【毕业学位论文】（Word原稿）基于Wince系统下的电力收费系统的设计与实现-软件工程

职业型硕士博士（打印时删除） 硕士学位论文 （专业学位） 基于 统下的电力收费 系统的设计与实现 姓 名：李 威 学 号： 1021170258 所在院系：软件学院 职业类型： 专业领域：软件工程 指导教师：何宗键 副指导教师：陈栋 二 一 三 年 三 月 A in 2013 2013 2010 2013 1021170258 on 基 基基于李李威 同同济大学 55 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 年 月 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中 以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 年 月 日同济大学硕士学位论文摘要 摘 要 目前供电企业提供了营业厅柜台、银电联网实时缴费、自助售电服务等缴费方式，但这些缴费方式存在一定的局限性，其中营业厅柜台收费存在营业厅数量少，居民受距离和工作时间限制，缴费不方便；电力联网缴费存在供电部门对电费统一管理，电费在电力的沉淀资金减少，并没有支付业务费用，电 力代收电费积极性不高；自助售电服务是一种新型的服务手段，也存在着安装地点、装修、通信、维护量大、单点投资较高的缺点。 随着互联网络和计算机技术的飞速发展，广大电力客户对供电企业提出的服务需求也在逐步提高，迫切希望供电企业不断更新服务方式，丰富服务手段，为客户提供更多、更快捷的服务方式。本文提出的在线移动 时缴费模式实现了电费营业网点进社区、进超市、进农村的目标，不受时间和空间的限制，创新了缴费服务手段，切实解决了客户缴费难问题。 本课题便是基于嵌入式领域的研究，基于嵌入式的平台，选用适当的软硬件设备 和恰当的操作系统进行课题的研究与实现。研究并开发基于嵌入式基础上设计的。本设计中使用 系统，将该系统嵌入到嵌入式硬件设备中。在 #语言进行系统开发。 目前国内在电力领域使用嵌入式设备将收取电费动化上属于起步阶段，尤其是在本论文设计中采用了 统更是目前各种移动终端系统中的特色。有着重要的参考和应用价值。 关键词： 电费代收；移动设备； C#；无线通信 of is a of by of is of in of of of is a is of of of of of s is to to OS to a of is on of on of of on on in In we c # of in be on is in in of is in C #; 济大学硕士学位论文目录 目录 第 1 章 绪论 . - 题依据 . - 国内外发展背景 . - 外嵌入式终端收取电费系统的 发展 . - 内收取电费的发展与不足 . - 本论文研究内容及其章节安排 . - 小结 . - 第 2 章 相关技术基础与关键技术分析 . - 嵌入式 . - 概述 . - 特点 . - . - 嵌入式操作系统 . - . - . - .开发工具 .0 - 同济大学硕士学位论文目录 T.0 - S&C#.0 - 入式数据库 . 数据库简介 .1 - 据库移植 .1 - 动的开发 .2 - 从驱动加载方式来区分 .2 - 从驱动程序层次上分类 .3 - .3 - .4 - 3G 的使用 . 3 章 需求分析 .统设计原则 .统功能需求分析 . 硬件需求分析 . 软件需求分析 . 通信需求分析 .系统非功能需求分析 .系统 接口及数据需求 . 4 章 系统设计 .件设计 .件功能设计 .统的开发 .据库设计 .口通信下的嵌入式打印机 .5 - 同济大学硕士学位论文目录 第 5 章 系统实现 .9 - 于便携式电费系统的 发环境的搭建 .9 - 所需安装软件 .9 - 所用磁盘空间 .9 - 安装顺序 .统的定制 .1 - 统模拟器开发 .3 - 录模块 .5 - 络模块 .7 - 统查询设计 .统收费设计 .络安全 .统接口设计 .6 - 章小结 .6 - 第 6 章 系统测试 .似调 式 .场测试 .试报告 .结 . 7 章 结论 .谢 .考文献 .人简历、在读期间发表的学术论文与研究成果 .济大学硕士学位论文目录 基于 统下的电力收费系统的设计与实现 - 1 - 第 1 章 绪论 题依据 电力作为一种特殊 的 商品，在消费上具有先消费后付款的赊销性和 产品的易失性，从而决定了供电企业的电费回收策略从营销思想、营销组织到营销措施都应有别于其它行业。 同时 电费回收作为供电企业效益的最后环节，也是保证效益得以实现的最重要的环节，国家电网公司也对各级供电企业电费回收率提出了明确的管理指标。 各级供电企业的领导对电费回收都极其重视，也积极的采取政策手段、科技手段保障电费的及时全额回收。与此同时电费回收方式在很大程度上决定了电力客户对供电企业服务质量的评价，在构建社会主义和谐社会的背景下，在全供电行业争创一流供电企业的前提下，如何在符合国家相关法规政策的前提下，调整企 业内部电费回收管理制度，采用先进的科技手段完成收费，达到电费及时全额回收，提高客户满意度的问题摆上了管理者的案头。 便携式收费终端就是在这个时机产生和发展起来的，通过便携式收费终端以及相配套的电力管理缴费系统保证电力收费的多种需求。便携式收费终端属于嵌入式设备，既包括硬件组成也包括软件程序，属于硬件与软件的结合。 从计算机技术的角度看，移动式便携式终端是一种能工作在恶劣环境、具有较高防尘性、防电性与抗震性的专用计算机。由于传统上移动式便携式终端只用作销售终端，在计算机排列中，它是一种低档机。然而，根据我们对 48 种有代表性的品牌移动式便携式终端机的技术分析，发现在高端移动式便携式终端机中这种情况正在发生改变。 中高档移动式便携式终端机的操作平台也多是开放式的，一般都能使用多种操作系统，包括不同版本的 。从统计数字来看， 取得一定的市场份额，据 询公司 2011 年 11 月 10 日公布的报告， 装机量比前一年增加了 44%， 加了 80%。 本课题研究目的就是针对于目前国家电网公司大力发展的电费社会化代收，提出一种基于 便携式缴费终端 的社会化代收方案，采用嵌入式 技术并且从定制系统到程序研发完成一整套的社会化电费代收方案。 第 1 章 绪论 基于 统下的电力收费系统的设计与实现 - 2 - 论文方案的实施可以全面推行农村电费 “社会化代缴 ”模式后，该局精减了户管电工，降低了农电成本支出，提高了户管电工的待遇，使其全身心投入到降损、抓安全、抓农电设施维护等工作中去。同时，电费抄与收完全分离，避免了农村电费被挪用以及 “人情电、关系电、权力电 ” 的问题，确保了电费及时上缴结零。 国内外发展背景 外嵌入式终端收取电费系统的发展 随着几十年的发展尤其是最近十年嵌入式技术的突飞猛进、迅猛发展，使得移动式终端机在众多领域上有 了广泛的应用。在法国一家专门生产条码型移动终端机设备的全球企业对外宣称，该公司在近十年世界上的销售量总数超过 15 万台。其所涉及的行业不但有电力、交通行业的大型企业，同时也还包括保洁、亚马逊和家乐福这些零售行业，这些终端机可以为用户及时了解库存及销售、盈利的情况、并且始终保持产品销售的充足供应，也采用了移动终端机进行库存和销售的管理。 美国使用移动便携式终端设备进行电费收取已经成为各州的普遍行为。 几年来北美移动式便携式终端市场的增长率为 8%，总额达到 60 亿美元。美国 询公司预 测 2011 年全球移动式便携式终端市场的增长率为15%。 从移动式便携式终端硬件生产商队伍的不断扩大也可以从另一侧面看到移动式便携式终端市场的迅速发展。目前，对移动式便携式终端全球市场具有一定影响力的移动式便携式终端生产商已超过 200 家，主要分布在欧洲、美国、澳洲与日本。其中包括 士通、 管一些小公司陆续推出一些新的技术，但从数量上看，收取电费使用的移动式便携式终端仍然被几家大公司垄断。湖西集团的调查结果表 明 ，美国电力公司使用的移动式便携式终端主要是 富士通的产品， 占 7%与 4%，其他公司的产品占 18%。 在 2012 年世界消费品与零售业大会上，专家们普遍认为近三年内全球大部分的移动式便携式终端机将升级。 内收取电费的发展与不足 基于 统下的电力收费系统的设计与实现 - 3 - 电费收缴工作一直是电利营销的重要工作。当前供电公司采用的主要缴费方式有如下四种： （ 1） 用电户到供电公司营业厅缴纳电费 随着城市规模的扩大和居民工作、生活节奏的改变， 电力缴费需求越来越大，但是电力缴费的 营业厅总体数量太少，覆盖人群有限成 为制约居民电费服务的瓶颈，居民用户受距离和工作时间限制，交纳电费十分不便。虽然营业厅数量较少的问题，可以通过建设新营业厅得到缓解；但场地、设备资金的投入和人力、管理成本的增加，注定这不是解决电费收费问题最科学和行之有效的解决方案。另外营业厅模式主要用于城市、城镇地区，对于广大农村地区用户则大部分不具备到营业厅缴费的条件。 （ 2） 电力代扣缴纳电费 通过与电力开展合作，实现电费缴纳联网模式，用户通过电力自动划扣缴纳电费。一些用户，特别是离退休的用户、经济收入不高的用户，对电力自动划扣等存在的顾虑，对营销自动 划扣方式不太接受。他们希望能够自己实施缴费的过程。而不是通过计算机系统自动实现。另外，由于电力自动划扣需要用户到电力开户并办理电力自动划拨业务，同时需要账户里面有预存资金。该模式在城市用的比较多，在农村地区很少使用。 （ 3）电工入户收取电费 该模式主要存在于广大的农村市场，由于广大农村到营业厅、电力缴费不方便，所以由农村电工或抄表工代收农民电费，再由电工统一到供电公司进行结算。该种模式不仅工作量大，同时农村用户的利益也不能很好的保障。但是由于没有其他更好的模式，所以通过抄表工代收电费还是在广大农村普遍使用 。 由此可见，传统的缴费方式都存在着一定的局限性和服务缺陷，降低了广大用户对供电公司的服务满意度，严重影响企业形象。 随着 “一户一表、智能电表 ”工程的实施、城市化进程的推进，用电户数量还将持续增加。随着经济、科学技术不断发展，人民生活节奏加快，生活电平进入信息化时代。传统的电费缴费已经跟不上时代的发展和工作的需要。 综上所述，供电公司迫切需要扩展新的缴费方式，提高工作效率，让用户缴费变得轻松方便，提高用户满意度，提升企业形象。 便携式移动电费收取系统方案是通过 讯网络覆盖范围内的电费充值端 、部署在供电部门的电费空中充主站系统与电力营销系统进行数据交换，实现电费查询、电费缴费等业务的信息化处理。 基于 统下的电力收费系统的设计与实现 - 4 - 本系统缴费模式以 “电费营业网点进社区 ”的方式实现不受空间和时间限制的电费缴费模式，用户在家门口、社区里、村子里便能实现轻松缴费，下班后也可以缴费。该模式通过解决广大用户缴费难的问题，提高电费回收率，使供电公司解决了电费收费难的老问题，更好地服务于广大用户。 本论文研究内容及其章节安排 便携式移动电费收取系统方案是结合 通信 技术、网络技术、嵌入式技术等于一体，面向电费缴费业务的解决方案。便携 式移动电费收取系统主要有三部分组成：部署于代办点的便携式电费收取终端；部署于供电公司的电费主站和负责通信部分的前置机部分。 该方案在采用发展电费代办点的模式，在每个代办点部署电费空中充值终端，电费代办户到供电公司预存一定金额，用户缴费给代办户，代办户利用电费空中充值终端从代办户客户编号帐户里划拨缴费金额到缴费用户客户编号帐户，从而实现电费缴费业务，用户操作简单、快捷。 在论文设计主要是在嵌入式基础上进行研发设计。我们使用 系统，将该系统嵌入到嵌入式硬件设备中。 一个多平台、多任务、多 线程、可裁减的 32 位嵌入式实时性的操作系统，具有强大的通信能力和出色的用户界面，在内存管理方面要比其它 作系统更节约物理内存和虚拟地址空间，其多线程、多任务、全优先的操作系统环境是专门针对有限的系统资源而设计的。这种模块化设计使嵌入式系统开发者和应用开发者能够定做各种产品，例如家用电器，专门的工业控制和嵌入式通信设备。 持各种硬件外围设备及网络系统，包括键盘、鼠标设备、串行端口、以太网连接器、调制解调器、通用串行总线 （ 备、音频设备、并行端口、打印设备及存储设备等。 在 统下我们选择 C#语言进行系统开发 。 C#语言 是微软公司发布的一种面向对象的、运行于 上的高级程序设计语言。并定于在微软职业开发者论坛（ 登台亮相。 在论文中阐述设计的移动终端设备中使用了 据库； 是一款轻型的数据库，是遵守 关联式数据库管理系统，它的设计目标是嵌入式的，而且目前已经在很多嵌入式产品中使用了它，它占用资源非常的低，在嵌入式设备中，可能只需要几百 K 的内存就够了。它能够支持 等主流的操作系统 ，同时能够跟很多程序语言相结合，比如 C#、 统下的电力收费系统的设计与实现 - 5 - 等，还有 口，同样比起 两款开源世界著名的数据库管理系统来讲， 其 处理速度比他们都快。 综上本论文研究主要内容主要涉及到硬件、软件和网络三大方面。其中硬件方面主要使用三星 片作为系统的 同时使用串口技术连接 控制嵌入式微型打印机。软件方面使用 裁 嵌入式程序使用 C#进行设计与开发。本论文所研究的嵌入式设备使用据库。网 络方面主要阐述在 3G 技术下使用移动的 络进行嵌入式终端设备和远端服务器的连接。 目前国内在收取电费领域使用嵌入式设备将收电费移动化上属于起步阶段，尤其是在本论文设计中采用了 统更是目前各种移动收费终端系统中的特色。有着重要的参考和应用价值。 进度计划： 第一阶段了解收取电费行业的发展和目前电费收取的不足和改进方法。 第二阶段提出 “便携式移动电费收取系统 ”系统的大体框架，进行可行性论证。 第三阶段搜集相应资料，并请教相关领域人员。 第四阶段对整个系统框架进行改进和完善。 第五阶段进行硬件平台 的搭建。 第六阶段进行系统的定制并进行应用程序的开发。 第七阶段进行系统调试 第八阶段到现场进行测试使用。 第九阶段就试用过程中发现的问题进行汇总提出解决方案。 小结 本章首先介绍了电费 收取 的发展并且据此提出本文的选题依据，然后就所要研究的移动终端设备及基于移动终端设备上的 电费收取 系统的国内外发展进行了介绍和对比，分析出目前国内电费收取中存在的不足。根据得出的结论制定出本论文的研究路线和研究方向。 论文的章节安排如下： 第 1 章绪论，总体介绍便携式移动电费收取系统的选题依据、国内外发展情况和本文的研 究路线方向。 基于 统下的电力收费系统的设计与实现 - 6 - 第 2 章是相关技术介绍，对嵌入式的介绍及嵌入式技术中运用到的各种技术的介绍，作为论文设计的理论基础，并对设计中使用到的关键技术进行分析研究。 第 3 章是对本设计中的操作系统进行设计开发、定制出适当合理的 统。 第 4 章是进行系统的具体开发。 第 5 章是 系统的详细设计主要设计系统等 。 第 6 章是系统测试针对系统的软件硬件和网络进行现场测试以及压力测试，保证系统的安全稳定。 第 7 章是系统的总结，对系统进行总结和展望。 基于 统下的电力收费系统的设计与实现 - 7 - 第 2 章 相关技术基础与关键技术分析 嵌入式 概述 嵌入式系统的定义 是 “用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置 ”。可以这样认为，嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在 的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。 特点 从硬件上，将基于 处围器件，整合到 片内部，比如早期基于系结构下 的计算机， 是有运算器和累加器的功能，一切芯片要 靠 外部桥路来扩展实现， 像 串口之类的都是靠外部的 16 的串口控制器芯片实现，而目前的这种串口控制器芯片早已集成到 部，还有 有显卡，而多数嵌入式处理器都带有 制器，但其种意义上就相当于显卡。比较高端的 构下的 络处理器 部集成 制器（可配成支持 4个 设备或配成自身为 设备）；还集成 3 个 络处理器引擎，其中两个对应于两个 址，可用于网关交换用，而另外一个 络处理器引擎支持 要外面再加个 片即可以实现 网功能。 列最高主频可以达到 持 2G 内存， 1G10 或 10G1 的以太网口或 列应该是目标基于 系结构下由 行整合后成 从软件上 讲 ，就是在定制操作系统内核里将应用一并选入，编译后将内核下载到 。而在定制操作系统内核时所选择的应用程序组件就完成了软件的“ 嵌入 ”，比如 内核定制时，会有相应选择，其中就是 选择，如果我们选择了，在 动后，就可以在界面中找到这些东西，如果是以前 的 作系统，多半的东西都需要我们 重 新再装。 而把软件内核或应用文件系统等东西烧到嵌入式系统硬件平台中的 就实现了一个真正的 “嵌入 ”。 第 2 章 相关技术基础与关键技术分析 基于 统下的电力收费系统的设计与实现 - 8 - 片 微处理器行业的一家知名企业，该企业设计了大量高性能、廉价、耗能低的 理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和能耗省，适用于多种领域，比如嵌入控制、消费 /教 育类多媒体、移动式应用等。 图 架 嵌入式操作系统 嵌入式系统是一种 “完全嵌入到受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统 ”。 嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件，它是嵌入式系统的重要组成部分。嵌入时操作系统具有通用操作系统的基本特点，能够有效管理复杂的系统资源，并且把硬件虚拟化。常见的通用型嵌入式操作系统有 。 乘法器 指令 解码 地址 自增器 :0 PB :0 桶形 移位器 32 位 数据 寄存器 读数据 寄存器 地址寄存器 寄存器 A31:0 控制 逻辑 码站 指令 解码 C A B u s B B u s 基于 统下的电力收费系统的设计与实现 - 9 - 一套免费使用和自由传播的类 作系统，它主要用于基于 列 计算机上。这个系统是由全世界各地的成千上万的程序员设计和实现的。其目的是建立不受任何商品化软件的版权制约的、全世界都能自由使用的 容产品。 出现，最早开始于一位名叫 计算机业余爱好者，当时他是芬兰赫尔辛基大学的学生。他的目的是想设计一个代替 由一位名叫 计算机教授编写的一个操作系统示教程序）的操作系统，这 个操作系统可用于 386、 486 或奔腾处理器的个人计算机上，并且具有 作系统的全部功能，因而开始了 形的设计。 于 供核心系统服务，例如：安全、内存管理、进程管理、网络堆栈、驱动模型。 作为硬件和软件之间的抽象层，它隐藏具体硬件细节而为上层提供统一的服务。 如果你学过计算机网络知道 M，就会知道分层的好处就是使用下层提供的服务而为上层提供统一的服务，屏蔽本层及以下层的差异，当本层及以下层发生了 变化不会影响到上层。也就是说各层各尽其职，各层提供固定的 专业点可以说是高内聚、低耦合。 如果你只是做应用开发，就不需要深入了解 。 含一个核心库的集合，提供大部分在 程语言核心类库中可用的功能。每一个 用程序是 拟机中的实例，运行在他们自己的进程中。 拟机设计成，在一个设备可以高效地运行多个虚拟机。 式是专为 计的一种压缩格式，适合内存和处理器速度有限的系统。 大多数虚拟机包括 是基于栈的，而 种架构各有优劣，一般而言，基于栈的机器需要更多指令，而基于寄存器的机器指令更大 一套工具，可以将 换成 式。一个 件通常会有多个。 于 时必须进行最佳化，会使文件大小增加 1，以 尾。 拟机依赖于 核提供基本功能，如线程和底层内存管理。 基于 统下的电力收费系统的设计与实现 - 10 - 一个多平台、多任务、多线程、可裁减的 32 位嵌入式实时性的操作系统，具有强大的通信能力和出色的用户界面，在内存管理方面要比其它 多线程、多任务、全优先的操作系统环境是专门针对有限的系统资源而设计的。这种模块化设计使嵌入式系统开发者和应用开发者能够定做各种产品，例如家用电器，专门的工业控制和嵌入式通信设备。 持各种硬件外围设备及网络系统，包括键盘、鼠标设备、串行端口、以太网连接器、调制解调器、通用串行总线 (备、音频设备、并行端口、打 印设备及存储设备等。它的基于 用程序编程接口（ 使得 C 机上其它 作系统可以完成的所有工作。 “个名字的来源己无准确历史档案可查。但是微软内部的人员普遍认为 的 C 代表了消费类（ 袖珍（ 通讯能力（ 伴侣（ 的 E 代表了电子产品（ 开发工具 T 一个跨平台的 C+ 图形用户界面库，由挪威 司出品，目前包括 基于 速开发工具 际化工具 部分 持所有 统，当然也包括 支持 8 平台。 S&C# C#是微软公司发布的一种面向对象的、运行于 上的高级程序设计语言。并定于在微软职业开发者论坛（ 登台亮相。 C#是微软公司研究员 最新成果。 C#看起来与 着惊人的相似；它包括了如单一继承、接口、与 乎同样的语法和编译成中间代码再运行的过程。但是 C#与 着明显的不同，它借鉴了 一个特点，与 件对象模型）是直接集成的，而且它是微软公司 络框架的主角。 基于 统下的电力收费系统的设计与实现 - 11 - 嵌入式数据库 据库简介 D. C#语言编写的开源嵌入式数据库引擎。它是完全独立的，不具有外部依赖性。它是作为 的一个选项引的，构 建在 5 中。 持多数 准，可以在所有主要的操作系统上运行，并且支持大多数计算机语言。 非常健壮。其创建者保守地估计 以处理每天负担多达 10000 次点击率的 点，并且 时候可以处理 10 倍于上述数字的负载。 准的支持包括索引、限制、触发和查看。 支持外键限制，但支持原子的、一致的、独立和持久 (的事务（后面会提供有关 更多信息）。 这意味着 事务是原子的，因为它们要么完全执行，要么根本不执行。事务也是一致的，因为在不一致的状态中，该数据库从未被保留。事务还是独立的，所以，如果在同一时间在同一数据库上有两个执行操作的事务，那么这两个事务是互不干扰的。而且事务 具有 持久性，所以，该数据库能够在崩溃和断电时幸免于难，不会丢失数据或损坏。 过数据库级上的独占性和共享锁定来实现独立事务处理。这意味着当多个