基于GPRS和IE的分布式收費終端功能升級策略

宋慶國 ，李 慧 ，李學(xué)海 ，劉 敏

(1.石家莊信息工程職業(yè)學(xué)院，河北 石家莊050081；2.河北鑫恒翌科技有限公司，河北 石家莊050091；3.石家莊郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 石家莊050021)

近年來，國家電網(wǎng)公司大力開拓農(nóng)村電力市場。新一輪農(nóng)網(wǎng)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(shè)備營造了廣泛的應(yīng)用空間。國家發(fā)改委有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，截至目前，全國除西藏和新疆以外的29個省(區(qū)、市)已經(jīng)召開了居民階梯電價聽證會。各地價格主管部門認(rèn)真研究了聽證會參加人提出的意見和建議，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步修改和完善了實施方案，并于2012年6月中旬陸續(xù)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(tǒng)或者資源文件要及時進(jìn)行更新，以提升終端性能，進(jìn)而滿足收費系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求。

針對電力移動收費終端系統(tǒng)對穩(wěn)定性和可靠性的需求，嵌入式系統(tǒng)成為首選。目前，嵌入式設(shè)備軟件更新有兩種方式：一種是在本地使用PC機(jī)，通過串口(或者網(wǎng)口)將軟件下載到設(shè)備中，完成軟件系統(tǒng)的升級；另一種則是利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行在線升級。前一種方式只能在本地進(jìn)行軟件升級操作，不便于批量更新，較適合于實驗室調(diào)試使用及設(shè)備小批量生產(chǎn)時使用，而后一種方式可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行在線終端的批量升級。但實際上，許多終端設(shè)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(xiàn)的。因此努力尋求一種方法，在不對終端進(jìn)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?yōu)榭赡堋?/p>

1 策略設(shè)計

信息由許多字節(jié)組成，一個或多個字節(jié)組成一個信息單元，定義一個名稱，表達(dá)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(jié)構(gòu)組織起來。表1、表2給出了信息的結(jié)構(gòu)。

表1 GB/T 18657.1中的異步式傳輸幀格式

表2 YD/T 1363.3-2005中的信息結(jié)構(gòu)

信息的組成也可采用一種簡單、通用的超文本標(biāo)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(fù)雜，且功能強(qiáng)大，支持不同數(shù)據(jù)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(jīng)發(fā)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(jī)通過串口(或者網(wǎng)口)將軟件下載到終端。若采用B/S架構(gòu)設(shè)計終端和平臺，且采用GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)交互時，數(shù)據(jù)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(jìn)行任何改動的情況下完成終端功能升級的策略。在實現(xiàn)過程中融入了瘦客戶端和B/S架構(gòu)的設(shè)計思想，即在傳統(tǒng)通信協(xié)議的基礎(chǔ)上加入HTML語言，這樣可在稍許增加或者不增加數(shù)據(jù)流量的情況下，即可使終端適應(yīng)新的業(yè)務(wù)需要。

2 具體實施

分布式電力移動收費系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交互采用終端請求、平臺應(yīng)答的方式進(jìn)行。在YD/T 1363.3-2005固定通信協(xié)議的基礎(chǔ)上添加HTML或XML通信協(xié)議，即將HTML或XML部分作為固定式通信協(xié)議INFO中的一個或者幾個字段。在發(fā)送端發(fā)送HTML或XML格式的數(shù)據(jù)字段；在接收端按固定協(xié)議的格式進(jìn)行數(shù)據(jù)驗證和解析[2]，解析出來的各獨立數(shù)據(jù)字段就是HTML或XML標(biāo)準(zhǔn)語言。為適應(yīng)系統(tǒng)發(fā)展的需求變化，保證系統(tǒng)建設(shè)具有良好的獨立性、規(guī)范性、兼容性、靈活性、開放性和擴(kuò)展性，具體的包含關(guān)系如圖1所示。

2.1 數(shù)據(jù)鏈路結(jié)構(gòu)

分布式電力移動收費系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心采用具有內(nèi)網(wǎng)的固定IP+APN專線。數(shù)據(jù)中心申請APN業(yè)務(wù)，通過一條2 Mb/s的APN專線接入通信運營商GPRS網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進(jìn)行廣域連接。通信服務(wù)商為供電公司數(shù)據(jù)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(wǎng)的SIM卡僅開通該專用APN，限制其他功能使用。收費終端和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器平臺之間采用端到端的數(shù)據(jù)交互。對交互數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC16校驗、3DES加密及ZIP壓縮，避免信息在整個傳輸過程中發(fā)生泄露，同時也節(jié)省數(shù)據(jù)流量。雙方采用防火墻進(jìn)行隔離，并在防火墻上進(jìn)行IP地址和端口過濾，因此數(shù)據(jù)中心和終端之間建立起VPN專線通道。在專線組網(wǎng)方式下，繳費信息在GPRS內(nèi)網(wǎng)中傳輸，無需經(jīng)過外部公網(wǎng)，因此延時較小，安全性和穩(wěn)定性得到雙重保證。具體的鏈路連接關(guān)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(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、電子技術(shù)于一體，面向供電企業(yè)電費繳費業(yè)務(wù)而設(shè)計的一種便攜式可移動收費網(wǎng)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(tǒng)的繳費系統(tǒng)進(jìn)行實時數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)電費繳費、電費查詢等業(yè)務(wù)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(tǒng)WinCE6.0R3為軟件平臺，并針對打印機(jī)、讀卡器、鍵盤和GPRS模塊開發(fā)相應(yīng)的中間件來支持應(yīng)用軟件的運行[3]。終端裝置的模塊化結(jié)構(gòu)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(jù)及查詢欠費信息。

(1)電費信息查詢。對查詢回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行SOI、VER、CS和EOI常規(guī)校驗，如有任何一項發(fā)生錯誤，均返回對應(yīng)的失敗提示信息給對方。確認(rèn)以上各數(shù)據(jù)無誤后，進(jìn)行相應(yīng)的3DES解密，對解密后的數(shù)據(jù)進(jìn)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(huán)節(jié)無誤后，對經(jīng)過解析的數(shù)據(jù)進(jìn)行字段檢索，檢索到相應(yīng)的字段后便可進(jìn)行數(shù)據(jù)字段提取，將提取出來的數(shù)據(jù)流送IE進(jìn)行顯示。

(2)電費發(fā)票或收據(jù)打印。針對需要打印的數(shù)據(jù)信息的傳輸，在結(jié)構(gòu)上與“電費信息查詢”保持一致。所不同的是具體的數(shù)據(jù)字段內(nèi)容不一樣，同一字段（如Printer表示打印數(shù)據(jù)）針對不同的打印機(jī)只是具體的字段數(shù)據(jù)內(nèi)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(jī)，或按照客戶需求設(shè)計打印票樣。

2.4 提高系統(tǒng)可靠性

針對ADR到INFO的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行CRC16校驗，對VER之后包括CRC16在內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行3DES加密，對加密后的數(shù)據(jù)流再采用累加和校驗。最終格式如圖4所示。

圖4 加密后數(shù)據(jù)格式

2.5 減少數(shù)據(jù)流量

GPRS業(yè)務(wù)以數(shù)據(jù)流量計費，為了降低GPRS流量、縮短信息送達(dá)對方的時間，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸采用了ZIP壓縮算法。

在國家電網(wǎng)實行階梯電價時，只要調(diào)整相應(yīng)字段的HTML文檔或者模板即可實現(xiàn)功能升級。專家預(yù)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(xiàn)，還可以滿足各供電公司的個性化需要。

本文所談到的設(shè)計思想已在電力移動收費終端中得到使用，并在現(xiàn)場運行。據(jù)各現(xiàn)場人員反饋，系統(tǒng)功能調(diào)整方便，在速度、安全性和運營費用方面都達(dá)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(gòu)是當(dāng)前主流的設(shè)計思想，本設(shè)計在其他行業(yè)或者設(shè)備上也有很好的推廣價值和廣闊的應(yīng)用前景。

[1]吳永，涂用軍.基于移動數(shù)據(jù)的LED顯示屏設(shè)計與仿真[J].電子技術(shù)應(yīng)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(shè)計[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2012(4)：29-32.

[3]陳彩明，姚遠(yuǎn).一種手持式簡易型智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2012(5)：53-55.