基于广域网的计量器具校验管理系统

　　为了加强对计量器具的监督和管理，加快计量器具自动化校验的进程，江苏省电力公司技术中心开发了基于广域网的计量器具校验管理系统（以下简称系统）。该系统运行于江苏省电力系统广域网，在江苏省电力计量工作中得到了广泛应用，并发挥出越来越重要的作用。系统承担了电力计量工作中相当一部分工作所需资料、数据的收集、加工、传递、存储等管理工作，将以前对物流的管理提高到现在对信息流的管理，从而对整个计量工作进行过程控制。并且系统还及时提供领导决策所需的多方面信息和现场实际情况。
　　
　　该软件可在Windows95／98／Me／2000／XP操作系统上运行。软件使用功能强大的大型数据库DB2，选用广泛使用的工业标准TCP／IP协议为网络的传输协议，并以IP协议屏蔽不同的媒体访问形式，为整个软件提供统一的开发、运行、维护和安全的接口。系统采用微软公司新一代开发语言VB.NET（VB7.0），对软件的内核进行了重新的构造和优化，并制定了统一及规范的接口标准，可满足不同用户的要求。同时还为软件的升级提供了极大的方便，为以后开发新版本软件的Web应用程序和XMLWeb服务奠定了很好的基础。
　　
　　1系统结构
　　
　　系统设计为模块化的多层结构，包括4个部分：计量器具校验管理系统、电测装置校验管理系统、校准／检测过程控制软件、关口表校验管理系统。计量器具校验管理系统包括：指示仪表自动校验、电能表自动校验、互感器自动校验、直流仪器自动校验、变送器自动校验、多功能数字表白动校验、数字功率表白动校验、热工仪表自动校验等8个子系统。电测装置校验管理系统包括：电能表装置校验管理、指示仪表装置校验管理及变送器装置校验管理3个子系统。各级用户包括的功能：计量管理专职模块、器具的校验管理模块、WEB浏览模块、装置的现场校验模块。其中，各用户对应的器具校验管理模块可根据实际情况不同而有所区别。
　　
　　从系统总体结构（见图1）中可看出，系统运行于江苏省电力系统广域网上，各级用户都可通过网络系统进行互通，在通过安全验证的情况下方便了各种报表的网上上报、信息的及时交换、各种数据的共享。　　2系统功能
　　
　　系统利用微机取代以往的人工处理数据及人工记录台账。参照计量器具的编码规范，系统可对所有送检的计量器具、计量装置进行自动编码，并将编码以条形码的形式打印出来，贴在器具面板上。器具在送检时，工作人员只需用条形码扫描器在面板上扫描一下，该器具的相应信息立即可从数据库中调出。因此，提高了登记效率和登记准确性，仪器收发管理员可从繁重的器具登记工作中解脱出来。
　　
　　由于在计量器具校验过程中，指示仪表、电能表、数字表、直流仪器等器具的校验标准表的选择各种各样，为此系统收集了国内外多种标准表的通讯规约，包容了驱动程序模式的通讯模块。
　　
　　在程控设备不多于2台的自动测试系统中，接口电路目前普遍采用RS232串形接口。但有部分标准表只有IEEE488口，没有RS232口。而目前大部分IEEE488卡无法支持32位系统。该系统选用的美国国家仪器仪表公司AT-GPIB／TNT（plugandplay）IEEE488卡，该卡全面支持32位系统，自带VB软件包，性能*，数据传输速度较普通卡快2～5倍。
　　
　　采用多媒体技术，在使用过程中对重要的环节给予声音提示，对误操作给予声音警告和帮助。编制了打印控件，此控件具有预览功能，可按任意比例打印和预览，可任意设置打印偏移量和页面格式，支持多种打印机。提供完整的使用教程，并具有在线帮助功能。可查询和打印与此系统相关的所有国家计量检定规程、部颁计量检定规程。可通过广域网和因特网远程查询设备校验数据和状态。
　　
　　3关键技术
　　
　　3.1具有条形码输出功能的计量打印控件
　　
　　在计量器具的管理中，很多计量部门都已采用条形码技术对器具进行管理，这是大势所趋。但大多数单位是通过购置专门的条形码打印机或者提供一个格式和所有器具的编号，外包给专门的制作单位去做。这两种情况都有一个共同的缺点，即无法同已有计量器具的数据库相连。采用系统内含具有条形码输出功能的打印控件之后，就可同广域网上的数据库相连接，直接获取其中的数据，并可随时更改需打印条形码的格式。
　　
　　由于计量工作量大、任务繁杂，尤其是要面对各种校准／检定证书的格式，每一个器具校验完毕之后，其数据量都非常大，如果手工制作这些报表非常繁琐，所以需要有一个方便易用的报表打印工具。在软件调研的过程中，有很多计量工作人员对现有的报表打印工具不满意，比如打印时位置不好调、线偏掉了、打印的证书大小也不能调、打印的内容无法预览等。有的虽可预览，但打印的和预览的不一致，并且有很多的单位希望能够利用现有的激光打印机打印出条形码，通过比较一些主流的打印控件之后，发现如果要解决这些问题只有开发出一个打印控件。
　　
　　该控件开发过程中，开发人员根据计量工作的需要，尽可能使该控件具有更多的功能，并使其可制作出复杂的计量表格。同时，使用了Microsoft公司的技术，使预览得到的效果在打印时真实再现。该控件有以下几个典型的方法和属性。
　　
　　（1）CellSize方法，在控件的内部定位一个坐标是使用XY坐标系，单位是Cell。Cell并不是固定值，它是一个可以由CellSize方法改变的值，即控件可毫无羁绊地以任意比例缩放打印。
　　
　　（2）PaintPicture方法，在控件内部还可把图片放在打印页面的任意地方，这样可解决很多单位需将单位标志放在本单位出具的检定证书上的要求。
　　
　　（3）OutputBarCodeOf39Ex方法，以输出条形码。虽然条形码问世不长，但是它编码方法却非常多。考虑到兼容性的问题，开发人员选用了zui为普及的一种编码方法—39扩展码。在程序内部定义了一个码字常数数组，因此在输出条形码时可以达到zui快的速度，并且条形码是与页面里的文字同步无间隙输出，可以使打印工作一步到位。
　　
　　（4）Orientation属性，可以动态的改变页面方向，其作用非同一般。如果在Word文档中制作表格，通常会根据不同的表格内容来设置表格的方向，这样就可能在一个文档内既有横向又有纵向的表格。因此在用控件制作表格时也有可能会遇到，这时将会用到它。
　　
　　（5）PreviewShow属性，设置是否预览。如果是一些经常性的工作，并且工作人员对软件的使用已经非常熟练，就可以跳过预览直接打印。
　　
　　通过这个控件可轻松打印出数据库中所有器具的清单和条形码，也可通过广域网远程打印证书和报表。
　　
　　3.2标准表、标准装置驱动程序的自主开发
　　
　　（1）系统定位
　　
　　目前，很多关于计量器具校验和管理方面的软件大多呈现两极分化的现象。一种以计量科研院所和供电企业为主开发的程序，他们着重于管理，由于对本单位的网络结构比较熟悉且考虑到联网运行的需要，因此具有一定的网络功能。另一种是以厂家为主开发的程序，出于商业目的对自动校验方面的功能日臻，然而受到自身条件的限制，无法进一步熟悉计量器具的管理和客户单位的网络结构，所以在管理和网络的功能上无法进一步提升。该系统开发人员，凭借自身的技术力量开发出的该软件能满足绝大多数计量器具管理要求，并具有网络功能。同时，开发人员认识到如不能在自动校验上有所突破，将停留在纯管理系统的层次，因此该系统将器具校验与器具管理两大功能融合为综合性的校验管理系统，弥补了其他程序在功能上的不足。
　　
　　（2）计量设备驱动概念的提出
　　
　　计量战线上的校验工作人员，一直以来需跟各种各样的表计和校验装置打交道。由于计量工作的特殊
　　
　　性，每一位工作人员都会与不同的器具类型接触，而每一种器具的校验方法和检定装置各不相同。现在很多校验装置都可程控，而且几乎每个厂家都开发了基于自己校验装置的校验程序，但对于校验人员又增加了一种负担，就是要学习和熟记每个厂家的校验程序，特别是对需要经常在不同的校验装置之间切换的用户，必须特别注意每个厂家程序之间的不同之处。
　　
　　从技术上分析，每个厂家的程序，对于数据的共享、统一管理、统计、更新都非常不方便。不仅如此，对于程序内部的误差计算、校验规程使用的都不可能一样，而且由于计量工作的特殊性，通常都要控制一个源和一个以上的标准器，见图2说明。　　
　　如何让所有的设备统一起来，工作人员只要学习一种校验程序就可使用所有厂家的校验装置和标准器，更换设备就像更换打印机那样简单。该系统就不需要因客户所用设备的更换而更改主程序，就可实现远程调试和远程更新，充分利用广域网带来的无限便利。
　　
　　该系统创造性地提出计量设备的驱动概念。驱动就是把每一种设备（包括程控源和标准表）的通讯模块打包成一个独立的程序，然后通过与校验主程序建立DDE数据通道进行数据传输，这种提法在国内尚处于水平。
　　
　　3.3计量设备驱动的理论基础
　　
　　Windows的DDE机制基于Windows的消息机制。两个Windows应用程序通过相互之间传递DDE消息进行DDE会话，从而完成数据的请求、应答、传输。这两个应用程序分别称为服务器和客户。服务器是数据的提供者，客户是数据的请求和接受者。
　　
　　DDE会话由客户程序启动。客户程序把一条消息（WM-DDE-INITIATE）传播给当前运行的所有Windows程序。这条消息指明了客户程序所需要的一般数据（应用程序、主题）。拥有这些数据的DDE服务器可以响应这条被传播的消息，此时DDE会话即开始。由于在每个主题中DDE服务器可以支持一个或多个数据项，所以在客户请求数据时，应同时指明应用程序名、主题名和项目名。应用程序、主题、项目是DDE中3个zui基本的概念。如图3所示，校验管理系统就是一个DDEServer，校验子程序则是客户程序。校验子程序向系统提出所需设备驱动程序名称，系统则反馈回所需设备的驱动程序（通信规约）。
　　3.4计量设备驱动的设置
　　
　　设置计量设备驱动的界面非常简单，点击“安装驱动程序”之后会弹出一个选择文件的对话框，告诉程序要安装的驱动程序在哪里，然后选中该程序即可。如果不再使用该驱动程序，选中该程序点击“删除驱动程序”即可。设置完毕点“关闭”按钮，按照程序的提示重新启动程序后，点击相应的菜单就可以同对应的装置进行通讯，这样对于用户而言，只要学会校验程序就可以，以后无论是更换程控源还是标准表，都没有关系。安装界面如图4。　　
　　4结束语
　　
　　该系统已在江苏省电力系统的南京下关发电厂、新海发电厂、南京供电局等46家单位投入使用。经用户反馈，系统的投用降低了工作人员的工作强度、提高了工作效率、减少了管理的重复劳动，获得了良好的经济效益和社会效益。此项目获得2001年度江苏省电力公司科技进步一等奖、2002年中国电力科学技术三等奖、2002年江苏省科技进步三等奖。此项目作为一种高科技、率和高水平的应用软件，无论是其自身，还是所发挥的作用，都将在今后的江苏电力计量工作中做出其的贡献。