智能电表嵌入式软件性能测试

何绘宇

(广东省计量科学研究院，广东广州，510540)

智能电表嵌入式软件性能测试

何绘宇

(广东省计量科学研究院，广东广州，510540)

随着社会发展程度越来越高，人们对用电的需求量越来越大，从而使得我国电力的各项配套设施都要不断地提升和完善。国家电网公司希望通过各种技术的集成，形成一个智能的电能表嵌入式软件设计和测试的技术标准，从而使智能电表嵌入式软件的测试和分析能力得到增强。在现有的方法当中一般都是对智能电表嵌入式软件进行对比，没有从功能上对软件开展相关的评判工作，在本文的研究当中会在对智能电脑嵌入式软件的特点和软件测试环境及策略分析的基础上，对智能电表嵌入式软件性能测试进行设计。

智能电表；嵌入式；软件；性能测试

0 引言

随着智能电网的不断发展，在用电信息的采集系统工程建设上，其建设程度和要求也越来越高，很多的智能电表都会投入到现场的运行当中。目前，我国的电网公司系统内的智能电能表供应商数量已经非常多，达到了一百多个。同时他们的供应规模有大有小，设计能力参差不齐，在这样的背景之下，智能电表在投入运行之后运行的可靠性如何是电脑系统要重点思考的问题。智能电表投入运行后的运行情况，对电网系统的经营效益和社会的形象产生比较重大的影响。

1 智能电表嵌入式软件性能测试的背景

根据已经存在的智能电表运行的数据可以发现对电表开展常规的检测，它在一定程度上可以使得智能电表的供货质量得到保障，但是没有办法排除智能电表本身存在的隐性故障。有的生产厂家所生产出来的智能电表虽然通过了层层的质量检测，正式投入到使用之后依然出现了事故。例如电量的数据出现了异常，在计量上误差超差等。这些故障大多数属于智能电能表在电信工作现场下出现的潜在软件故障问题，这种故障一旦发生，它会在同一个软件批次的所有智能电能表中都出现，因此它所引发的后果非常严重，会给电力公司的经济效益带来严重的损失，同时也影响了公司优质服务质量的供给［1］。对智能电能表的软件设计进行规范，同时在可靠性的分析评价和软件测试上进行加强，可以使系统的采集与运行工作得到可靠的提升。

2 智能电表嵌入式软件测试概述

2.1 嵌入式软件特点分析

嵌入式软件开展测试的目的在于对软件的可靠性进行验证，例如单元的测试和集成测试等，都可以在PC机上进行测试的工作，并且一般都会选择在PC机上开展相关的测试工作，有效地避免硬件环境所带来的影响，使得测试的效率得到提高。在后期开展的集成测试过程当中，它需要在具体的嵌入式软件和硬件的环境当中搭建起一个交叉的测试环境来对嵌入式软件的测试进行完成。在对交叉测试环境进行搭建的时候，需要注意三个方面的问题。第一个方面是主机和目标机之间的通信问题，对于这样的问题，可以通过你太晚或者串口，使得主机和目标及之间进行物理的连接，从而使得它们的数据格式可以在预先的情况下开展定义工作。第二个方面是主机对目标机的测试控制工作这一方面的工作，它会包含着组织如何向目标主机发送测试的用例，如何对目标机的测试情况进行跟踪，查询其是否处于正常的运行状态等。第三个方面的内容是目标及测试结果的反馈，在通常的运行过程当中，嵌入式系统的目标即是没有视频的显示的，因此目标街上出现的异常或者错误的信息，一般都要等到测试结果之后才能够返回到主机上进行具体的显示工作。

2.2 嵌入式软件测试的策略

对嵌入式的软件来说，它在不同的测试阶段是有着不同的测试策略的，在单元测试当中，它主要是为了提高嵌入式软件的测试效率所使用的一种测试方法。具体来说，它会把一个较大的嵌入式软件系统划分成若干个相对比较少的任务单元来开展测试任务。一般来说在宿主机上它的资源性都比较丰富，因此在对嵌入式软件进行调试的时候会比较方便［2］。一般来说，在宿主机上开展单元的测试都会使用白盒测试的策略来进行，尽可能地对单元模块中的每一个程序的语句都进行测试，同时对每一个分子都进行检查，最终使代码测试的覆盖率得到有效的提高。

如果是在集成测试的模式当中，它最主要是为了使得系统中的逻辑结构错误和各功能模块之间存在的数据传递错误，被查找出来。在具体的操作中需要使用非和合白和相互结合的方式来开展嵌入式软件集成的测试工作。要通过最大程度地对嵌入式软件实际运行的环境进行模拟，在职场测试当中主要有两个部分，首先会在宿主机上对软件在逻辑结构方面的错误情况进行检测，同时也对各个模块之间传递错误的情况进行测试。最后再构建一个比较真实的嵌入式软件运行的环境来对软件内部在内存定位和分配上的错误情况进行测试。

3 电能表嵌入式软件测试平台的设计

对智能电表软件检测平台来说，在他的上位机硬件当中，应该使用通讯的方式对硬件的以太网接口进行支持，同时确保它的USB程序能够进行升级，可以对上位机的测试软件进行良好的支持。对于背侧的芯片CPU来说，它主要通过SPI或者I2C的标准总线来和FPGA的模块进行连接。这种设计方式的优点在于传统的读取模块对上位机测试软件和被测的电表存储芯片同时开展交互操作的问题进行解决。同时针对软件运行速度慢有可能会出现测试错误的问题，也可以进行良好的解决［3］。在这样的一种设计方式当中，对于不同的电表类型及存储芯片的类型，它都能够进行合理的配置，同时在配置的过程中，它能够充分地考虑存储芯片的数量及存储的容量等信息。

在这样的设计中，它可以针对智能电表整件的可靠性测试平台的具体测试需求来开展针对性的设计，因此，在读取操作指令的操作手册执行上是为具有针对性的，同时操作结果也良好。模拟电表，对具体的模块开展读者操作的时候，它会通过总线的内核对电表所发送出来的串行时钟信号进行接收，同时在接收的信号当中也包括串行的数据信号和保护信号。一般来说，总线的内核会根据总线的协议对所接收到的数据信号进行地址的解析，并且对数据进行读取，达到对信号进行控制的目的，然后再把这些信息发送到三总线的模块当中。

4 电能表嵌入式软件上位机的设计

在对上位机软件进行设计的时候，应该尽量使得各个模块的独立性能够得到保持，因此在设计的模式上可以使用MVC框架来进行，这个框架会把用户的界面和数据层进行分离，使得控制层会对界面和数据成之间进行连接。这样的一种开发过程，它的高效性能比较突出，因此在后期对功能的拓展情况进行维护的时候也更加的容易。在软件的设计当中主要从如下几个部分来开展，首先是数据库的设计，在对这里开展设计工作的时候，要对各个模拟单元的信息进行存储，同时对测试所用到的信息报告等也要进行及时的保存，从而完成后续信息的配置工作。

在调度服务器的设置上，要尽量使得服务器的设计效果能够满足调试测试的需求，同时可以向空闲的测试系统进行智能的任务分配。对于参数的配置来说，要对各种信息进行合理的配置，同时对测试的方案开展选择和配置工作，确保各个通讯的接口都能够得到合理的选择。在对各个单元模块开展设计的时候，具体要对应各个单元的测试需求来完成具体的工作。在对接口进行设计的时候，要对各个单元信息的读取提供接口，同时在方案和外部信息的以太网接口上也要进行合理的提供。对于测试日志和结果报告来说，要能够对他的测试过程进行记录，并且生成对应的报告，及时发送到终端当中，为测试的用户查询工作提供资料。对所设计的智能电表嵌入式软件测试系统来说，它在具体的测试过程当中有可能会遇到各种各样的问题，从而使得智能电表的嵌入式测试工作遇到一定的影响，在对软件的性能测试上没有办法得到最客观的数据。

5 结语

综上所述，在智能电网系统的发展过程当中，智能电表是一个非常重要的采集终端，目前国家的电网公司系统内部的智能电表供应商数量非常多，他们所供应的规模和设计的能力都呈现出层次不齐的状况，在这样大数量的智能电能表投入运行之后，它运行的可靠性对国家电网公司的经济效益和自身的社会形象是产生比较重大的影响的。从技术标准角度开展常规的检测，在一定程度上可以使得智能电能表的空阔质量得到有效的保障，但是没有办法对智能电能表内在的一些隐性故障进行排除。在这样的背景之下对智能电表的嵌入式软件性能测试进行研究，并且结合具体的需求搭建一个软件性能测试的平台就显得尤为重要，能够使得智能电表的使用更加的可靠，从而推动智能电网系统的发展。

[1]黄楠.智能电表嵌入式软件性能测试及评价方法研究[D].北京邮电大学，2015.

[2]钱晓耀，胡献华，洪涛.电能表检测仪软件测试技术[J].中国质检出版社，2014（08）.

[3]刘晓.嵌入式智能电表及上位机系统设计[D].华南理工大学，2012.

[4]王珍，谢永明，曾仕途.基于IR46智能电能表软件分离测试方法研究[J].中国新技术新产品，2016（05）.

[5]纪静，侯兴哲，陈红芳.基于层次分析法的智能电能表软件质量评价[J].电测与仪表，2015（07）.

Smart meter, embedded software, performance test

He Huiyu
(Guangdong provincial institute of metrology introduction，Guangzhou Guangdong,510540)

With the development of society more and more people, the more the growing demand for electricity, so that the facilities of electric power in China will continue to improve and perfect the national Power Grid Corp. Hope that through the integration of various technologies, the formation of technical standards to form the embedded software design and testing of an intelligent electricity, so that the smart meter embedded software testing and analysis ability is enhanced. The existing methods are generally compared to the smart meter embedded software, not from the function of software to carry out the relevant evaluation work, in the study of this paper on characteristics and software testing of embedded software of intelligent computer ring On the basis of environment and strategy analysis, the performance test of embedded software for smart meter is designed

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