教室用電數據采集系統(tǒng)的上位機軟件設計

游小榮，潘強，鐘茫

(常州紡織服裝職業(yè)技術學院機電工程系，江蘇常州213164)

摘要：為了實現教室用電數據采集系統(tǒng)，完成了基于Java平臺和B/S架構的教室用電實時數據采集及處理平臺的上位機軟件。該軟件包含節(jié)點PC端和中心服務器端兩部分。節(jié)點PC負責接收串口發(fā)送過來的教室用電參數，并負責發(fā)送數據至中心服務器；中心服務器用于實現對各客戶端發(fā)送過來的數據進行接收、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，經長時間運行測試發(fā)現該軟件具有良好的魯棒性。

關鍵詞：教室用電；數據采集；上位機軟件；B/S架構

0引言

當前，各個學校都非常重視節(jié)約型校園建設，然而校園“常明燈”、“常流水”等現象時常發(fā)生。學生、老師離開教室后，未能及時關燈、關風扇、關空調，導致了用電的極大浪費。學校除了從制度上進一步規(guī)范，以及加強管理人員素質以外,更重要的是應該有一套能在線監(jiān)控各個教室的用電情況的系統(tǒng)，以達到精確定位的目的。目前，上位機軟件的設計可分為C/S架構和B/S架構，如使用了CGI技術和B/S架構實現了嵌入式Web服務器與現場設備的動態(tài)數據交互，分別使用了C/S架構完成了上位機開發(fā)。

1上位機軟件系統(tǒng)結構

本文研究的教室用電數據采集系統(tǒng)包含現場采集設備、節(jié)點PC和中心服務器三部分，圖1所示是教室用電數據采集系統(tǒng)的結構圖。該現場采集設備由嵌入式設備設計而成，它是基于RS485的，可以通過串口將數據傳送至節(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據發(fā)送至節(jié)點PC；節(jié)點PC則擔任發(fā)送指令至現場采集設備、從串口接收數據以及發(fā)送數據至中心服務器的任務；中心服務器負責接收各節(jié)點PC通過Internet發(fā)送過來的數據、還負責數據處理、數據存儲、管理和顯示等任務。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。

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

節(jié)點PC端軟件設計與實現

節(jié)點PC端的軟件主要負責完成三個任務，分別是：

通過串口，以輪詢的方式向不同地址的現場采集設備發(fā)送指令；

現場采集設備收到合法指令后，即會發(fā)送參數數據(電流、電壓及功率等)至節(jié)點PC，因此，節(jié)點PC需要從串口接收數據；

節(jié)點PC將接收到的數據發(fā)送至中心服務器。結點PC軟件的詳細流程圖如圖2所示。

圖2節(jié)點PC軟件流程圖

中心服務器端軟件設計與實現

3.1中心服務器端軟件系統(tǒng)結構

中心服務器端軟件系統(tǒng)結構如圖3所示。從圖中可以看出，中心服務器端軟件由數據接收及存儲子系統(tǒng)和用電管理及數據顯示子系統(tǒng)組成。前者為后臺服務器程序，為Java應用程序；后者是基于SSH框架的B/S架構，用于管理和數據顯示。兩個子系統(tǒng)之間通過SQLServer數據庫共享數據并獨立運行。

3.2數據接收及存儲子系統(tǒng)

數據接收及存儲子系統(tǒng)主要作用包括：

通過Internet網絡接收各個遠端節(jié)點PC發(fā)送過來的數據，當節(jié)點很多時需要進行多線程處理；

對接收到的數據進行解碼，得到相應的電力參數；

將數據保存到數據庫中。

數據接收及存儲子系統(tǒng)的詳細流程圖如圖4所示。

3.3 用電管理及數據顯示子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)采用了基于 SSH 框架的 B/S 架構，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、教室用電數據顯示、歷史曲線、數據查詢等。

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、瀏覽數據。

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。最后以樹狀結構顯示出來，其效果如圖 5 所示。

3.3.3 教室用電數據顯示

本文將采集到的數據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據。

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數據查詢

用戶可根據教室名稱、日期或者二者同時進行查詢教室用電相關數據。

4結語

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

20211221_61c1b892dcc40__教室用電數據采集系統(tǒng)的上位機軟件設計