摘  要： 就當前階梯電價的試行，針對基于GPRS進行數據傳輸的分布式系統終端設備的功能升級提出了一種行之有效的設計方法。在傳統數據通信協議的基礎上加入B/S架構的設計思想，并指出減少數據流量和增加可靠性的具體方法，提高了系統的應用價值。
關鍵詞： 階梯電價；收費終端；分布式系統；GPRS；IE

    近年來，國家電網公司大力開拓農村電力市場。新一輪農網改造升級工作的啟動及走收的全面取消，為便攜式移動收費終端設備營造了廣泛的應用空間。國家發改委有關負責人表示，截至目前，全國除西藏和新疆以外的29個省(區、市)已經召開了居民階梯電價聽證會。各地價格主管部門認真研究了聽證會參加人提出的意見和建議，在此基礎上進一步修改和完善了實施方案，并于2012年6月中旬陸續出臺，自7月1日起開始在全國全面試行居民階梯電價改革方案。全新電費計算方式的制定勢必對電力移動收費終端提出新的功能需求，即電力移動收費終端的軟件系統或者資源文件要及時進行更新，以提升終端性能，進而滿足收費系統業務需求。
    針對電力移動收費終端系統對穩定性和可靠性的需求，嵌入式系統成為首選。目前，嵌入式設備軟件更新有兩種方式：一種是在本地使用PC機，通過串口(或者網口)將軟件下載到設備中，完成軟件系統的升級；另一種則是利用網絡進行在線升級。前一種方式只能在本地進行軟件升級操作，不便于批量更新，較適合于實驗室調試使用及設備小批量生產時使用，而后一種方式可以通過網絡進行在線終端的批量升級。但實際上，許多終端設備并沒有集成在線升級功能，即終端的功能升級是不可能實現的。因此努力尋求一種方法，在不對終端進行任何改變的情況下就能通過某種方式來升級終端功能，將不可能變為可能。
1 策略設計
    信息由許多字節組成，一個或多個字節組成一個信息單元，定義一個名稱，表達確定的含義。為了保證信息能在平臺和終端之間正確無誤地傳輸，可采用事先約定的方式，將信息按照一定的結構組織起來。表1、表2給出了信息的結構。

    信息的組成也可采用一種簡單、通用的超文本標記語言，如HTML語言、XML語言等。HTML文本是由HTML命令組成的描述性文本，HTML命令可以說明文字、 圖形、動畫、聲音、表格、鏈接等。HTML文檔制作不是很復雜，且功能強大，支持不同數據格式的文件嵌入。
    采用表1或者表2所述的格式組織信息格式，如果終端沒有在線升級功能，那么已經發售給客戶使用的終端要想完成功能升級，只能把終端寄回廠家，或找廠家工作人員到客戶使用地使用PC機通過串口(或者網口)將軟件下載到終端。若采用B/S架構設計終端和平臺，且采用GPRS進行數據交互時，數據傳輸將是一個刺手的問題（采用有線方式時可以不考慮）[1]。綜合考慮以上各因素，提出一種在不對終端固化軟件進行任何改動的情況下完成終端功能升級的策略。在實現過程中融入了瘦客戶端和B/S架構的設計思想，即在傳統通信協議的基礎上加入HTML語言，這樣可在稍許增加或者不增加數據流量的情況下，即可使終端適應新的業務需要。

2 具體實施
    分布式電力移動收費系統中的數據交互采用終端請求、平臺應答的方式進行。在YD/T 1363.3-2005固定通信協議的基礎上添加HTML或XML通信協議，即將HTML或XML部分作為固定式通信協議INFO中的一個或者幾個字段。在發送端發送HTML或XML格式的數據字段；在接收端按固定協議的格式進行數據驗證和解析[2]，解析出來的各獨立數據字段就是HTML或XML標準語言。為適應系統發展的需求變化，保證系統建設具有良好的獨立性、規范性、兼容性、靈活性、開放性和擴展性，具體的包含關系如圖1所示。

2.1 數據鏈路結構
    分布式電力移動收費系統數據中心采用具有內網的固定IP+APN專線。數據中心申請APN業務，通過一條2 Mb/s的APN專線接入通信運營商GPRS網絡，雙方互聯路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接。通信服務商為供電公司數據中心分配專用的APN，其他任何單位和個人不得申請接入該APN，用于GPRS專網的SIM卡僅開通該專用APN，限制其他功能使用。收費終端和數據中心服務器平臺之間采用端到端的數據交互。對交互數據進行CRC16校驗、3DES加密及ZIP壓縮，避免信息在整個傳輸過程中發生泄露，同時也節省數據流量。雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾，因此數據中心和終端之間建立起VPN專線通道。在專線組網方式下，繳費信息在GPRS內網中傳輸，無需經過外部公網，因此延時較小，安全性和穩定性得到雙重保證。具體的鏈路連接關系如圖2所示。

2.2 收費終端裝置
    電力移動繳費終端是融通信技術、網絡技術、計算機應用技術、電子技術于一體，面向供電企業電費繳費業務而設計的一種便攜式可移動收費網點。電力繳費終端可部署在電力代辦點，與供電公司的SG186系統的繳費系統進行實時數據交互，實現電費繳費、電費查詢等業務的信息化處理。電力移動繳費終端裝置采用三星公司的微控制器S3C6410作為硬件平臺，采用微軟公司的嵌入式操作系統WinCE6.0R3為軟件平臺，并針對打印機、讀卡器、鍵盤和GPRS模塊開發相應的中間件來支持應用軟件的運行[3]。終端裝置的模塊化結構如圖3所示。

2.3 功能升級
    在繳費過程中，終端要為客戶打印票據及查詢欠費信息。
    (1)電費信息查詢。對查詢回來的數據進行SOI、VER、CS和EOI常規校驗，如有任何一項發生錯誤，均返回對應的失敗提示信息給對方。確認以上各數據無誤后，進行相應的3DES解密，對解密后的數據進行CRC16校驗，如有錯誤或解密錯誤，將出錯信息返回給對方。本環節無誤后，對經過解析的數據進行字段檢索，檢索到相應的字段后便可進行數據字段提取，將提取出來的數據流送IE進行顯示。
    (2)電費發票或收據打印。針對需要打印的數據信息的傳輸，在結構上與“電費信息查詢”保持一致。所不同的是具體的數據字段內容不一樣，同一字段（如Printer表示打印數據）針對不同的打印機只是具體的字段數據內容不同而已。這樣就可以給終端配備任意符合客戶需求的打印機，或按照客戶需求設計打印票樣。
2.4 提高系統可靠性
    針對ADR到INFO的數據內容進行CRC16校驗，對VER之后包括CRC16在內的數據進行3DES加密，對加密后的數據流再采用累加和校驗。最終格式如圖4所示。

2.5 減少數據流量
    GPRS業務以數據流量計費，為了降低GPRS流量、縮短信息送達對方的時間，本系統的數據傳輸采用了ZIP壓縮算法。
    在國家電網實行階梯電價時，只要調整相應字段的HTML文檔或者模板即可實現功能升級。專家預測，在不久的將來峰/平/谷電價的階梯化也會提上議事日程，到那時終端的功能升級只需在平臺上修改報表和模板即可輕松實現，還可以滿足各供電公司的個性化需要。
    本文所談到的設計思想已在電力移動收費終端中得到使用，并在現場運行。據各現場人員反饋，系統功能調整方便，在速度、安全性和運營費用方面都達到了較理想的效果，完全可以滿足各供電公司個性化的需要。此外，由于瘦客戶端、B/S架構是當前主流的設計思想，本設計在其他行業或者設備上也有很好的推廣價值和廣闊的應用前景。
參考文獻
[1] 吳永，涂用軍.基于移動數據的LED顯示屏設計與仿真[J].電子技術應用，2009，35(11)：22-29.
[2] 李英明，閆志輝，周水斌，等.基于Lua腳本語言的嵌入式UART通信方案設計[J].單片機與嵌入式系統應用，2012(4)：29-32.
[3] 陳彩明，姚遠.一種手持式簡易型智能家居控制系統設計[J].單片機與嵌入式系統應用，2012(5)：53-55.