一种用电信息采集终端升级系统及升级方法与流程

本发明涉及智能电网用电信息采集系统领域，特别涉及一种用电信息采集终端升级系统及升级方法。

背景技术：

用户用电信息采集系统(以下简称“采集系统”)作为统一的用电信息采集和调度平台，是智能电网建设的重要组成部分。其中，用电信息采集终端(以下简称“采集终端”)负责数据采集、数据管理、数据双向传输以及控制命令的执行，是采集系统的关键设备之一。

采集终端作为一种产品,从新技术研发到成熟需要经过一个过程，在这个过程中，出现终端功能需要完善、终端程序需要升级、通讯规约需要扩充更新等问题难以避免。正常情况下，采集终端在生产过程中也需要进行批量在线升级。但是目前针对终端软件的离线及在线升级缺乏统一的标准和平台，终端升级处于无序状态，也不便于终端升级操作的规范化管理。

目前针对采集终端离线及在线升级的方法有以下几种：

一、采用维护软件或后台升级软件对采集终端进行升级。采集终端在生产过程中或发货至用户侧之后，如需进行软件升级，需要终端生产厂家技术人员手工更换终端程序。有客户端模式和服务器模式两种。具体操作方法：

a.客户端模式：采集终端作为客户端，首先将需要升级的采集终端分批连接至交换机，给采集终端上电，采集终端上电之后，手动通过液晶屏设置采集终端IP地址及主站IP地址和端口号等参数，保证本批次升级的采集终端的IP地址和后台升级软件所在PC机的IP地址处于一个网段内，将主站IP地址设置成PC机的IP地址，重启终端(为了使设置的各采集终端IP地址生效)，待采集终端登录后台升级软件后，后台升级软件对登录成功的采集终端进行升级。升级成功后，后台升级软件自动恢复终端的主站IP地址和端口号。技术人员发现升级成功则更换采集终端。这种升级方法需要技术人员携带便携式笔记本、网线、交换机、电源线等相关设备，终端升级操作均需要人工完成，人工给采集终端上电/断电、手动设置终端参数、终端反复重启、终端与后台升级软件需建立TCP连接等因素造成升级操作安全性低，费时费力，效率低下，难以形成流水线模式；

b.服务器模式：采集终端作为服务器，如若需要对多台待升级终端分批次升级，则也需要交换机并设置每台采集终端的IP地址(终端作服务端无需设置主站IP和端口号参数)，保证每台采集终端与PC处于一个网段内，重启终端，手动与每台采集终端建立TCP连接，给终端升级，如若对所有终端进行单台升级，则无需设置任何参数，但是也需要建立TCP连接，手动给终端升级，人工上电/断电，人工监控终端升级情况，也存在安全性低、费时费力、效率低下、不能形成流水线模式等弊端，且人工监控极易造成采集终端遗漏情况，不便于规范化管理。

二、采用U盘对采集终端进行升级。目前采集终端均具备U盘升级功能。将升级文件事先拷贝至U盘，将U盘插到采集终端USB接口，采集终端上电并检测U盘，检测U盘插入则从U盘中读取升级文件进行升级。此种方法不需要携带笔记本及网线设备，也不需要事先建立TCP连接，操作简单。但是不具备人性化、可视化界面，升级过程中需要人工上电/断电，也存在安全性及效率较低的弊端，当升级失败的时候无法进行断点续传及有效判断，需要人工监控，无法形成流水线模式，针对大批量终端的升级显得力不从心，针对每台终端的升级无法自动形成记录供以后查询，不便于统一管理。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种解决批量升级过程中效率低、安全性低、自动化水平低的“三低”缺陷、实现流水线操作、保证升级流程的规范化和标准化的用电信息采集终端升级系统及升级方法。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：一种用电信息采集终端升级系统，包括：

上位机主控模块，通过上位机升级软件来实现，本升级系统中采用QT完成；所述的上位机升级软件向上与软件升级管理服务器进行连接，将每批次的升级情况及时上报升级管理服务器的数据库系统便于规范化管理；上位机升级软件向下通过以太网与数据转换模块进行数据传输；

数据转换模块，即MOXA串口服务器，用于实现串口数据和网络数据包之间的格式转换，向上通过以太网与上位机主控模块连接，向下通过串口与供电系统控制模块、声光报警模块及待升级用电信息采集终端连接；

供电系统控制模块，包括单片机以及连接于电源和用电信息采集终端之间的继电器，单片机通过控制继电器的开合状态实现对用电信息采集终端的电源控制；当某台用电信息采集终端升级成功之后，上位机主控模块通过自定义扩展协议通知单片机控制继电器断开该用电信息采集终端的供电；

声光报警模块，包括单片机以及与其连接的液晶屏、蜂鸣器；通过单片机驱动液晶屏将每台用电信息采集终端的升级情况显示出来并通过蜂鸣器报警通知相关人员终端升级已经完成，可以更换终端。

所述的声光报警模块同供电系统控制模块共用一个单片机。

上位机升级软件与单片机之间通过扩展通信协议实现通信。上位机升级软件与单片机之间通信实现终端电源控制、声光报警等功能，为便于上位机软件统一编程，通过扩展1376.1协议来实现。

根据前述用电信息采集终端升级系统进行升级的方法，包括如下步骤：步骤一、系统上电初始化

用电信息采集终端升级系统上电启动之后，上位机升级软件与MOXA串口服务器建立TCP连接；上位机升级软件通过扩展指令请求单片机控制液晶屏显示终端行政区划码、终端逻辑地址为未知，升级状态处于未升级状态；上位机升级软件通过扩展指令请求单片机控制所有继电器处于断开状态；

步骤二、加载用电信息采集终端

人工将用电信息采集终端添加到相应的表位上，连接好串口线，并通过上位机软件给安装好的用电信息采集终端人工上电；

步骤三、用电信息采集终端软件版本号轮询

上位机升级软件轮询每个表位上的用电信息采集终端软件版本号，如果查询失败，则重复查询，如果查询成功，将查询到的软件版本号与本机待升级的软件版本号进行比较，如果不一致则执行步骤四，如果一致则执行步骤五；

步骤四、软件升级

对该表位用电信息采集终端进行升级，同时给单片机发送指令使对应液晶屏显示该用电信息采集终端的终端行政区划码、终端逻辑地址信息，升级状态为升级中，升级完成之后再查询一次终端的软件版本号，如果一致则执行步骤五，如果不一致则重复步骤四；

步骤五、终端升级成功处理

通过单片机给用电信息采集终端断电，命令蜂鸣器发声，对应液晶屏显示终端行政区划码、终端逻辑地址信息，升级状态为升级完成，通过蜂鸣器和液晶提示操作人员更换升级完成的终端，同时上位机软件继续轮询该端口，重复步骤三；直至所有用电信息采集终端升级完成进入步骤六；

步骤六、上报升级状况

所有每台用电信息采集终端升级完成之后，将每台用电信息采集终端的升级状况记录到本地文件中，如果上位机软件中主动上报服务器设置成允许，则将升级状况及时上报软件升级管理服务器数据库，如果上位机软件中主动上报服务器设置成禁止，则不向软件升级管理服务器数据库上报，直到手动点击上报服务器按钮再上报。

本发明的有益效果如下：

1.该升级系统很好地解决了传统离线及在线升级需要人工监控终端升级情况，安全性低、费时费力、效率低下、无法形成规范化管理，不能形成流水线模式的弊端；

2.通过串口方式与每台采集终端连接，上位机升级软件只需要在上电初始化的时候与MOXA串口服务器建立一次TCP连接，无需与每一台采集终端建立TCP连接，也不存在设置参数、重启终端等相关操作；

3.上位机升级软件可以与软件升级管理服务器进行连接，将升级情况及时上报，便于统一化管理，特别适用于产品流水线生产过程中需要对用电信息采集终端进行在线升级的情况，极大提高了生产效率；

4.该升级系统避免了过多的人工干预，通过声光报警和液晶显示通知相关人员当前升级状态，在实际操作过程中无需任何技术含量，节省了人力，操作简单、便捷、高效；

5.使用QT开发的上位机升级软件提供了良好的人机界面。

说明书附图

图1为本发明升级系统原理框图；

图2为本发明上位机升级软件流程图；

图3为本发明单片机流程图。

具体实施方式

一种用电信息采集终端升级系统，如图1所示，包括：

上位机主控模块，通过上位机升级软件来实现，本升级系统中采用QT完成，所述的上位机升级软件向上与软件升级管理服务器进行连接，将每批次的升级情况及时上报升级管理服务器的数据库系统；上位机升级软件向下通过以太网与数据转换模块进行数据传输；

上位机主控模块实现的功能有：

a、用户验证。开启上位机软件时，使用QT实现登录界面设计，对用户名、密码等相关登录信息进行验证，保证了升级流程的安全性；

b、升级文件的选择及版本信息处理。通过浏览按钮可以选择需要升级的文件，选择之后，上位机软件可以解析出软件CRC校验值、软件版本号等信息；

c、建立TCP连接。设置参数登录MOXA串口服务器，通过MOXA串口服务器实现与升级终端的数据传输；

d、升级情况规范管理。上位机升级软件可以将升级进度和升级情况及时上报至升级管理服务器数据库，对生产过程中每种类型采集终端的每批次的升级情况及操作人员情况进行规范化管理；

e、自动升级。上位机升级软件对下辖所有串口进行轮询，查询每个串口所在终端的软件版本号，与本机软件版本号进行比对，不一致则进行升级；

f、自动断电处理。升级成功之后，上位机升级软件给单片机发送指令控制升级完成的采集终端断电；

g、声光报警管理。上位机升级软件控制升级成功的模块断电之后，通过声光告警模块进行告警，通知相关技术人员更换终端。

数据转换模块，即MOXA串口服务器，用于实现串口数据和网络数据包之间的格式转换，向上通过以太网与上位机主控模块连接，向下通过串口与供电系统控制模块、声光报警模块及待升级用电信息采集终端连接；

供电系统控制模块，包括单片机以及连接于电源和用电信息采集终端之间的继电器，单片机通过控制继电器的开合状态实现对用电信息采集终端的电源控制；当某台用电信息采集终端升级成功之后，上位机主控模块通过自定义扩展协议通知单片机控制继电器断开该用电信息采集终端的供电；

声光报警模块，包括单片机以及与其连接的液晶屏、蜂鸣器；所述的声光报警模块同供电系统控制模块共用一个单片机；通过单片机驱动液晶屏将每台用电信息采集终端的升级情况显示出来并通过蜂鸣器报警通知相关人员终端升级已经完成，可以更换终端。上位机升级软件与单片机之间通过扩展通信协议实现通信。

一种用电信息采集终端升级方法，如图2、图3所示，包括如下步骤：步骤一、系统上电初始化

用电信息采集终端升级系统上电启动之后，上位机升级软件与MOXA串口服务器建立TCP连接；上位机升级软件通过扩展指令请求单片机控制液晶屏显示终端行政区划码：未知，终端逻辑地址：未知，升级状态：未升级，当前软件版本号：未知；上位机升级软件通过扩展指令请求单片机控制所有继电器处于断开状态；

步骤二、加载用电信息采集终端

人工将用电信息采集终端添加到相应的表位上，连接好串口线，并通过上位机软件给安装好的用电信息采集终端人工上电；

步骤三、用电信息采集终端软件版本号轮询

上位机升级软件轮询每个表位上的用电信息采集终端软件版本号，如果查询失败，则重复查询，如果查询成功，将查询到的软件版本号与本机待升级的软件版本号进行比较，如果不一致则执行步骤四，如果一致则执行步骤五；

步骤四、软件升级

对该表位用电信息采集终端进行升级，同时给单片机发送指令使对应液晶屏显示终端行政区划码：该表位当前终端行政区划码，终端逻辑地址：该表位当前终端逻辑地址，升级状态：正在升级；当前软件版本号：软件版本号1，升级完成之后再查询一次该终端的软件版本号，如果一致则执行步骤五，不一致则重复步骤四；

步骤五、软件升级成功处理

通过单片机给用电信息采集终端断电，命令蜂鸣器发声，对应液晶屏显示终端行政区划码：该表位当前终端行政区划码，终端逻辑地址：该表位当前终端逻辑地址，升级状态：升级成功，当前软件版本号：软件版本号2，同时上位机软件继续轮询该端口，重复步骤三；直至所有用电信息采集终端升级完成进入步骤六；

升级过程中的异常处理：当上位机软件在升级过程中出现连接异常或收不到采集终端回应帧的情况，如果在升级过程中连续3次收不到采集终端的回应帧，则通过单片机使蜂鸣器告警，液晶显示终端行政区划码：该表位当前终端行政区划码，终端逻辑地址：该表位当前终端逻辑地址，升级状态：升级失败，当前软件版本号：软件版本号1；步骤六、上报升级状况

所有用电信息采集终端升级完成之后，将每台用电信息采集终端的升级状况记录到本地文件中，如果上位机软件中主动上报服务器设置成允许，则将升级状况及时上报软件升级管理服务器数据库，如果上位机软件中主动上报服务器设置成禁止，则不向软件升级管理服务器数据库上报，直到手动点击上报服务器按钮再上报。