智能锁封移动作业平台的设计与开发

林彩麟，梁世昌，梁健文

（江门市大光明电力设备厂有限公司，广东江门529000）

智能锁封移动作业平台的设计与开发

林彩麟，梁世昌，梁健文

（江门市大光明电力设备厂有限公司，广东江门529000）

随着电网公司营销业务应用的推广和营销计量管理流程的标准化，为适应现场计量作业的新需求，设计并开发了基于无线通信技术的智能锁封移动作业平台。对系统的目标和结构进行描述，划分其功能模块。该系统经测试表现良好，满足设计要求，节约了人力资源并提高了工作效率，有良好的市场推广价值。

智能锁封；移动作业平台；电能计量

DOI：10.3969/j.issn.1009-9492.2015.01.012

0　引言

电能是目前社会发展中不可缺少的基础能源之一，用电是关系国计民生的大事，也是关系人民切身利益的大事［1-2］。对电能进行合理可靠的计量乃是重中之重，电能表也成为了国家重点监管的计量工具之一。随着电网公司营销业务应用的推广，营销计量管理流程的标准化［3］，如今现场计量的工作模式需要通过营销业务流程进行，首先由上级管理人员根据需要进行派工，再由外勤工作人员携带相关资料和单据进行现场外勤作业，完成后将现场外勤作业信息手动录入到营销业务管理系统中。现有的工作模式存在现场外勤作业资料不完整，现场外勤作业信息经手动录入容易出现纰漏等问题，工作效率低且缺乏流程的完整性和持续性。

为解决上述问题，本文设计了一套智能锁封移动作业平台系统，通过对电力营销业务应用进行扩展和延伸，构建计量现场作业系统。利用智能移动终端，直接通过移动网络在线查询计量现场派工信息和相关资料，并在现场在线完成各项作业信息的录入。现场作业完成后，后台服务器通过专用接口程序与营销业务管理系统的现场作业信息数据进行信息交互，有效提高现场作业效率、数据精确度和响应速度，确保业务流程拥有良好的持续性及完整性。

1　移动作业平台方案设计

1.1系统概述

智能锁封移动作业平台是基于电网公司电力营销管理系统以共建共享资源为核心的扩展和延伸，面向移动终端，旨在解决营销计量管理中的时空限制。该平台集成了射频识别技术［4］（Radio Frequency Identification，RFID技术）、电子标签、维码扫描与识别、计算机技术、移动通信技术（3G/4G或GPRS）、蓝牙技术等多种高新技术，通过搭载Android系统的智能手机或智能平板电脑等移动平台，对电力营销业务在现场移动作业端进行有效延伸和补充。其主要功能是实现了装表加封、用电稽查、封印验证、现场业务办理等多种营销业务的现场无纸化作业。基于无线通信技术的智能锁封移动作业平台系统工作原理，如图1所示。该系统以移动网络和互联网为联络基础完成数据交互，集成多种高新技术实现其模块功能。

图1　系统原理图

1.2系统组成

智能锁封移动作业平台系统主要由后台服务器、移动作业平台管理系统软件、智能移动终端和蓝牙读写器组成，其系统结构如图2所示。

后台服务器：存储大量电力营销系统与移动作业平台管理系统进行交互的数据，进行处理并传输至移动作业平台管理系统。

移动作业平台管理系统：生成作业任务，并下达任务命令，获取作业现场信息和后台服务器实时信息反馈，处理信息，并向后台服务器上传相关信息。

智能移动终端：搭载Android系统的智能手机或智能平板，对安装在移动终端上的移动作业平台App客户端提供硬件支持，接收任务命令，获取作业现场信息和后台服务器实时信息反馈处理信息，并向后台服务器上传相关信息。

图2　系统结构图

蓝牙读写器：基于蓝牙技术和RFID技术的便携式读写设备，可对电能表上的RFID电子标签和智能锁封中的RFID信息进行识读，并通过蓝牙链路返回数据。

2　通讯接口技术的集成

2.1射频识别技术

射频识别技术（RFID技术）是一种无线通信技术，其系统主要由应答器和阅读器两种基本器件构成，通过阅读器发射的无线电讯号感应识别应答器，并读取其中的信息数据，而无需在阅读器和应答器之间建立机械接触或光学接触。

应答器主要是指RFID电子标签，每个电子标签均具有全球惟一、不可改写的TID电子编码，粘贴或安装在目标物体起标识作用，部分电子标签还具有一定的存储空间，可供用户写入数据。在移动作业平台中，智能锁封内嵌的超高频RFID电子标签设计为应答器。

阅读器主要是指RFID读写器，用于发射无线电讯号，感应、读取或写入RFID电子标签信息的设备。在移动作业平台中，蓝牙读写器设计为阅读器。

2.2蓝牙技术

蓝牙技术是一种设备间短距离通信的无线通信技术，能够有效简化设备之间或设备与Internet之间的通信，使数据传输变得更加迅速高效。

根据蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG）的规定，设备之间进行一对一通讯时，必须定义一个为主端，另一为从端。通信时，由主端查找并发起配对，匹配成功后即建立起通讯链接，双方通过该通讯链接即可迅速高效地收发数据。

蓝牙数据的传输，主要是一对一的串口数据通讯，当蓝牙设备设置好配对信息后，主端预存有从端设备的PIN码、地址等信息，主端设备可随时建立连接，串口透明传输，无需外围电路干预。在移动作业平台中，移动终端设计为主端，蓝牙读写器设计为从端。

2.3移动通信技术

移动通信主要是指移动体之间进行的通信，即通信的双方或一方在移动状态中进行的通信过程，具有显著的可移动性。移动通信既可以是移动体之间进行的通信，也可以是移动体与固定体之间进行的通信。

通用分组无线服务技术（General Packet Ra⁃dio Service），简称GPRS，是第二代移动通信技术（2G）的一种移动数据业务，GPRS可说是2G的延续，也经常被描述成“2.5G”。GPRS主要是通过利用2G技术GSM网络中未使用的TDMA信道，提供中速的数据传递。

第三代移动通信技术（3G），最主要的特点是以智能信号处理技术为功能模板，能够提供各种宽带信息业务，其传输速率可达到384 kB/s，在某些局域网内速度可达2 M/s。第四代移动通信技术（4G），其无线传输速率每秒可达10M～20M，最高速度可达100 Mbit/s［5］。

2.4通讯接口技术的集成应用

智能锁封移动作业平台通讯原理如图3所示。在对智能锁封的RFID信息进行读取时，蓝牙读写器首先发出915 MHz的电磁场，当智能锁封内嵌的RFID电子标签进入到电磁场范围中时，感应接收到蓝牙读写器发出的电磁场讯号，生成感应电流，通过感应电流激活芯片，并通过芯片内嵌指令发送出存储在芯片中的编码信息。蓝牙读写器接收到编码信息后，通过蓝牙技术建立的无线链接，将该编码信息以串口透明传输方式发送至移动终端。移动终端接收到编码信息后，通过对信息进行截取、运算等数据处理后，生成后台服务器所需的智能锁封数据，并通过移动通信技术，将智能锁封数据发送至后台服务器。

图3　通讯原理图

2.5蓝牙通讯接口的程序设计

蓝牙通讯接口的设计，首先开启输入输出流来获取蓝牙读写器发来的数据或向蓝牙读写器发送指令，当接收到蓝牙读写器发来的二进制数据之后，对数据进行转化处理，转换成16进制数据，并截取其中RFID的全球唯一编码，即TID编码。

public void run（）｛

mConnectThread=null；

byte［］buffer=new byte［1024］；

int bytes；

//监听有没有输入流产生

try

｛

while（true）

｛

//读取输入流数据

bytes=mmInStream.read（buffer）；

//转成16进制

String data=bytes2HexString（buffer）；

byte［］bytetemp=new byte［bytes］；

//复制获取到的输入流

System.arraycopy（buffer，0，bytetemp，0，bytes）；

//将字节流转化成字符串

String s=new String（bytetemp，"UTF-8"）；

//解析得到的字符串，如果是智能钥匙返回值，则将解析后的值发送到界面

if（s.contains（"TID∶"）｛

int indexOf=s.indexOf（"TID∶"）；

int endOf=s.indexOf（"User∶"）；

String substring=s.substring（indexOf+ 5,endOf-38）；

substring=substring.replaceAll（""，""）；//把每个十六进制之间的空格去掉

Log.i（"unlock"，"读取到的长度"+ substring+"-"+substring.length（）；

mHandler.obtainMessage（GloableParams. RFID_HANDLER，substring）.sendToTarget（）；

｝

Log.i（"unlock"，"读取到的htb长度"+ bytes+""）；

Log.i（"unlock"，"读取到的htbString"+s）；Log.i（"unlock"，"读取到的htbhex"+data）；

｝

｝

catch（IOException localIOException）｛

｝

｝

public void write（byte［］buffer）｛

try｛

mmOutStream.write（buffer）；

｝catch（IOException e）｛

Log.e（TAG，"Exception during write"，e）；

｝

｝

2.6移动通讯接口的程序设计

移动通讯接口的设计，通过移动网络实现用户登录功能，由于服务器只接受json，因此首先将用户输入的用户名密码用gson工具转化成json字符串，再通过httpclient向服务器传递该数据,服务器处理完后返回json字符串至手机客户端，通过解析该字符串并生成对象，保存在内存中，供手机客户端调用。

HttpPost httpPost=new HttpPost（GloablePa⁃rams.ADDRESS+"login.do"）；

//设置网络连接需要的参数。分别为用户名，密码，推送识别id

Listparameters=new ArrayL⁃ist（）；

parameters.add（newBasicNameValuePair（"ac⁃count"，username）；

parameters.add（new BasicNameValuePair（"pass⁃word"，password）；

parameters.add（newBasicNameValue⁃Pair（"cid"，cid））；

//设置编码方式

UrlEncodedFormEntity entity=new UrlEncoded⁃FormEntity（parameters，"utf-8"）；

//封装参数

httpPost.setEntity（entity）；

//执行连接请求

HttpResponse httpResponse=httpClient.exe⁃cute（httpPost）；

//判断连接请求是否成功

int statusCode=httpResponse.getStatusLine（）. getStatusCode（）；

if（statusCode==200）｛

//请求成功的情况下，获取服务器返回的数据

InputStream inputStream=httpResponse. getEntity（）.getContent（）；

ByteArrayOutputStreamarrayOutput⁃Stream=new ByteArrayOutputStream（）；

byte［］buff=new byte［1024］；

int length=-1；

while（length=inputStream. read（buff）！=-1）｛

arrayOutputStream.write（buff，0，length）；

｝

arrayOutputStream.flush（）；

Stringmessage=arrayOutputStream.to⁃String（"utf-8"）；

//解析获取到的数据，封装到对象中

Useruser=JsonParse.getInstance（）. parseLogin（message）；

//将个人信息放到静态变量

if（user！=null）｛

MyApplication.setUser（user）；

｝

return user；

｝

return null；

｝

3　移动作业平台的实现

移动作业平台功能模块依照职能不同主要分为三部分：外勤装表模块、用电稽查模块、封印验证模块。

3.1外勤装表模块

外勤装表模块通过手机摄像头扫描电表条码，蓝牙读写器或手机摄像头读取封印条码或RFID编码。应用条码识别技术、RFID技术、蓝牙技术得到所需信息并予以反馈，确定加封位置，并录入客户信息。通过移动通信技术将反馈信息传到后台并验证（封印是否存在异常、重复、已用）。判定验证通过则显示加封成功，否则提示相应的出错内容。提供“查询”功能，可翻查历史加封数据，避免错误产生。其主要流程如图4所示。

3.2用电稽查模块

用电稽查模块，通过手机摄像头读取电表条码，通过移动网络（3G/4G或GPRS）得到反馈的相关数据。根据具体情况，使用蓝牙读写器或手机摄像头识读封印数据，与服务器数据进行核对。核对信息不相符时，则弹出异常提示，并在“检查结果”中记录相应的情况；否则记录为正常。将核对结果反馈到后台服务器，后台服务器可根据返回的信息判断是否存在异常情况，存在则通知后台管理人员进行处理。

图4　外勤装表模块工作流程图

3.3封印验证模块

封印验证模块，提供获取三种编码识别途径，进行封印信息查询。

（1）通过蓝牙读写器识读封印RFID编码；

（2）通过手机摄像头识读封印条码（QR码、PDF417、DM码、128条码）；

（3）通过手工输入封印编号。

查询结束后系统通过移动通讯网络（3G/4G或GPRS）将封印的编号、颜色、加封位置、时间、状态等各种详细信息反馈并显示在智能移动终端上。

4　结束语

智能锁封移动作业平台通过对电力营销业务应用进行扩展和延伸，构建计量现场作业信息化系统。利用搭载Android系统的智能移动终端，直接通过移动通讯网络在线查询计量现场派工信息和相关资料，并在现场在线完成各项作业信息的录入和业务流程。有效提高了现场作业效率、数据精确度和响应速度，确保业务流程拥有良好的持续性及完整性，极大地提高了电网公司营销业务的工作质量及效率，为电网公司营电能现场计量工作提供了技术支持。该移动作业平台测试应用至今表现良好，系统运行稳定可靠，故障报警及时、准确，无误报、检错情况。实际证明，此移动作业平台满足设计的各项要求，使用效果良好，有良好的市场推广价值。

［1］孙超.我国电能计量管理发展过程与现状［J］.黑龙江科技信息，2008（02）：23.

［2］林尔迅，田翔，郭燚.电能计量装置远程校验系统的实现与应用［J］.机电工程技术，2013（8）：140-142.

［3］疏奇奇，程周育，张磊.电力移动营销计量现场作业系统的设计与实现［J］.电脑知识与技术，2011（35）：9291-9293.

［4］沈宇超，沈树群.射频识别技术及其发展现状［J］.电子技术应用，1999（01）：2-3.

［5］周勇.现代移动通信技术研究［J］.计算机光盘软件与应用，2012（09）：114-115.

（编辑：阮毅）

Design and Development of Mobile Work Platform of Smart Lock Seal

LIN Cai-lin，LIANG Shi-chang，LIANG Jian-wen
（Jiangmen DGM Electric Power Equipment Factory Co.，Ltd.，Jiangmen529100，China）

With the application of power grid companies marketing business promotion，marketing management process standardization of measurement，in order to adapt to the new requirements of field measurement operations，we developed intelligent lock mobile work platform.The goal and the structure of the system is described，divided into its function module.Pointed out that the system works on site measurement section，about the important role of human resources and improve efficiency.

smart lock seal；mobile work platform；electric energy metering

TM727

A

1009-9492（2015）01-0047-05

2014-12-04

林彩麟，男，1976年生，广东江门人，硕士，工程师。研究领域：工程技术、检测技术及运行管理。已发表论文2篇。