第３ｌ卷第１期 ２０１４年１月 计算机应用与软件 Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｖ０Ｉ．３１ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１４ 用电信息采集终端远程升级平台设计与实现 田建伟 刘 晶 刘潇潇 漆文辉 （湖南省电力公司科学研究院湖南长沙４１０００７） （中南民族大学计算机科学学院湖北武汉４３００７４） 摘要 用电信息采集终端负责电能数据的采集和双向传输，是用电信息采集系统的核心设备。在现场使用中，经常需要对终端 软件进行升级完善。但是，目前对于终端软件的升级缺乏统一的标准和平台，终端升级处于无序状态，影响采集系统正常运行。提 出和实现一种支持断点续传和身份验证的终端软件升级规约。同时通过与采集系统建立通信接口，构建统一升级平台。该平台解 决了升级文件断点续传的问题，避免了信道来回切换导致的连接中断，实现了批量升级文件下发。通过实践测试证明，该平台不仅 提高了终端软件的升级效率，同时降低了升级过程中的丢包率，适用于复杂环境下的大批量终端升级。 关键词 中图分类号终端软件升级ＴＰ３１ １．５２ 用电信息采集 断点续传 批量升级 安全控制 文献标识码Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—３８６ｘ．２０１４．０１．０８９ ＤＥＳＩＧＮ ＡＮＤ ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＡＴＩＯＮ ｏＦ ＲＥＭｏＴＥ ＵＰＧＲＡＤＥ ＰＬＡＴＦｏＲＭ ＦＯＲ ＰＯＷＥＲ ＩＮＦｏＲＭＡＴＩＯＮ ＡＣＱＵＩＳＩＴＩＯＮ ＴＥＲＭＩＮＡＬ Ｔｉａｎ Ｊｉａｎｗｅｉ Ｌｉｕ Ｊｉｎｇ Ｌｉｕ Ｘｉａｏｘｉａｏ Ｑｉ Ｗｅｎｈｕｉ （Ｈｕｉ＇￣ｔｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈａｒ￣ｇｓｈａ ４１０００７，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ） （Ｃｏ￣ｅｇｅ ｏｆＣｏｍｐｕ￣ｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｏｕｔｈ—Ｃｅｎｔｒａｌ Ｕｎｉｖｅｎｉ＠ｆｏｒＮａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｐｏｗｅｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｉｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｎ ｐｏｗｅｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｃｈａｒｇｅ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ ａｎｄ ｔｗｏ—ｗａｙ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．Ｔｈｅ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｕｓｕａｌｌｙ ｎｅｅｄｓ ｔｏ ｂｅ ｕｐｇｒａｄｅｄ ｉｎ ｏｎ－ｓｉｔｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｒｅ ｌａｃｋｓ ａｎｙ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ ａｎｄ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｆｏｒ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｕｐｇｒａｄｉｎｇ．Ｔｈｅ ｄｉｓｏｒｄｅｒ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｕｐｇｒａｄｉｎｇ ｉｍｐａｃｔｓ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．Ｗｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ａ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｕｐｇｒａｄｅ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｓｕｐｐｏｒｔｓ ｔｈｅ ｂｒｏｋｅｎ—ｐｏｉｎｔ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ— ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ ｗｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ａ ｕｎｉｆｏｒｍ ｕｐｇｒａｄｉｎｇ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｗｉｔｈ ｐｏｗｅｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｓｏｌｖｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｂｒｏｋｅｎ—ｐｏｉｎｔ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ—ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｕｐｄａｔｉｎｇ ｉｆｌｅｓ，ａｖｏｉｄｓ ｔｈｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｃｈａｎｎｅｌ ｓｗｉｔｃｈ，ａｎｄ ｒｅａｌｉｓｅｓ ｔｈｅ ｂａｔｃｈ ｉｓｓｕｉｎｇ ｏｆ ｕｐｄａｔｅ ｆｉｌｅｓ．Ｉｔ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｓｉｎｇ ｔｅｓｔ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｐｌａｔｏｒｍ ｉｆｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｕｐｇｒａｄｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｎｄ ａｌｓｏ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｔｈｅ ｐａｃｋｅｔ ｌｏｓｓ ｒａｔｅ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｕｐｄａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｓ ｗｅｌｌ，ｉｔ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂｕｌｋ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｕｐｇｒａｄｅ ｉｎ ｃｏｍｐｌｅｘ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｓａｆｅｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｅｒｍｉｎａｌ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｕｐｇｒａｄｅ Ｐｏｗｅｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｂｒｏｋｅｎ・－ｐｏｉｎｔ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ・－ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ Ｂａｔｃｈ ｕｐｇｒａｄｅ 或是把终端信道切换到厂家的升级平台进行远程升级，待升级 ０引 言 用户用电信息采集系统（已下简称“采集系统”）作为统一 完成后再将信道切换到采集系统正式环境。对于大量的、地域 分散的终端，要完成现场更新任务是不现实的，而采用信道切换 方式则会导致用户用电数据泄密，并存在信道切换过程中终端 的用电信息采集和调度平台 。Ｊ，是智能电网建设的重要组成 部分。其中，采集终端负责数据采集、数据管理、数据双向传输 与采集系统主站失去连接的风险，从而降低了采集系统的安全 性和可靠性。由终端生产厂家对采集终端自主升级，缺乏统一 以及控制命令的执行，是采集系统的关键设备之一。 采集终端作为一种产品，从新技术研发到成熟需要经过一 个过程，在这个过程中，出现终端功能需要完善、终端程序需要 升级、通讯规约需要扩充更新等问题难以避免。对于软件升级 方法的研究主要集在信息系统领域 ，为解决设备远程升级 管理，处于一种无序状态，升级过程中对通信资源的占用严重影 响采集系统日常运行。 近年来随着智能电网的建设和信息化水平的提高，一个用 电信息采集主站需要管理几万甚至几十万台采集终端，需要对 的问题，许多学者也在研究电力设备远程在线软件升级技 术 ７ ，目前还没有关于采集终端的软件升级规范。传统的解 １决方案是由终端生产厂家技术人员到现场手工更换终端程序， 收稿日期：２０１２—０９—２７。国家自然科学基金项目（６０８４１００１）。田 建伟，工程师，主研领域：电力信息化。刘晶，讲师。刘潇潇，工程师。漆 文辉，高工。 第１期 田建伟等：用电信息采集终端远程升级平台设计与实现 ３３３ 传输文件的失败段信息，包括无效数据包、未接收的数据包等 信息。 ３）升级平台利用Ｆ５报文从临时文件中读取断点值，升级 平台和终端把文件指针移动到断点位置，从断点处开始升级文 件的续传。 ４）文件传输完成后，终端更新软件版本，返回确认信息，主 站下发命令Ｆ１１，删除临时文件。 图４断点续传功能实现流程图 升级平台通过断点续传功能，从上一次升级会话的断点处 继续传输升级文件数据包，而不需要重新下发全部升级文件数 据包，从而提高系统主站下发升级文件数据的效率，节省了通信 信道资源。 ３．２升级平台的安全性控制 终端程序升级是一个高风险的操作，修改终端运行逻辑，故 要求对升级过程进行严格控制。控制方法如下：（１）首先对升 级的终端进行分组，并与终端程序建立映射关系；（２）对该升级 群组进行升级申请，只有对升级具有审核权限的人员才可以审 批升级群组。（３）只针对审核通过的群组进行升级，通过审批 的升级群组不允许任何人进行修改。（４）终端进行文件下载 前，需要主站对终端发送命令，设置本次文件下载路径，用户名、 密码、文件校验。（５）通知升级前置执行过程，前置自动对群组 下的终端进行升级。（６）终端接收到启动升级命令后，利用发 送的用户名、密码、路径下载终端升级文件。（７）下载完成后校 验文件完整性、正确性后再进行终端升级，升级完成后上报升级 完成，进行终端复位重启。 ４平台测试及应用 本文针使用各种ＧＰＲＳ用电采集终端，对升级平台的性能 进行了测试，并与传统的信道切换的升级方式在升级耗时和掉 包率上进行了对比，测试结果如表３所示。 表３终端升级测试结果 从表３可以看出，如果使用传统的信道切换的升级方式，升 级一台终端需要大约１５到２５分钟，而采用统一升级平台则只 需要８到１０分钟。而且终端数量越多，批量升级的效率越高， 相对于传统的信道切换的升级方式，批量对４５台集中器升级， 可以节省２倍的时间。同时，由于统一升级平台通过采集系统 信道下发升级包，不需要来回切换信道，对比传统的升级方式， 在掉包率方面也有很大的改善，掉包率降低了近ｌＯ个百分点。 特别通过光纤信道对变电站终端升级时，掉包率为０。 ５ 结语 本文介绍了一种用电信息采集终端软件升级平台，重点阐 述了升级规约和软件平台的设计和实现。该平台通过统一升级 接口和实现断点续传功能，批量下发升级文件，不仅提高了升级 效率，而且解决数据包丢失导致升级失败的问题。同时通过统 一接口管理和安全性控制，避免信道来回切换带来的安全隐患， 对提高采集系统的可靠性和安全性具有重要的意义。 参考文献 【１ Ｊ Ｓｍｉｔｈ Ｈ Ｌ．ＤＡ ＤＳＭ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ—Ａｎ Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ ａｕｔｏ—ｍａ— ｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｍａｎｄ ｓｉｄｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｆｕｔｕｒｅ ｔｒｅｎｄｓ ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｃｏｍｐｕｔ Ａｐｐｌ Ｐｏｗｅｒ，１９９４，７（４）：２３—２５． １２］ＳｈｏｒｔＪ Ａ，Ｉｎｆｉｅｌｄ Ｄ Ｇ，Ｆｒｅｒｉｓ Ｌ Ｌ．Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｒｉｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｔｈｒｏｕｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｄｅｍａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｌ Ｊ １．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓ— ｔｅｒｎｓ，２００７，２２（３）：１２８４—１２９３． ［３］胡俊，沈利华，宋燕敏，等．电力市场技术支持系统主站的三层体系 方案闭［Ｊ］．电力系统自动化，２００４，２８（２）：１７—２０． ［４］范莹，须德，郝雪峰．Ｃ／Ｓ和Ｂ／Ｓ模式相结合的ＩＴＳ数据再获得系 统设计与实现［Ｊ］．计算机工程与应用，２００４，４１（３５）：２０８—２１０． ［５］肖江文，廖幼文．Ｃ／Ｓ结构下客户端软件自动升级的方法研究［Ｊ］． 计算机工程与应用，２００５，４１（３５）：９５—９７． ［６］Ｑ／ＧＤＷ ３７６．１—２０ｏ９．电力用户用电信息采集系统通信协议［ｓ］． 北京：国家电网公司，２００９． ［７］王学虎，王少荣．电力系统设备远程程序升级解决方案［Ｊ］．电气 应用，２００７，２６（７）：３９—４２． ［８］许文杰，丁志刚，张泉．基于ＡＲＭ处理器的ＩＡＰ设计及应用［Ｊ］． 计算机应用与软件，２００９，２６（３）：６８—７Ｏ． （上接第３１４页） ［７］王雷，陈归，金茂忠．基于约束分析与模型检测的代码安全漏洞检 测方法研究［Ｊ］．计算机研究与发展，２０１１，４８（９）：１６５９—１６６６． ［８］王雅文，姚欣洪，官云战，等．一种基于代码静态分析的缓冲区溢出 监测算法［Ｊ］．计算机研究与发展，２０１２，４９（４）：８３９—８４５． ［９］Ｍａｈｍｏｏｄ Ｒ，Ｅｓｆａｈａｎｉ Ｎ，ｅｔ ａ１．Ａ ｗｈｉｔｅｂｏｘ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｓｅ－ ｃｕｆｉｔｙ ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ Ａｎｄｒｏｉｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｃｌｏｕｄ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ６ｔｈ Ｉｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌ 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