储器。 ( 4 ) 中心计算机：中心计算机的作用除了与数据集中器进行串口通信之外，它还负责与 数据库相连，将符合要求的数据存储在数据库中。数据库设计与串口通信程序设 计均是本文的重点内容。 ( 5 ) 系统管理子系统：它负责管理数据库中的数据，具体功能如图2 2 所示。 图2 2 系统管理子系统 ( 6 ) w e b 模块设计：该模块的设计实现用户对数据库的访问。主要分为系统登录 模块：用于用户登录管理。用户管理模块；主要包括超级用户、普通用户两种登录情 0 况。超级用户包括用户添加、用户修改( 所有用户) 、用户注销3 部分；普通用户包括 用户修改( 个人信息进行修改) 、用户注销2 部分。信息查询模块：用于方便用户对暖 气信息的查询，了解自己暖气的使用情况。网站通过本地i i s 服务器发布，利用s c r i p t 语言和a d o 数据库连接技术完成用户注船、用户登陆、信息查询等功能。 第三章基于g s m 的数据接收解决方案 3 1 - in s o c k 编程技术 每种网络都有自己的“语言”，i n t e r n e t 上的“语言”就是t c p i p 雁j 络通信协议。 i n t e r n e t 是在u n i x 系统上发展起来的，在u n i x 上有许多成熟的编程接口，其中最通用 的是一种叫做s o c k e t s 的接口。一般将其称为“套接字”。 3 1 1g i n s o c k 的基本概念 s o c k e t s 在英文中是插座的意思，它的设计者实际上是暗指电话插座，因为在 s o c k e t s 环境下编程很像是模拟打电话，i p 地址就是电话号码，要打电话，需要电话 插座，在程序中就是向系统申请一个s o c k e t s ，利用s o c k e t s 进行通信，主要有两种主 要的方式。第一种是面向连接的流方式，在这种方式下，两个通信的应用程序之间先 要建立一种连接链路，其过程好像是在打电话，这种方式对应的是t c p ( t r a n s p o r t c o n t r o lp r o t o c 0 1 ) 协议。第二种叫做无连接的数据报文方式，这时两台计算机好像 是把数据放在一个信封里，通过网络寄给对方，信在传送的过程中有可能会残缺不全， 而且后发出的信也有可能会先收到，它对应的是u d p ( u s e rd a t a g r a mp r o t o c 0 1 ) 协议。 流方式的特点是通信可靠，对数据有校验和重发的机制，通常用来做数据文件的传输 如f r p 、t e l n e t 等；数据报文方式由于取消了重发校验机制，能够达到较高的通信速 率，可以用于对数据可靠性要求不高的通信，如实时的语音、图像传送和广播消息等。 在网络通信中，由于网络拥挤或一次发送的数据量过大等原因，经常会发生交 换的数据在短时间内不能传送完，收发数据的函数因此不能返回的现象，这种现象叫 做阻塞。w i n s o c k 对可能阻塞的函数提供了两种处理方式阻塞和非阻塞方式。在 阻塞方式下，收发数据的函数在被调用后一直要到传送完毕或者出错才能返回；在阻 塞期间，除了等待网络操作的完成不能进行任何操作。对于非阻塞方式，函数被调用 后立即返回；当网络操作传送完成后，由w i n s o c k 给应用程序发送一个消息，通知操 作完成，此时可以根据发送的消息传出的参数判断操作是否正常。 3 1 2 i n s o c k 基本的a p i ( 1 ) w s a s t a r t u p0 ：初始化。 【函数原型】 w i n d o w ss o c k e t f l d l l 形式提供，为了完成一系列初始化操作，每一个使用 w i n d o w ss o c k e t 的应用程序都必须进行w s a s t a r t u p o 函数调用，并只有在成功地完成 调用后才能使用s o c k e t 。此函数说明如下。 参数w v e r s i o n r e q u e s t e d 表示欲使用的w i n d o w ss o c k e t sa p i 版本：这是一个 1 0 w o r d 类型的整数，它高位字节定义的是次版本号，低位字节定义的是主版本号。 l p w s a d a t a ：指向w s a d a t a 资料的指针。传回值：成功返回0 。失败返回如下 可能值。 w s a s y s n 0 n 疆a d y ：表示网络设备没有准备好。 w s a v e r n o t s u p p o r t e d ：w i m o c k 的版本信息号不支持。 w s a e 岬r o g r e s s ：一个阻塞式的w i n s o c k l 1 存在于进程中。 w s a e p r o c l i m ：已经达到w i n s o c k f f 用量的上限。 w s a e f a u l t ：l p w s a d a t a 不是一个有效的指针。 ( 2 ) s o c k e t 0 ：创建一个s o c k e t 。 【函数原型】 所有的通信在建立之前都要创建一个s o c k e t ，该函数的功能与文件操作中的f o p e n 类似。a f 指a d d r e s sf a m i l y ，一般都填a f _ i n e t ，表示在i n t e r n e t 上的s o c k e t ；t y p e 是s o c k e t 的类型，当采用流连接方式时用s o c ks t r e a m ，用数据报文方式时用 s o c kd g r a m 。p r o c t o c o l - - 般都为0 ，表示用对两种类型的s o c k e t 分别采用缺省的 t c p 和u d p 传输协议。函数的返回值是由w i n s o c k 定义的一种数据类型s o c k e t ，它 实际就是个整型数据在s o c k e t 仓j j 建成功时，代表w i n s o c k 分配给程序的s o c k e t 编号，后 面调用传输函数时，就可以把它像文件指针一样引用。如果s o c k e t 建立失败，返回值 为i n v a l i d _ s o c k e t 。 ( 3 ) b i n d 0 ：创建的s o c k e t 指定通信对象。 【函数原型】 翻溺黼缀豳溺戮黼蒸藤器黼溺瀚 成功创建了s o c k e t 之后，就应该选定通信的对象。首先是自己的程序要与网上的 哪台计算机通话；其次，在多任务的系统下，该台计算机上可能会有几个程序在工作， 必须指出要与哪个程序通信。前者可以通过i n t e r n e t 的网络m 地址来确定，而后者是由 端口号来确定。用端口号来表示同一台计算机上不同的应用程序，不同功能的通信程 序使用不同的端口号。在编制通信程序时，应指定大于1 0 2 4 的端口号。t c p 和u d p 的 端口号是相互独立的，可以使用相同的端口号而不会相互干扰。 ( 4 ) l i s t e n 0 ：设置等待连接状态。 【函数原型】 对于服务器的程序，当申请到s o c k e t ，并指定通信对象为i n a d d ra n y 之后， 就应该等待一个客户机的程序要求连接。l i s t e n 0 就是把一个s o c k e t 设置这种状态的函 数。 n 参数b a c k l o g 是等待连接的队列长度，可取1 5 。如果当某个客户程序要求连接 时，服务器已与其他客户程序连接，则后来的连接请求会被放在队列中，等待服务器 空闲的时候再与之连接。当队列达到指定长度时，再来的连接请求都将被拒绝。 ( 5 ) a c c e p t0 ：接受连接请求。 【函数原型】 当没有连接请求时，对于阻塞方式，就进入等待状态，直至有一个请求到达为止。 a c c e p t ( ) 在接收到连接请求之后，会为这个连接建立一个新的s o c k e t 来与对方通信， 并把它作为返回值。新建的s o c k e t 与原来的s o c k e t 有相同的特性，包括端口号。原来 的s o c k e t 被释放，用于继续等待其他的连接请求。而新生成的s o c k e t 才是与客户端进 行通信的实际s o c k e t 。所以一般将参数中的s o c k e t 称作“监听”s o c k e t ，它只负责接 受连接，而不负责通话；而对于a c c e p t 函数返回的s o c k e t ，会把它称作“会话”s o c k e t ， 它只负责与客户端通话。参数中的指针a d d r 和a d d r l e n 用来返回客户机的s o e k a d d r i n 结构体，通过a d d r 可得到客户机的i p 地址和连接端口。对客户程序，要主动提出连接 请求，应使用c o n n e c t0 函数。 【函数原型】 其中s 是刚才建立的s o c k c t ，n a i m 和n a m c l e n 的含义与使用方法与b i n d 0 相同，用来 指定通信对象。如果连接失败，该函数会返回s o c k e e r r o r 。 ( 6 ) s c n d 0 r c c v 0 ：发送、接收数据。 【函数原型】 s 是连接用的。s o c k e t 、b u f 和i c n 是发送或接收的数据包及其长度，参数n a g s 一般 取0 。r o “o 函数实际上是读取s e n d 0 函数发过来的一个数据包。当读到的数据字节少 于规定接收的数目时，就把数据全部接收，并返回实际接收到的字节数；当读到的数 据多于规定值时，在流方式下剩余的数据由下个r 。c v o 读出，在数据报文方式下多余 的数据将被丢弃。这两个函数在出错时都返回s o c k e t _ e r r o r c l o s c s o c k c t 0 ：关闭s o c k c 嚏。 【函数原型】 通信结束，关闭指定的s o c k e t 。 面向连接的流的方式调用过程如图3 1 所示。 调用w s a s 删始化w m s o c k i 调用