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这是一篇计算机软件工程专业的硕士毕业论文范文，主要研究了供电公司中的用电信息采集子系统的设计与实现。下面是论文的摘要和第一章“绪论”部分的内容，主要介绍了论文的研究背景和意义、国内外研究现状、研究内容、研究思路及论文结构等。

摘要

用电信息采集自动化是指通过各类智能电网设备、网络通信硬件以及数据通信技术，以自动化的方式将供电端的用电用户电能计量信息进行远程采集和存储，为电网运维人员提供用电信息分析和管理的功能支持。用电信息采集自动化是未来电力行业的重要发展趋势，同时能够提高电力企业的电网运维整体效率和管理水平。

本文对所在供电公司的用电信息采集子系统进行了详细设计和实现，通过对用电信息采集自动化的发展动态进行整理分析，介绍系统选择的Modbus通信技术和Java Web开发技术。在此基础上，通过考察分析系统开发的基本环境，提出系统所需实现的功能主要分为定时任务管理、采集质量管理、设备监测管理以及手动采集管理，并且简要说明了系统的性能需求。随后，本文对系统的功能设计工作进行阐述，介绍系统的基本设计原则以及后台通信结构体系的功能设计，同时对系统的各个功能模块以及后台数据库进行了详细设计分析，得到系统的总体技术方案与框架。按照用电信息采集子系统的技术方案设计，本文采用Java Web开发技术、嵌入式开发技术对系统的上层Web服务功能以及底层硬件通信功能进行了详细开发与实现，并且展示系统的运行效果。最后，本文对用电信息采集子系统进行了功能和性能测试，介绍系统的功能测试结果以及性能表现，对系统的运行效果进行分析。

用电信息采集子系统是所在供电公司智能电网建设工程中的重要组成，能够利用公司的智能电网建设成果，实现用电信息的自动远程采集管理，为电网运维人员提供便利的集成式管理功能，提高公司的电网运维水平，降低用电信息采集业务实施过程中的人力资源需求，提高整体工作效率。

关键词：智能电网    用电信息采集     Modbus技术     Java Web技术    嵌入式开发

1 绪论

1.1 研究背景

近年来，随着电力行业信息化的快速发展，尤其在智能电网快速普及应用的背景下，以智能电网以及终端用电采集设备为物理基础的远程用电信息采集成为国内各地供电公司用电信息采集业务的主要实施方式。因此，在供电公司的基础业务管理体系中，对于用电现场的运行监控以及数据自动化远程采集的需求快速增长，同时对于用电信息采集的技术要求标准也有了大幅提升。在目前国内的大多数地区，电力系统的电力能源生产、配点、输电、变电、用电等关键业务环节中，对于信息化管理工具和系统的需求比较迫切。

目前，国内的电力系统已经基本实现了传统机械式电表向智能电表的转变，各地的智能电表装表率逐年持续增加，在相当一部分地区已经实现了智能电表的供电区域全覆盖。在此背景下，用电信息的智能化、自动化远程采集具备了必要的底层硬件支持条件。如何利用智能电网的建设成果，在各地供电公司的供电区域内部，实现用电信息自动采集、自动远程抄表等问题，已经成为各地供电公司发展过程中面临的主要挑战之一。

通过在用电用户现场安装部署智能电表装置，能够实现实时用电信息的高精度监测与记录，同时能够完成用电数据的自动抄收、存储以及转发通信，对于传统的人工抄表业务而言，能够有效降低供电公司在用电信息采集业务实施过程中的人力开支和物力成本。同时，采用电力通信网络以及计算机软件技术、数据库技术等信息技术，构建自动化的用电信息采集业务管理平台工具，能够基于可视化的人机交互软件页面，为电网运维人员提供便利的、直观的、可靠的用电信息维护以及终端设备运行状态的维护管理等，从而有效提高电网现场硬件装置以及物理设备的可靠性。

用电信息自动化采集实施的核心技术基础包括了众多领域，其建设过程是一项非常复杂的系统性工程。用电信息自动化采集平台的实施，一方面能够提高整个电力系统的终端市场的业务管理和实施质量，更为重要的是能够为供电公司的整体业务自动化和信息化提供有效的管理工具支持。所在供电公司近年来已经完成了供电区域的智能电表装表任务。为了配合供电用电现场的物理架构，公司提出了研发用电信息采集应用平台的任务，在其中将用电终端现场的所有业务进行全面覆盖，为电网运维管理人员提供统一的、便捷的、可靠的用电信息管理工具。在本文研究工作中对其中的用电信息采集子系统进行了详细设计与实现，基于实际的项目研发参与经验，探讨电力行业中的用电用户信息采集的自动化和数字化问题，一方面能够为公司的智能电网建设提供保障，提高用电终端市场的整体服务效率，促进公司整体效益的提升；另一方面，本文的研究工作以及成果也可以为国内其他地区的供电企业提供用电信息自动化采集以及数字化管理的方案实施参考和借鉴。

1.2 研究现状综述

随着世界范围内城市化进程的快速推进以及电力能源需求的快速增加，当前各国在入户电表的装机量上也有了飞速提高，使得人工入户抄表的工作量负荷大大增加，而人工入户抄表管理工作的缺点也进一步凸显。具体到国内而言，我国在智能电表的远程抄表技术研究起源于本世纪初，在主要的研究过程中经历了如下3个发展阶段：

1. 上世纪90年代中期到本世纪初：在此阶段中国内的远程抄表系统主要采用了以电力线为介质的总线通信模式，但是由于技术比较落后，当时在电力系统中的抄表管理质量比较低，抄表数据中存在着比较明显的疏漏和偏差，数据通信过程的可靠性比较低。同时，数据的采用主要采用了机械式采样技术和脉冲式采样技术，在系统的整体架构以及通信协议等方面都比较简单，属于发展的早期阶段。

2. 本世纪初的前5年：在此阶段中的电力系统抄表技术逐渐转换为磁敏传感技术，数据的现场通信模式也逐步开始统一，逐步形成了以RS484和RS232为核心的总线通信模式。在此阶段中远程抄表系统在电磁兼容等关键技术中还没有得到有效进展，电表设备的定位与位置处理技术主要采用了位置识别技术，但是在机械加工和设备装配能力上与国外发达国家相比还存在着比较大的差距。

3. 最近10年：这一阶段中电力系统远程抄表系统的核心器件已经由磁敏技术转换为数码技术，同时逐渐出现了载波抄表、IC卡预付费抄表以及远程抄表等几种主要技术，但是从整体来看全国电力系统中还没有一套高度统一的技术标准，相关产品的类型和型号比较多，在上层系统方面系统的结构清晰度不高，使得整个抄表工作业务的中间环节过多，系统的业务处理能力和标准化都需要进一步提升。

随着计算机芯片技术的发展，智能电表仪表的发展速度也较快，国内的智能电表虽然和国际先进国家相比，还存在着一定的差距，但是也已经占据了国内市场的20%左右的份额。在上层应用系统的研究方面，国内产品还存在着产品类型比较混乱、应用率比较低以及研发工作投资后劲不足等问题，国内的上层应用系统市场基本由国外先进产品垄断。

1.3 研究内容

在本文的研究工作中主要对所在供电公司组织实施的用电信息采集子系统进行了详细设计与实现，其中的核心研究工作内容主要包括了相关的理论技术基础分析以及系统的技术方案研究分析两个方面，具体介绍如下：

1. 相关的理论技术基础分析

对用电信息采集管理信息化的国内外发展动态以及基本的通用业务管理流程进行整理与介绍，并按照用电信息采集子系统的实际研发工作，对其中涉及到的基础开发技术体系进行资料整理与介绍，主要的内容包括了软件设计的相关理论、现场数据通讯所用的Modbus通信技术、Java Web开发技术体系等方面，是论文研究工作过程中重要的理论和技术基础支持。

2. 系统的技术方案研究分析

该部分研究内容是本文研究工作的核心内容，主要针对用电信息采集子系统的需求分析工作、功能设计工作、功能实现与测试工作进行研究分析，按照该系统的实际软件项目研发流程，对各个工作阶段中的详细过程及成果进行结构化的分析与阐述，并最终得到该系统的整体技术解决方案与应用方案。

1.4 研究思路与框架

本文的研究结构包括如下章节：

1. 绪论。阐述用电信息采集子系统开发的工作背景，国内外在蓄电池组自动化监测方面的研究工作分析，以及论文工作的内容与章节安排等。

2. 系统开发技术。对用电信息采集子系统实际研发工作中相关的开发技术进行整理介绍，例如Modbus通讯技术、上层软件的相关开发技术等，是论文工作和系统研发的技术支持。

3. 系统需求分析。考察用电信息采集子系统应用的软硬件环境，根据业务框架分析系统功能定位，对系统的功能开发目标和非功能目标进行简要阐述，得到系统研发工作的需求框架。

4. 系统功能设计。对用电信息采集子系统进行详细的功能设计，从总体角度分析其硬件结构方案、通信模型方案、分布式网络结构方案、整体功能模型方案等，并对内部的功能模块进行划分和功能详细设计，考察系统后台数据库的具体方案和结构设计。

5. 系统功能实现与测试。对用电信息采集子系统进行功能开发和实现，按照实际的系统开发环境配置与部署，根据系统的功能方案及详细技术模型设计，进行编码实现和界面展示，并对系统进行测试分析，阐述系统测试结果表现。

6. 总结与展望。总结本论文的主要研究工作内容与成果，分析未来需要改进的地方，提出后续工作的方向。

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