教室用電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的上位機軟件設(shè)計

游小榮，潘強，鐘茫

(常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系，江蘇常州213164)

摘要：為了實現(xiàn)教室用電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，完成了基于Java平臺和B/S架構(gòu)的教室用電實時數(shù)據(jù)采集及處理平臺的上位機軟件。該軟件包含節(jié)點PC端和中心服務(wù)器端兩部分。節(jié)點PC負(fù)責(zé)接收串口發(fā)送過來的教室用電參數(shù)，并負(fù)責(zé)發(fā)送數(shù)據(jù)至中心服務(wù)器；中心服務(wù)器用于實現(xiàn)對各客戶端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進行接收、處理、存儲、管理及顯示等。本上位機軟件界面友好，可通過表格和曲線兩種方式實時查看教室的用電情況。最后，經(jīng)長時間運行測試發(fā)現(xiàn)該軟件具有良好的魯棒性。

關(guān)鍵詞：教室用電；數(shù)據(jù)采集；上位機軟件；B/S架構(gòu)

0引言

當(dāng)前，各個學(xué)校都非常重視節(jié)約型校園建設(shè)，然而校園“常明燈”、“常流水”等現(xiàn)象時常發(fā)生。學(xué)生、老師離開教室后，未能及時關(guān)燈、關(guān)風(fēng)扇、關(guān)空調(diào)，導(dǎo)致了用電的極大浪費。學(xué)校除了從制度上進一步規(guī)范，以及加強管理人員素質(zhì)以外,更重要的是應(yīng)該有一套能在線監(jiān)控各個教室的用電情況的系統(tǒng)，以達(dá)到精確定位的目的。目前，上位機軟件的設(shè)計可分為C/S架構(gòu)和B/S架構(gòu)，如使用了CGI技術(shù)和B/S架構(gòu)實現(xiàn)了嵌入式Web服務(wù)器與現(xiàn)場設(shè)備的動態(tài)數(shù)據(jù)交互，分別使用了C/S架構(gòu)完成了上位機開發(fā)。

1上位機軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文研究的教室用電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包含現(xiàn)場采集設(shè)備、節(jié)點PC和中心服務(wù)器三部分，圖1所示是教室用電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。該現(xiàn)場采集設(shè)備由嵌入式設(shè)備設(shè)計而成，它是基于RS485的，可以通過串口將數(shù)據(jù)傳送至節(jié)點PC,但它是被動的，必須由節(jié)點PC發(fā)出指令后才會將所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至節(jié)點PC；節(jié)點PC則擔(dān)任發(fā)送指令至現(xiàn)場采集設(shè)備、從串口接收數(shù)據(jù)以及發(fā)送數(shù)據(jù)至中心服務(wù)器的任務(wù)；中心服務(wù)器負(fù)責(zé)接收各節(jié)點PC通過Internet發(fā)送過來的數(shù)據(jù)、還負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、管理和顯示等任務(wù)。最終，用戶只需登錄瀏覽器，輸入URL后即可觀察各教室的用電情況。

本文設(shè)計的上位機軟件包括節(jié)點PC和中心服務(wù)器上的軟件，整個結(jié)構(gòu)是基于Java平臺和B/S架構(gòu)的，前者是一個純粹的Java應(yīng)用程序，后者是不僅包含Java應(yīng)用程序，還采用了當(dāng)前廣泛使用的SSH框架技術(shù)設(shè)計了一個基于Web的管理系統(tǒng)。

節(jié)點PC端軟件設(shè)計與實現(xiàn)

節(jié)點PC端的軟件主要負(fù)責(zé)完成三個任務(wù)，分別是：

通過串口，以輪詢的方式向不同地址的現(xiàn)場采集設(shè)備發(fā)送指令；

現(xiàn)場采集設(shè)備收到合法指令后，即會發(fā)送參數(shù)數(shù)據(jù)(電流、電壓及功率等)至節(jié)點PC，因此，節(jié)點PC需要從串口接收數(shù)據(jù)；

節(jié)點PC將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送至中心服務(wù)器。結(jié)點PC軟件的詳細(xì)流程圖如圖2所示。

圖2節(jié)點PC軟件流程圖

中心服務(wù)器端軟件設(shè)計與實現(xiàn)

3.1中心服務(wù)器端軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

中心服務(wù)器端軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。從圖中可以看出，中心服務(wù)器端軟件由數(shù)據(jù)接收及存儲子系統(tǒng)和用電管理及數(shù)據(jù)顯示子系統(tǒng)組成。前者為后臺服務(wù)器程序，為Java應(yīng)用程序；后者是基于SSH框架的B/S架構(gòu)，用于管理和數(shù)據(jù)顯示。兩個子系統(tǒng)之間通過SQLServer數(shù)據(jù)庫共享數(shù)據(jù)并獨立運行。

3.2數(shù)據(jù)接收及存儲子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)接收及存儲子系統(tǒng)主要作用包括：

通過Internet網(wǎng)絡(luò)接收各個遠(yuǎn)端節(jié)點PC發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，當(dāng)節(jié)點很多時需要進行多線程處理；

對接收到的數(shù)據(jù)進行解碼，得到相應(yīng)的電力參數(shù)；

將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中。

數(shù)據(jù)接收及存儲子系統(tǒng)的詳細(xì)流程圖如圖4所示。

3.3 用電管理及數(shù)據(jù)顯示子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)采用了基于 SSH 框架的 B/S 架構(gòu)，充分利用了SSH 三大框架的優(yōu)點，前臺使用了 HTML 語言和 JavaScript語言，CCS 進行布局和修飾。該子系統(tǒng)功能包括登錄管理、教室管理、教室用電數(shù)據(jù)顯示、歷史曲線、數(shù)據(jù)查詢等。

3.3.1 登錄管理

為確保系統(tǒng)安全，需要對登錄用戶進行分級管理，分為管理員和普通用戶。其區(qū)別是前者可以操作所有功能，而后者只能查看、下載、瀏覽數(shù)據(jù)。

3.3.2 教室管理

可對教室進行管理，包括添加、修改、刪除和更新。最后以樹狀結(jié)構(gòu)顯示出來，其效果如圖 5 所示。

3.3.3 教室用電數(shù)據(jù)顯示

本文將采集到的數(shù)據(jù)以表格形式展示出來，其效果如圖 6所示。點擊教室列表中的某個教室就會顯示該教室的所有數(shù)據(jù)。

3.3.4歷史曲線

歷史曲線主要是針對某個教室，通過選擇某個教室后,即可瀏覽該教室的歷史曲線。其效果如圖7所示。

圖7歷史曲線效果圖

3.3.5數(shù)據(jù)查詢

用戶可根據(jù)教室名稱、日期或者二者同時進行查詢教室用電相關(guān)數(shù)據(jù)。

4結(jié)語

本文通過使用Java平臺和B/S架構(gòu)設(shè)計與開發(fā)的教室用電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上位機軟件。經(jīng)長時間運行測試發(fā)現(xiàn)，該軟件不僅運行穩(wěn)定，能夠準(zhǔn)確及時接收到采集的數(shù)據(jù)，而且用戶操作也方便。因此，該軟件具有較強的實用性。

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