基于蓝牙通信智能手持维护软件的设计与实现

岳仁超, 单荣荣, 孙建东

(国电南瑞科技股份有限公司，江苏 南京 211106)



基于蓝牙通信智能手持维护软件的设计与实现

岳仁超, 单荣荣, 孙建东

(国电南瑞科技股份有限公司，江苏 南京 211106)

提出了一种基于蓝牙通信的智能手持维护软件的设计方案。通过在终端产品中嵌入蓝牙模块，利用蓝牙协议将终端数据传输到Android手持终端，实现无线人机交互。智能手持维护软件的应用，方便了工程人员的调试与维护，提高了现场作业效率，具有推广应用的价值。

智能终端；蓝牙通信； Android；手持维护软件；XML

0 引 言

随着电力电子技术、计算机技术以及网络通信技术的飞速发展，配网自动化终端正朝着网络化、智能化趋势发展[1]。在整个配网系统中，自动化终端是一个集测量、保护、通信、显示等各项功能的智能终端。随着终端功能的日益强大，其配置、维护工作也日趋复杂。单靠终端的液晶以及按键操作来进行配置、调试越来越不能满足工程人员的需求，尤其对于一些柱上终端产品，更是给工程人员的维护工作带来巨大困难。因此，开发一套基于无线通信的智能手持维护软件具有重要意义。

1 功能需求分析

根据当前无线网络技术的发展以及Android系统在智能手机和平板电脑上取得的成绩，维护软件运行平台选用便携式设备如平板电脑、智能手机等，开发平台选用目前流行的Andriod操作系统，基于Andriod系统开发程序采用Java语言进行编程[2]。智能手持维护软件采用蓝牙无线传输技术与自动化终端进行无线人机交互，实现对自动化终端的维护与配置[3]。系统典型配置如图1所示。

图1 系统典型配置图

根据配电终端维护功能需要，维护软件开发需要具备如下功能：

(1) 实时数据显示

显示终端实时上送的遥测和遥信数据。

(2) 报文监视

报文监视功能主要显示此软件与终端通讯时的报文，在查看报文时，可以暂停报文的刷新、启动刷新、保存报文、清空报文日志等。

(3) 参数校核

遥测数据不精确或终端首次使用的情况下，要对遥测数据进行校核，达到数据精确，包括对交流量和直流量的校验。

(4) 遥控操作

遥控操作主要包括以下三个步骤：遥控选择、遥控执行、遥控取消。

(5) 事件数据

事件数据共分SOE事件和COS事件，是由智能终端主动上报而来。

(6) 记录文件

记录文件包括SOE记录文件和COS记录文件，当我们需要查看智能终端记录文件时，我们可以给智能终端发送召唤相应文件的指令，将相应的文件召唤上来，供工作人员分析使用。

(7) 定值设定

定值设定主要包括过负荷定值、零序电流定值、零序电压定值、过负荷定值时间、零序电流时间定值、零序电压定值时间等参数的设定。

(8) 查询功能

主要用来查询CPU板件的软硬件版本号、系统时钟、CRC校验码等。

(9) 模拟测试

此功能主要是简单测试装置的遥测和遥信。选择要测试的功能，遥测或遥信，输入测试点号，输入模拟值，选择测试之后，装置会返回一个点号和对应值，比较返回值与输入值，来检测装置性能是否完好。

(10) 电池活化

需要手动对蓄电池进行活化，这时点击这个电池活化功能按钮，就可以完成电池活化的操作，同时应该具有电池活化结束的功能。

(11) 装置初始化

通过此功能可以将装置恢复出厂设置。

(12) 装置复位

通过此功能对装置进行复位。

2 维护软件总体设计方案

根据智能手持维护软件的需求、软件开发可扩展性以及可维护性要求，软件采用分层控制模型进行开发，维护软件分为三层：数据通讯层、规约解析层、界面展示层，维护软件分层结构图如图2所示。

图2 智能手持维护软件分层结构图

为保证程序的扩展性和可维护性，各层次之间采用接口的形式进行调用，减少模块之间的耦合，方便模块开发同步进行。

数据通讯层采用适配器模式进行设计，负责与智能终端进行通讯，实现不同通讯模式的无差异通讯，所有通讯方式提供相同的接口。

规约解析层为本软件中间层，负责解析通讯层上送的报文数据。对外提供接口方式供界面展示层调用，规约解析完成后通过回调方式将数据回传给界面。

界面展示层是整个维护软件的人机界面交互接口，负责智能终端数据显示、参数配置等，其友好程度直接影响软件的易用性。智能手持维护软件界面如图3所示。

3 维护软件关键技术

3.1 参数定值在线、离线编辑及在线下载

图3 智能手持维护软件界面

智能终端参数定值文件以及参数配置文件通过文件传送的方式与维护软件进行数据交换，文件处理配置方式支持在线编辑和离线编辑两种方式，维护软件通过装置通讯状态来判断当前编辑方式为在线还是离线方式。

在线编辑方式主要应用于通讯正常时的文件参数配置，在线编辑的文件来源有四种方式：

(1) 从装置中召唤文件

(2) 工程文件夹直接读取

(3) 从其他目录读取

(4) 新建参数配置文件

参数编辑完成后，配置文件都存储到对应的工程文件夹中，然后通过文件传送的方式发送给终端设备。

离线编辑方式主要用于调试参数的离线配置，维护软件在办公室组态好各终端的配置参数，可以提升现场调试的工作量，提供便捷的使用方式。离线编辑方式提供与在线编辑方式相同的编辑方法：

(1) 工程文件夹直接读取

(2) 从其他目录读取

(3) 新建参数配置文件

编辑完成后存放到工程文件目录中，方便工程管理。

3.2 XML自描述技术

XML具有自描述、数据处理便捷、易于理解等特点[4]。采用XML格式存储系统配置参数，不仅可以提升存储格式的灵活性，还能够增强软件的通用性和可扩展性。

利用XML文件自身的层次关系，根据智能手持维护软件的功能要求，设计自描述的文件存储格式。本文设计的智能手持维护软件的节点包括装置参数节点、定值节点、通信参数节点、开入量节点和开出量节点。每个节点包含完善的自描述信息，智能终端和智能手持维护软件分别从配置文件中读取信息，保证智能手持维护软件和智能终端数据一致，从而降低调试出错的风险。

4 维护软件主要实现流程

图4 维护软件工作流程图

本维护软件在Andriod平台上，采用Java语言进行开发，在开发过程中运用XML自描述、MVC(Model View Controller)和无线通信等技术，实现智能终端的调试及维护。

维护软件可用于调试多个终端设备，为方便装置参数和系统参数管理，参考Visual C++项目管理的思路，对于连接的调试终端设备采用调试项目管理的模式。软件支持新建调试项目和打开原有调试项目。

不同装置的调试项目采用项目工程的管理模式，项目管理采用打开现有项目和新建调试项目的方式，调试软件初始化后，调试人员根据调试要求选择对应的项目工程。

报文实时交互的数据需要时从装置获取，需要使用这些数据时以装置上送数据为准，修改这些数据采用先召唤后修改的模式。这些参数不提供离线修改的方式。

维护软件用于终端设备的调试工作，与终端通讯正常处于在线调试模式下，不连接装置或装置通讯中断时，软件进入离线调试模式下。

该维护软件的工作流程如图4所示。

5 结束语

基于蓝牙通信的智能手持维护软件的开发与应用，实现了定值参数的在线、离线编辑以及在线下载，提高了终端参数配置的效率，方便了工程人员的调试与维护。该智能手持维护软件已经成功应用于PDZ800系列智能配电终端设备，该维护软件以其功能完整性、运行稳定性、使用方便性得到广大工程人员以及用户的好评。

[1] 郑宇.电力系统继电保护的现状与发展[J].广东科技,2009,18(4)：111-112.

[2] 郑昊,钟志峰,郭昊,等.基于Andriod的蓝牙通信系统设计[J].物联网技术,2012,2(5):50-51.

[3] 杨瑞.基于蓝牙通信的短信平台设计与实现[J].计算机应用于软件,2011,28(2):218-219.

[4] 周玲,叶桦,仰燕兰,等.基于XML的风电变流器监控软件配置信息存储方案[J].东南大学学报：自然科学版,2012,42(S1):140-145.

Design and Implementation of Intelligent Handheld Maintenance Software Based on Bluetooth Communication

Yue Renchao, Shan Rongrong, Sun Jiandong

(State Grid NARI Technology Development Co., Ltd., Nanjing Jiangsu 211106, China)

This paper presents a design scheme for intelligent handheld maintenance software based on Bluetooth communication. Wireless human-machine interaction is realized by embedding the Bluetooth module in the terminal product and using Bluetooth protocol to transmit terminal data to Android handheld terminals, The application of intelligent handheld maintenance software makes debugging and maintenance easier for engineering personnel and improves the efficiency of field work, and is worthy of popularized application.

intelligent terminal; bluetooth communication; android; handheld maintenance software; XML

10.3969/j.issn.1000-3886.2016.03.009

TN014;TN92;TP247+.2

A

1000-3886(2016)03-0026-02

岳仁超(1982-)男，山东日照人，工程师，研究方向：电力电子与电力传动、配网自动化。

定稿日期: 2015-10-31