（通信与信息系统专业论文）新型电缆接头温度监测系统——服务器端软件设计与实现.pdf

华北电力大学硕士学位论文 摘要 城市供电电缆分接箱电缆接头温度监测对于提高城市供电电缆运行安全性，与 城市供电水平有着重要的现实意义。课题组根据供电企业的实际需求，经过调查、 分析和研究开发了一套新型电缆接头温度监测系统，该系统由现场的监测终端、数 据集中器和监控中心的服务器端软件三部分构成。 作为整个监测系统的大脑，服务器端软件的研究和开发涉及数据分析和处理、 预警报警、电缆接头质量评估、网络通信、数据库管理等综合技术，可实时监测各 分接箱内电缆接头运行状态，方便运行人员随时掌握电缆接头的“健康”状况，有 效减少了电缆接头事故的发生，从而保障了供电安全可靠性，提高了供电企业的经 济效益。 关键字：分接箱，电缆接头，服务器端软件，预警 a b s t r a c t i ti si m p o r t a n tt om o n i t o r i n gp o w e rc a b l ej o i n tt e m p e r a t u r ei nc a b l eb r a n c hb o x ，f o r i m p r o v i n gs e c u r i t yo fc a b l ew o r ka n dc i t yp o w e rs u p p l yl e v e l a c c o r d i n gt ot h ea c t u a l d e m a n d so ft h ep o w e r s u p p l ye n t e r p r i s e s ，w ed e s i g nan e wt y p eo ft e m p e r a t u r e m o n i t o r i n gs y s t e mf o rp o w e rc a b l ej o i n tv i ar e s e a r c ha n da n a l y s i s t h es y s t e mi s c o n s t i t u t e db yt h em o n i t o r i n gt e r m i n a l ，t h ed a t ac o n c e n t r a t o ra n dt h em o n i t o r i n gc e n t e r a st h eh e a do ft h ew h o l em o n i t o r i n gs y s t e m ，t h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n tf o rt h e s e r v e rs o f t w a r er e l a t e st om u l t i p l et e c h n o l o g i e si n c l u d i n gd a t aa n a l y s i sa n dp r o c e s s ， p r e a l a r m ，f a u l te v a l u a t i o n ，n e t w o r kc o m m u n i c a t i o na n dd a t a b a s em a n a g e m e n t ，e r e t h e s e r v e rs o f t w a r ei sa b l et om o n i t o rt h er e a l - t i m er u n n i n gs t a t u so fc a b l ej o i n ti ne a c hc a b l e b r a n c hb o xa n dt h eo p e r a t o rc a ng r a s pt h e ”h e a l t h y ”s t a t u so fc a b l ej o i n ti n s t a n t l y a sa r e s u l t ，f a u l t so fh vc a b l ej o i n ta r er e d u c e de f f e c t i v e l y , t h es a f er e l i a b i l i t yo fp o w e r s u p p l y i n g i se n s u r e d ，e c o n o m ye f f e c t i v e n e s si si m p r o v e di np o w e r - s u p p l ye n t e r p r i s e s c h a n gw e i ( c o m m u n i c a t i o na n di n f o r m a t i o ns y s t e m ) d i r e c t e db ys c d p r o f m i n gl i a n g k e yw o r d s ：c a b l eb r a n c hb o x ，c a b l ej o i n t ，s e r v e rs o f t w a r e ，p r e a l a r m 声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文新型电缆接头温度监测系统一服 务器端软件设计与实现，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导 下进行的研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢 之处外，沦文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北 电力大学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了谢意。 学位论文作者签名： 日期： 口6 口；o 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或 其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校 可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不 同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名 日期： 日期： 口6 。7 2 弓0 华北电力大学硕士学位论文 1 1 课题研究背景 第一章引言 在城市和大中型企业的供电系统中，越来越多地采用电力电缆输配电。当供电 距离较长时通常在线路上要出现电缆接头，实际中，城市中高压供电电缆大约每3 0 0 米就存在一处电缆接头，很多情况下为了降低技术与施工的难度，将电缆接头安装 在供电电缆分接箱中。电缆分接箱f l 弓】是一种户内或户外装置，通常安装于街边、路 旁或者小区等地，用于对电缆线路进行分接、分支、接续或转换。 分接箱作为电能汇集和分配的枢纽，在城市电网安全运行中起到重要作用，但 是，由于分接箱中电缆接头施工质量不过关，施工人员对预制式电缆附件的施工工 艺不熟悉等一系列原因，使得电缆接头在长时间运行条件下，由于接触电阻、过负 荷等因素的存在，引起电缆接头温度过高，造成电缆接头处绝缘老化或崩烧故障， 从而引起供电系统的故障，导致运行事故，造成大的经济损失，严重的甚至造成供 电系统大范围停电。多年的运行经验显示9 0 以上的电缆运行故障是由接头故障引 发的。运行经验还表明电缆接头处发生的各类事故并不是一个突发的过程，而是一 个由量变到质变的过程，其发展速度一般较为缓慢、时间较长，通常表现为电缆接 头处温度不断升高。通过利用电缆接头温度的在线监测系统完全可以防止并杜绝此 类事故发生。 本课题以某电力公司科技攻关项目为依托，从供电企业实际需要出发，结合城 市供电电缆分接箱和电力电缆实际运行特征，设计并实现了一套完整的电缆接头温 度监测系统，监测供电系统中电缆接头的温度和电流情况。分析可能存在的故障隐 患，及时发出预警信息，从而消除隐患，杜绝故障的发生。作为系统中非常重要的 组成部分监控中心服务器端软件，如何实现数据采集的实时、全面和准确；如何对 接收到的原始数据进行有效的分析和处理，做出相应的判断；如何实现质量评估和 预警报警；如何对系统进行有效管理：如何提供给用户简单、方便的操作界面等等， 这些因素对整个电缆接头温度监测系统的性能和质量影响重大，因此作为电缆接头 温度监测系统的大脑，与用户唯一的交互接口，监控中心服务器端软件的实现优劣 对于整个系统起到至关重要的作用。 华北电力大学硕士学位论文 1 2 国内外研究现状 1 2 1 自动化监测技术的发展 本课题属于监测系统，所有很有登要研究自动化监测技术的发展，自动化监测 技术的发展大体经历了如下过程1 4 。5 】：最早期的是使用继电器用于扫描、报警及模数 转换。随后是在六七十年代占主导地位的4 2 0 m a 等模拟仪表测控系统，其显著特 点是：模拟信号精度低，易受干扰。再到后来产生的集中式监测系统，这类系统采 用单片机或微机作为监测器，他们是整个系统的大脑，负责数据的集中采集、处理、 分析及报警等，其系统结构模式如图i - i 所示： 显矛彳印报产 il 一一l 图l - i 集中式监测系统 这种系统模式的优点是结构简单，所用器件少，成本低，现场设备的检测数据 直接传送至监测器，但是由于多个设备都挂在监测器上，数据采集通道数和存储量 大大增加，对监测器本身要求很高，必须具有足够的处理能力和极高的可靠性。因 此当系统任务增加时，可能会造成监测器的效率和可靠性急剧下降。同时监测设备 与监测器之问不能相距太远，以此类监测系统仅适用于测点较少，且比较集中的场 合。 现在使用比较多的是集敖分布式监测系统，其核心是将数据采集和监视管理分 开，上位机用于集中监视管理功能，若干台下位机安装到现场实现分布式检测和采 集，上位机和下位机之间通过通信网络实现信息传递，系统结构模式如图1 2 所示。 显示打印报警 il 一一l 图1 2 分布式监测系统 2 华北电力大学硕士学位论文 这种分布式系统结构模式有力地克服了集中式监测系统中对监测器处理能力 和可靠性要求高的缺陷，充分利用上位机的计算分析功能远强于下位机的特点，将 数据检测采集、预处理之后的任务交给上位机完成，因此，很适用于大规模且测点 比较分散的场合。 当前，随着计算机技术、通信技术、传感器技术、信号处理技术以及人工智能 技术的飞速的发展，集散分布式监测系统也由初期封闭的、不具可互操作性的、造 价高的专用监测系统逐渐朝着低成本的智能化、网络化监测系统方向发展。即：下 位机由各种智能监测终端构成，采集现场设备的状态数据，同时将采集数据通过通 信网络传送到上位机系统，上位机系统经过分析和处理之后，已图形化的方式显示 给用户，方便用户及时掌握远程设备的运行状态。上位机收到的数据一般保存到数 据库中，如果需要，上位机可通过i n t e r a c t 将数据传输到不同监控平台上，实现信 息共享，提高工作效率和管理水平。 在电力系统中，电气设备的安全运行非常重要，任何意外故障都可能造成重大 事故，造成停电事故，带来巨大的经济损失。自动化监测技术现在已经广泛应用于 电力系统了，如对变压器、发电机、电动机、高压断路器的各种状态监测。 状态监测f 5 j 可定义为种监测机器运行特性的技术或过程，通过提取故障特征 信号，被监测特性的变化或趋势可用于在严重故障发生前预知维护需要，或者评估 机器的“健康”状况。状态监测利用了整个设备或者设备的某些重要部件的寿命特征， 开发应用一些具有特殊用途的设备，并通过数据采集以及数据分析来预测设备状态 发展的趋势。 随着状态监测系统在可靠性、智能化和经济性方面的进一步提高，状态监测技 术将在电力系统中获得更为深入和广泛的应用。 1 2 2 国内外高压电气设备温度监测技术的研究现状删 目前还没有专门用于分接箱电缆接头温度监测的装置，应用较多的是中高压开 关柜、地下电缆沟中电缆接头发热的监测。目前，国内外专门用于高压设备发热测 量的仪器也还较少，总结现有技术，对电力系统中高电压设备的测温方法如表1 1 所示： 华北电力大学硕士学位论文 表1 1 高电压设备的温度监测方法 。+ ”4 ”m 辅 测滠名称 溅温方 太 冁溉一。一。一。，辜器癣搿薄l 歉。i 引线接头在接头处安装引线接头人工巡监、机械式测中高压开关柜等 测温法测温装置，当所测点温度温、无法定量测定准确 大于设定的温度时，装置的温度，无法记录历史 的弹簧接点闭合，启动信数据、不能掌握温度变 号回路报警 化趋势 示温腊片在高压设备的易过热点方法准确度低、可靠性 中高压开关柜、 法 贴上不同颜色( 熔点不 差、不能进行定量测小车开关触头等 同) 的示温腊片，通过观 量、且需要人工操作、 察示温腊片的熔化情况效率不高 来大致确定温度范围 红外隔离利用红钋探测技术获取红外热像仪结构复杂、中高压开关柜、 在线监测高压设备易过热点红外价格昂贵、测温距离小车开关触头等 辐射的状态热信息，然后 短、需要人工巡检 转换成图像进行显示，实 现高压设备的定点测温 光纤隔离将激光温度传感器置于传感器采用电池供电、中高压开关柜、 在线监测高压连接设备的易过温性能不可靠、光纤检修小车开关触头等 点，用于测量温度，电池时易折断、运行不稳 预置于传感器内，为传感定、安装工作量大 器提供电源，用光纤连接 激光温度传感器与测温 仪表。 无线测温采用无线通信进行高压绝缘性好、抗电磁场干中高压开关柜、 技术隔离和信号传输扰、测温终端使用电池地下电缆沟 供电 以上测温方式中多需要电池供电，影响了使用寿命；同时以上各种方式中只是 监测了易过热点温度，并未监测很大程度影响温度变化的电流值、环境温度，不利 于准确判断发热原因、评估电缆接头运行状况，其次有些方法需要运行人员到现场 巡检，不能实现远程监测，不能实现电力系统监测自动化、信息网络化的要求。所 以实现远程的在线监测是电力系统高压设备发热监测的必然的发展趋势。 虽然目前还没有针对分接箱内电缆接头温度监测的应用，但是电气设备状态监 华北电力大学硕十学位论文 测的应用较多，目i ；i 对于电力设备状态监测数据的分析处理和管理方式存在很多不 完善的地方，如服务器端软件功能单一，数据分析方法简单，不能提供预警功能， 还有的监测系统测量状态数据类型单一，为服务器端软件进行有效的质量评估带来 困难，所以开发可靠的数据接收方法、新的数据分析技术、数据管理技术、质量评 估方法很有必要。 1 3 课题来源与本文主要工作 本课题来源于某地方电力公司科技攻关项目，结合市场需求，开发了新型电缆 接头温度监测系统，本人作为课题组主要研发人员，参与了课题前期调研、需求分 析和系统设计，主要负责服务器端软件研发，系统后期联合测试。 本论文共有七章： 第一章的主要介绍了课题研究背景和国内外研究现状。第二章介绍了新型电缆 接头监测系统总体结构和系统特点，第三章详细分析了服务器端软件的总体设计， 内容包括电缆接头温度监测和质量评估的理论依据、设计要求、体系结构、系统通 信的传输层协议选择和应用层协议设计、软件结构等。第四章给出了系统数据库表 单的详细设计。第五章就软件主要接口的程序实现、各功能模块和相关算法的实现 做了详细的论述。第六章介绍了软件测试和现场应用情况。第七章为本文结论。 华北电力大学硕士学位论文 第二章新型电缆接头温度监测系统的总体结构 2 1 系统总体结构 本课题研制的新型电缆接头温度监测系统由三部分组成，包括监测终端、数据集中 器与监控中心。图2 - 1 为新型电缆接头温度监测系统的网络结构，图2 - 2 为分接箱内部 结构和终端安装示意图。从系统层次上来分，该系统可分为设备层、网络层和控制层 三层组成。设备层负责数据的采集和集中，网络层负责系统通信，控制层负责远程 监测设备运行状况的实时监测。 监测终端安装于分接箱内电缆接头处，用于测量电缆接头的温度值与电流值。由于 分接箱内接头数量较多，如果在每个接头处安装一个支持远程无线通信功能的监测 终端，投资成本太高，不利于工程推广，课题组设计的方案是每个分接箱底部安装 一台具有远程通信功能的设备一数据集中器，用于集中来自各监测终端的数据，通过 g p r s 无线网络传送至监控中心，进行数据分析和处理。监测终端与数据集中器都采用 了感应电源供电方式，解决了系统供电难的问题。同时采用近距离低功耗无线通信解决 了高压隔离的同时，实现了监测终端与数据集中器之间的数据传递。 图2 - 1 系统网络结构示意图 华北电力大学硕士学位论文 图2 - 2 系统结构示意图( 分接箱内部) 2 ，1 1 监测终端与数据集中器 图2 3 描述了监测终端与数据集中器的大体结构图与两者间的数据传递。监测 终端主要由微控制器单元( m c u ) 、短距离无线通信单元n r f 2 4 0 t a 、电流检测单元、 温度传感与检测单元、电源管理单元以及悬浮式感应电源单元等五大部分组成，微 控制器单元作为终端装置的核心，选择t i 公司的1 6 位超低功耗微控制器 m s p 4 3 0 f 1 2 2 2 ，无线通信单元采用n o r d i c 公司的工作于2 4 g h z 频段近距离微功 耗无线收发芯片n r f 2 4 0 1 a 。温度传感器单元选用了d a l l a s 公司的线式数字温度 计d s l 8 8 2 0 。悬浮式感应电源，该电源方案是本系统的特别之处，用感应线圈从高 压电力电缆感应获得电流，经过整流和多级滤波后，送入电源管理单元，得到一个 稳定电压给单片机及其他模块供电。该方案能持续稳定供电，克服了电池供电寿命 短的缺点，无需维护，成本低廉。 数据集中器通过g p r s 无线方式连接监控中心，并与监测终端之间无线通信，其工 作可靠性与稳定性直接关系到整个系统的运行，是系统通信层的关键。根据对数据集中 器的功能定位，采用模块化结构设计的思想，它由微处理器单元、短距离无线通信单元、 电源管理单元、g p r s 通信单元等组成，g p r s 无线通信单元选用了s e i m e n s 的m c 3 5 i ， 该模块在m s p 4 3 0 的控制下实现了g p r s 拨号上网，连接监控中心，实现了测量数据的 远程传送。近距离无线通信单元仍然是n r f 2 4 0 1 a 。电源方案采用将悬浮式感应电源的 多个c t 套于电缆根部，感应出电能对蓄电池进行浮充，再由蓄电池给整个数据集中器 及g p r s m o d e m 供电。 华北电力大学硕士学位论文 为了准确判断电缆接头发热原因，监测终端特别加入了电流测量电路，用于测 量流经电缆接头的工作电流，电流检测单元通过微型c t 将流过电缆的电流值转换 为电压信号，经过放大、滤波和阻抗匹配后送至微控制器内置的a d 转换器。数据 集中器特别加入了分接箱内环境温湿度测量部分，作为判断电缆接头过热原因的辅 助依据。为了实现监测终端与数据集中器的稳定工作。还加入了其他一些电路。 监测终端处于休眠状态，每隔一定时间进入活动状态，检测空中信号，如果检 测到唤醒信号，则退出休眠状态，进行数据采集然后返回给数据集中器，进而传送 至监控中心。从而实现了监测终端的超低功耗，提供了温度测量的精度与终端的使 用寿命。 图2 3 监测终端硬件示意图 2 1 2 监控中心服务器端软件 监控中心由主服务器和数据库服务器组成，主服务器安装实时监测与数据分析 和处理软件，数据库服务器存储历史监测数据。监控中心服务器端软件是整个监测 系统的大脑，集中管理和指挥整个监测系统的运行，作为整个监测系统的灵魂，主 要包含如下几个方面的内容： ( 1 ) 通信接收 通信功能指的是负责与分接箱内数据集中器的通信，接收数据集中器汇总的采 华北电力大学硕士学位论文 集数据，如温度、电流、环境温度，并经过相应的分析和处理，存入后台数据库。 同时发送控制命令给分接箱内的数据集中器实现定时采集和数据点播。 ( 2 ) 监测管理与质量评估 这部分是整个监测系统功能的集中和最后反映，其目的是用于实时监测分接箱 内各电缆接头的温度数据，结合其它参考数据( 运行电流、环境温度) 进行数据分 析与处理，准确掌握电缆接头运行状态，实现电缆接头温度的实时监测与预警。并 进符较为有效的质量评估。主要功能包括：实时监测与显示、历史监测数据查询功 能、历史数据曲线显示、温升趋势分析、温升梯度分析、数据定时采集时刻设置、 质量评估、报警预警、系统数据库维护、报表打印等。 2 2 系统功能和特点 经过深入研究分析与论证，本课题开发的新型电缆接头温度监测系统主要具有以下 功能和特点： ( 1 ) 监测终端与数据集中器电源部分都采用了感应电源供电，无须外接电源，免 维护 ( 2 ) 监测终端与数据集中器之间采用近距离微功耗无线通信方式，有效传输数据 的同时实现了高压隔离 ( 3 ) 监测终端采用数字传感技术实现电缆接头温度测量，同时为了准确判断电缆 接头的运行状念，对流经电缆接头的电流与分接箱内的温度进行了测量 ( 4 ) 监测终端硬件和软件都采用了超低功耗设计，实现了温度的精确测量 ( 5 ) 数据集中器采用g p r s 无线网络连接监控中心，实现低成本远程在线监测 ( 6 ) 监控中一t ；, j l e 务器端软件实时显示电缆接头运行温度走向，实现系统预警与报 警功能 ( 7 ) 监控中心服务器端软件实现分接箱电缆接头运行温度的在线监测 ( 8 ) 通过温度数据与其它参考数据( 运行电流、环境温度) 可实现电缆接头运行 状况评估 经过测试与分析，本系统到达了以下指标： ( 1 ) 监测终端有效无线传输距离：室内( 有一定遮挡物) 相位表( p h a s e ) 表4 - 4 相位表物理实现 s q l 源码略。 监测数据表( m o n i d a t a l 表4 - 5 监测数据表物理实现 l 列名 ” ”l 数攒类型一 【礓乏旋”7 一| 冤许为熏一习 【* 口d a t e t i m eid a t e t i m e l8in o t n u l l i 霹0 xn u m b0 i n ti l4i i n o t n u l l 啊u cn u m b 0 i n t04l n o t n u l l t e m p _ d a t a id e c i m a l 09n u l l c u r t _ d a t a l ld e c i m a li l 9 i in u l l e n v i r o _ t e m p 0d e c i m a l9i ln u l l e n v i r o _ h u m i id e c i m a l l9in u l l s q l 源码如下： i fe x i s t sf s e l e c t + f r o md b o s y s o b j e c t sw h e r ei d = o b j e e t _ i d ( n d b o m o n i d a t a a n d o b j e c t p r o p e r t y ( i d ，n i s u s e r t a b l e ) = 1 ) d r o pt a b l e 【d b o m o n i d a t a g o c r e a t e t a b l e d b 0 1 m o n i d a t a ( 【d a t e t i m e 】 d a t e t i m e n o tn u l l ， f j x n u m b 】【i n t 】n o tn u l l ， j u c _ n u m b i n t 】n o tn u l l ， l t e m p d a t a 【d e c i m a l ( 18 ，o ) n u l l ， 【c u r t _ d a t a 】【d e c i m a l ( 18 ，0 ) n u l l ， 【e n v i r o _ t e m p d e c i m a l ( 1 8 ，0 ) n u l l ， 【e n v i r o _ h u m i 】【d e c i m a l ( 1 8 ，0 ) n u l l ) o n 【p r i m a r y 】 g o 用户表( u s e r l 2 8 华北电力大学硕士学位论文 表4 - 6 用户表物理实现 到名l 数据类罂：- | 【长发，；，l 允许为空。习 | i 口u s e r n u m bh t l i 4 l n o tn u l l u s e r _ n a m e l i c h a r l2 00n o tn u l l u s e rr a n k 0b l t6 1 l n o t n u l l u s e r _ p w d i i c h a r l2 00n o t n u l l 该表中u s e r _ r a n k 字段只能取1 或者0 ，当取1 表明该用户为管理员，当取o 表 明为该用户为普通用户，s q l 源码略。 定时采集标志表( t i m e _ s t a t e ) 表4 7 定时采集标志表物理实现 s q l 源码略。 报警记录表 报警记录的物理实现和监测数据表的物理实现相同，这里不作介绍。 报警限值表 表4 - 8 报警限值表物理实现 列名 。 一 l 数据夔篓誓；鞫 篝缓”一j 2 1 冤诲为塑：习 i q f i xn u m b l l m ti4n o t n u l l i t e m p m a xi j d e c i m a l 498n o t n u l ll 【t e m p _ m i nd e c i m a l i9in o t n u l li t e m p _ d i f f l ld e c i m a ll9 l n o tn u l l s q l 源码如下： i fe x i s t s ( s e l e c t + f r o md b o s y s o b j e c t sw h e r ei d = o b j e c t _ i d f n a d o a l a r m v a l u e ) a n d o b j e c t p r o p e r t y ( i d ，n i s u s e r t a b l e ) = 1 ) d r o pt a b l e 【d b o a l a r m v a l u e 】 g 0 c r e a t et a b l e d b o a l a r m v a l u e 】( 【t j x _ _ n u m b 】【i n t n o tn u l l ， 【t e m pm a x 】 d e c i m a l ( 1 8 ，o ) n o tn u l l ， 【t e m p _ m i n d e c i m a l ( 1 8 ，o ) n o tn u l l t e m pd i 田【d e c i m a l ( t 8 ，o ) n n u l l ) o n p r i m a r y 】 g 0 至此数据库各表的设计已完成，数据库关系如图4 - 1 所示。 华北电力大学硕士学位论文 4 2 2 系统存储过程 图4 - i 数据库关系图 除了对数据库的表单进行设计外，对数据库中的日志、索引、备份以及存储过 程也应进行必要的设计，尤其是数据库存储过程的应用。因为存储过程是在数据库 服务器上，所以它的执行效率比较高，从而可以改变应用程序的性能。 拿本系统服务器端软件来说，在进行历史数据查询、故障诊断时，经常需要对 数据库中的多条记录进行搜索和统计，这时可将常用的操作在数据库服务器端定义 为带有参数的存储过程，需要进行相关操作时，只需调用该存储过程，传递相关参 数，执行后将结果返回即可。比如说，我们需要对电缆接头历史数据进行查询时， 我们既可以使用p b 中的数据窗口技术，也可以在数据库服务器端定义历史数据查 询存储过程，提高程序执行效率。还有对于监测软件来说，经常需要进行的一项操 作是监测数据插入数据库的操作，我们可以在数据库服务器端定义一个存储过程， 当接收到数据之后，调用存储过程完成数据的插入即可，该存储过程源码如下： u s e 【d bc a b l e j u n c m o n i 】 g o c r e a t ep r o c e d u r e 【i n s e r tm o n i d a t a 】 华北电力大学硕士学位论文 ( d a t e t i m e _ t m p 【d a t e t i m e ， f j x _ n u m b _ t m p 【i n t ， u cn u m b _ t n a p 【i n t ， t e m p d a t a _ t r a p 【d e c i m a l ， c u r rd a t a _ t m p d e c i m a l ， e n v i r o _ t e m pt m p【d e c i m a l ， e n v i r o _ h u m i t m p【d e c i m a l ) a s i n s e r ti n t 0 n e w d a t a b a s e d b o m o n i d a t a ( 【d a t e t i m e ， 【f i x _ n u m b ， j u c _ n u m b ， 【t e m p d m a ， 【c u r t _ d a t a ， 【e n v i r o _ t e m p ， 【e n v i r o h u m i ) v a l u e s ( d a t e t i m e _ t m p ， 巧x n u m b j m p ， 囝u c _ n u m b _ t m p ， t e m p _ d a t a _ t m p ， c u r r _ d a t a _ t m p ， e n v i r o t e m p t m p ， e n v i r o h u m it m p ) 数据库设计完成之后，我们还需要对数据库进行试运行即调试，我们可以通过 手工方式在数据库各表中插入一系列元组，然后在s q ls e r v e r 查询分析器中利用关 系数据库标准语言s q l 对数据库进行一系列测试，包括，删除、查询、更新、添加 等各种操作，测试数据库是否满足要求。 华北电力大学硕士学位论文 第五章软件接口与功能模块的设计与实现 5 1 软件主要接口设计与实现 5 1 1 数据库访问接口 方便有效的数据库访问是p o w e r b u i l d e r 的重要特色之一，p o w e r b u i l d e r 必须首 先与数据库建立联系，然后才能在开发环境和应用程序中操作数据库中的数据。 p o w e r b u i l d e r 提供了四类数据库接口 4 0 - 4 2 。 ( 1 ) 专用数据库接口 p o w e r b u i l d e r 为诸如o r a e | e ，s y b a s e ，i n f o r m i x 之类的大型数据库管理系统提供 了专用的数据库接口，专用的数据库接口有较高的性能。可以在p o w e r b u i l d e r 应用 程序中看到这些专用的数据库接口，启动p o w e r b u i l d e r 应用程序后，单击工具栏中 的d a t a b a s ep r o f i l e 按钮，就会看到如图5 1 所示窗口，可看出p o w e r b u i l d e r 提供的 专用接口包括i n f o r m i x 9 x 、o r a c l e9 i 等。 图5 1d a t a b a s ep r o f i l e s 面口 ( 2 ) j d b c 接口 j d b c 定义了一个j a v a 类用于代表数据库的连接，s q l 语句，结果集合等。利 用这个接口，程序员可以在j a v a 程序中发送s q l 语句并处理数据库服务器返回的 结果。j d b c 是j a v a 程序中最重要的用于数据库访问的a p i 。 ( 3 ) o l e d b 接口 o l ed b 是微软公司开发的应用程序编程接口( a p i ) 。利用它可以访问更多种 类的数据源。数据源包含的数据可能具有各种格式，包括索引序列文件、桌面数据 库、电子表格、电子邮件以及基于s q l 的数据库系统。 3 2 华北电力大学硕士学位论文 o l ed b 和下面即将要介绍的o d b c 的主要区别在于o l ed b 可以访问一些非 关系型数据，例如邮件，也可以访问基于s q l 的数据，但o d b c 是一个统一的接 口，只能访问基于s q l 的数据。 ( 4 ) o d b c 接口 o d b c ( o p e nd a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ，开放数据库互连) 是微软公司开放服务结构 ( w o s a ，w i n d o w so p e ns e r v i c e sa r c h i t e c t u r e ) 有关数据库的一个组成部分，它建 立了一组规范，并提供了一组对数据库访问的标准a p i ( 应用程序编程接口) 。这些 a p i 利用s q l 来完成其大部分任务。o d b c 本身也提供了对s q l 语言的支持，用 户可以直接将s q l 语句发送给o d b c 。 一个基于o d b c 的应用程序对数据库的操作不依赖任何d b m s ，不直接与 d b m s 打交道，所有的数据库操作由对应的d b m s 的o d b c 驱动程序完成。也就 是说，不论是f o x p r o 、a c c e s s 还是o r a c l e 数据库，均可用o d b ca p i 进行访问。 由此可见，o d b c 的最大优点是能以统一的方式处理所有的数据库。 p o w e r b u i l d e r 作为优秀的前端开发工具，对o d b c 有很好的支持，它利用o d b c 技术可以连接各种支持o d b c 接口的数据库系统。在o d b c 中配置好数据源后，便 可在程序代码中连接数据库并对数据库进行各种操作了。本系统就采用这种方式连 接。在系统中配置好数据源之后，数据源为d b c a b l e j u n c m o n i ，在应用程序的o p e n 事件代码中填写数据库连接代码： s q l c a d b m s = ”0 d b c ” s q l c a a u t o c o m m i t = f a l s e s q l c a d b p a r m = ”c o n n e c t s t r i n g = d s n = d b c a b l e j u n c m o n i ” c o n n e c tu s i n gs q l c a ； i fs q l c a s q l c o d e = 一1t h e n m e s s a g e b o x ( ”数据库连接失败 , s q l c a s q l e r r t e x t ) e l s e i f s q l c a s q l c o d e = 1 0 0t h e n m e s s a g e b o x ( ”没有发现数据库 , s q l c a s q l e r r t e x t ) e l s e o p e n ( wu s e r l o a d ) 进入用户登录界面 e n d i f 5 ，1 2 通信接口 软件通信接口部分设计的好坏直接关系到整个软件的健壮性和正确性，它一方 面负责接收监测终端采集的数据，一方面负责向数据集中器发送控制命令，具有呈 上启下的作用。本文第三章介绍了本系统采用g p r s 通信，g p r s 通信是基于i p 地 华北电力大学硕十学位论文 址的网络通信方式，因此监控中心要与分接箱内数据集中器通信就要知道数据集中 器的i p 地址，而监控中心采用固定m 地址，数据集中器上线后就向监控中心注册 其动态i p 地址，监控中心将分接箱号和口地址相对应，这样就能保证监控中心与 数据集中器通信链路的畅通。 本系统监控中心主服务器和分接箱内数据集中器的通信通过s o c k e t t 5 0 巧4 1 编程实 现，s o c k e t 是进行网络通信编程的a p i ，s o c k e t 接口是在u n i x 操作系统中t c p i p 网络通信开发的一种接口。该a p i 是当今在t c p i p 网络最为通用的一种a p i ，也 是在i n t e r n e t 上进行应用开发最为通用的一种a p i ，其标准被称为w i n d o w ss o c k e t 或w i n s o c k 规范。s o c k e t 隐藏了网络底层的复杂结构和协议，使得编程人员可以简 单地对网络进行操作。s o c k e t 的通信有两种主要的方式，第一种叫做流方式( s t r e a m s o c k e t ) ，也称面向连接方式，这种方式对应的是t c p 协议，第二种叫做数据报方 式( d a t a g r a ms o c k e t ) ，又称无连接方式，对应的是u d p 协议，这种方式就是本系 统采用的方式。 用p o w e r b u i l d e r 开发网络应用程序有多种方法。一般是使用各种p b 控件，如 w i n s o c k p b l ，也有使用a c t i v e x 控件，如m s w w i n s o c k o c x 。也可以不用控件 直接调用w i n s o c k 库来实现网络通讯。前面我们已经介绍本系统通信采用u d p 协议， 在本系统中用p b 来开发基于网络通信的应用程序，因为直接使用a p i 比较难，同 时效率比较低，而使用w i n s o c k 5 5 - 6 1 1 控件的效率要高很多，而且通俗易懂，因此在 程序中利用w i n s o c k 控件来实现。 w i n s o c k 控件对用户来说是不可见的，它提供了访问t c p 和u d p 网络服务的 方便途径。编写客户端或服务器端应用程序时，不必了解t c p 的细节或调用低级的 w i n s o c k a p i 。通过设置控件属性并调用其方法就可以实现网络通信。w i n s o c k 的主 要属性、事件和方法如表5 - 1 所示： 华北电力大学硕士学位论文 表5 - 1w i n s o e k 控件主要属性、方法、事件 一”# 错* 一2 “擀 “一脚+ 。“ 漏馕一。搬述。一一么 p r o t o c o l 使用t c p 或u d p 协议 r e m o t e h o s t 准备连接的远程机的i p 地址 r e m o t e p o r t 远程机的i p 端口号 l o c a l p o r t 本地机监听端口号 方法 c o n n e c t申请连接远程机 l i s t e n 设置监听 a c c e p t 建立实际连接 s e n d d a t a 发送数据 g e t d a t a接收数据 c l o s e 关闭连接 事件 c o n n e c t i o n r e q u e s t一方申请连接时另一方产生 c o n n e c t 一方接受连接时另一方产生 c l o s e 一方关闭连接时另一方产生 d a t a a r r i v a l 一方发送数据另一方产生 e r r o r 请求连接失败时另一方产生 s t a t e 0 缺省值，关闭 1 打开 2 侦听 6 正在连接 7 已连接 9 错误 网络通信程序部分主要分为初始化通信端口、发送数据、以及接收数据三大部 分，下面给出程序实现的主要部分。 ( 1 ) 初始化通信端口： m _ w i n s o c k o b j e c t p r o t o c o l = l ，通讯协议设为u d p 协议 m w i n s o c k 。o b j e c t 1 0 c a l p o r t = 1 0 0 0设定本机的w