用电信息采集系统中本地微功率无线互联互通测试系统的制作方法

本发明属于用户用电信息采集系统的本地通信领域，涉及一种用电信息采集系统中本地微功率无线通信互联互通测试系统。

背景技术：

目前国家电网为了提高本地通信网的接入带宽、通信速率、覆盖范围和网络稳定性，国家电网正致力于研究基于宽带plc(电力线载波)通信+微功率无线的双模通信系统，以克服采用单模载波通信系统或单模微功率无线通信系统的盲点场景，提高泛在电力物联网各类新兴业务的支撑能力。然而目前现有的窄带微功率无线在通信速率和网络架构上与宽带plc相差过大，难以融合，故国家电网现致力于宽带微功率无线通信的研究中。在协议开发和通信模块的研制过程中，如何设计测试系统检验协议功能是否符合预期要求，对通信模块的功能、性能、可靠性、稳定性、兼容性以及不同厂商之间的通信模块是否能互联互通进行检测，是保证通信模块质量的关键。

目前现有的本地通信模块互联互通测试系统大多数基于窄带微功率无线通信系统，无法完全应用于宽带微功率无线通信模块的测试中。并且，现有互联互通测试系统难以模拟出真实的网络环境，没有全面考虑通信环境和网络拓扑改变后对网络功能的影响；并且测试过程中难以准确定位出错环节，不利于完善通信模块的研发。

因此，亟需一种支持宽带微功率无线、测试效率高、能模拟出真实网络环境且能准确定位出错环节的互联互通测试系统。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用电信息采集系统中本地微功率无线互联互通测试系统，用以解决用电信息采集系统中本地微功率无线通信互联互通及验证各类应用功能和协议实现的正确性以及在真实的通信环境中的互联互通性。在本测试系统中，能够模拟出真实的网络环境及网络拓扑，实现自动化测试。在此系统中能实现对通信模块的功能测试、不同厂商之间的互联互通测试、性能测试、压力测试等。通过对测试平台中的硬件控制，构造出网络环境的变化，以及节点的上下电，构造出异常场景，对异常情况下的宽带微功率网络进行测试。测试过程中，可以捕获通信模块之间数据交互，为定位错误做辅助判断。测试完成后，保存每个测试例的测试log并自动生成测试报告，方便测试人员查看。有利于用电信息采集系统中宽带微功率无线通信模块的研发和实施应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用电信息采集系统中本地微功率无线互联互通测试系统，包括测试软件系统，具体包括：

友好型用户界面：便于用户执行测试和实时查看测试进度，其中包括测试例管理模块、仪器参数配置模块、测试显示模块和信道监听数据显示模块；

测试执行模块：用于用户执行测试后，进行系统自检，检查pc与测试硬件平台的连接，解析所保存的xml文件后，根据xml文件参数对各个模块进行控制；

硬件接口模块：用于控制测pc与测试硬件平台中各个模块的连接，保证端口与设备映射关系的正确性，确保设备的远程控制正确。

进一步，所述友好型用户界面包括：

测试例管理模块：用于用户加载后台测试例xml文件在ui上更新测试例列表，或在ui上删除和增加测试用例；ui上根据不同的测试种类以树形结构层次性的显示测试用例，测试人员通过勾选框选择所要执行的测试用例；

仪器参数配置模块：包括仪器端口参数配置和仪器功能参数配置，参数配置完成之后，生成对应的xml文件保存至后台，测试软件平台启动后，自动读取xml文件获取上次配置结果；

测试显示模块：用于显示ui中测试相关数据，包括所选测试例子总数、当前通过测试用例、已执行测试例个数、测试进度条、测试对象以及测试log；

信道监听数据显示模块；具有一定的解析功能，能对通信模块在信道中的数据进行捕获并按照规定格式解析并显示在指定位置。

进一步，所述测试执行模块具体包括：

可执行测试例文件模块：可执行测试用例运用ttcn-3语言编写，并对测试中的重复步骤进行封装，运用于不同测试用例中，减少测试例开发所需的时间；测试例开发平台将可执行测试用例转换为可执行文件，并提供可自动执行的测试脚本内嵌到测试软件平台中，测试人员通过ui控制测试执行；

测试log保存模块：每个测试用例执行完成之后，将测试log以文件名为测试例名+测试时间的格式保存在指定文件夹下，便于测试人员查看；测试log主要包括测试报文的交互、交互报文的解析、测试平台系统log和定时器信息等；每条信息都会带上平台自带的时间戳；

测试例列表xml文件模块：测试软件平台解析测试例列表xml文件，并在ui中进行显示；xml文件为树形结构，包含测试对象、测试例类型、测试例编号、可执行测试例名称及测试例名；

测试报告生成模块：当所有测试例执行完成之后，测试软件平台对所产生的所有测试log进行汇总，产生测试报告；测试报告格式在测试开始前，根据测试人员需求进行配置；

仪器配置xml文件模块：测试硬件平台中所有设备的参数在测试软件平台中进行配置，在ui中配置保存后，产生对应的xml文件保存在指定文件夹中；测试软件平台重启后，自动读取上次所保存的配置，避免重新配置的麻烦；

测试系统自检模块：用于保证在测试执行之前pc与测试硬件平台间连接无误，通过端口映射文件建立端口连接；测试软件平台打开串口或网口后，给设备发送连接信号，设备会返回确认信号，确认此设备连接是否成功；

信号监听模块数据解析模块：用于解析监听模块往测试软件平台上传的通信模块间传输的数据；解析时根据帧控制和帧类型以规定好的格式按字段对数据进行解析，并以字段分开后在ui界面上进行显示，便于测试人员查看，为错误定位提供依据；

模拟设备模块：宽带微功率无线通信网络中，为了保证通信模块正常运行工作，需要提供集中器与智能电表等终端设备；测试软件平台模拟集中器与智能电表，无需在硬件平台中添加真实设备，减少测试硬件平台构建的难度，也便于实现自动化控制。

进一步，所述模拟设备模块中，测试软件平台能模拟多个集中器，以达到多网络环境，根据测试需求不同，给cco设置不同的节点地址；根据需求，模拟出多个智能电表，与网络中的sta进行通信，提供业务支撑；在节点地址配置方面，测试软件提供灵活的配置机制，在测试例中任意修改脚本，改变此节点的地址，通过地址的改变，测试sta在地址改变后的重新入网流程；软件平台中模拟的智能电表无需要求在硬件平台中所有节点与之一一对应，当测试例子中模拟出的智能电表多于硬件平台中的sta时，测试例仍能正常运行。

进一步，该测试系统还包括测试硬件系统，具体包括：

信号发生器：用于产生环境噪声，注入网络环境中，模拟真实的传输环境；在信号发生器中建立噪声库文，模拟多种噪声环境；对宽带微功率无线通信经典场景进行噪声数据的捕获，如小区楼栋环境、学校环境、地下停车场环境、商业区环境、工厂环境等情况下的噪声情况有频谱仪进行捕获后，通过软件转换为特定信号发生器所能识别的文件，导入信号发生器中，制成噪声库；

此外，还有一些基础噪声环境，高斯白噪声、脉冲噪声、窄带噪声、类lora噪声，以及以上不同种类噪声的叠加，其不同噪声种类可通过matlab生成，也可通过信号发生器自带软件生成，不同种类噪声叠加根据噪声生成软件进行叠加，或通过matlab叠加后经过噪声生成软件处理后生成，所有噪声均以文件的形式导入信号发生器中并保存。测试人员通过ui界面进行选择即可使用为了满足测试需求所使用的噪声；

通过ui界面，除了噪声类型的选择外，还可以设置噪声的功率大小，将噪声功率调大，可以测试网络在低信噪比环境下的运行情况。可以对信号带宽进行设置，测试噪声在全频带干扰或窄带干扰的情况下，网络的运行情况进行测试。

程控衰减器：模拟信号传输时的衰落，使不同屏蔽箱中的通信模块组网后不属于同一层级，根据程控衰减器的衰减大小修改网络拓扑；

多功能屏蔽小室：通信模块工作于屏蔽小室中，隔离外界干扰信号，结合其他设备构造所需拓扑结构；多功能屏蔽小室上有电源接口、串口通道、网口通道和多个射频接口；

选通阵列单元：通过选通开关的控制，选择噪声注入某个屏蔽箱中，控制屏蔽箱内的通信模块通信环境；

信道监听单元：信道监听单元捕获通信模块在通信介质上的传输数据，之后上传到pc测试软件系统；测试软件平台设置信道监听单元向pc上传数据的速率以及监听单元的监听信道，信道监听单元会在规定的信道上以轮询的方式进行扫描，扫描的时间根据无线信道的前导长度来决定，保证监听模块在轮询所有信道一次后也能正确接受到前导，防止监听模块遗漏信息；

继电器：继电器通过串口和网口与pc进行连接，测试软件平台在测试过程中能控制继电器开关，控制屏蔽箱内承载底板的通电情况，进而控制通信模块的上下电；在每个测试例执行前，会判断此次测试是否全网节点需要重新上电初始化，通过控制继电器，可以实现节点上下电的自动化。此外，通过控制节点的上下电，并精确控制时间，可以测试cco、pco、sta的在已入网的情况下，下电后的上电恢复过程。

进一步，所述程衰减器中，若需精确控制确保某个屏蔽小室内的各个节点与其他频闭小室内节点通信质量都不一致，则需控制pco的选择，通过接入射频线的方式进入屏蔽小室，连接至通信模块，通过控制每根射频线上的衰减不同，保证屏蔽小室内每个节点与其他屏蔽小室节点通信质量的不同。

进一步，该测试系统中测试例包括：

1)全网组网测试；

2)新增sta(station)入网测试；

3)全网抄表测试；

4)广播校时测试；

5)多节点事件主动上报测试；

6)多网综合测试；

7)网络维护测试；

8)断电恢复测试。

进一步，全网组网测试具体包括以下几个方面：单网络下多层级组网、已完成组网的网络重新组网、pco(proxycoordinator)选择机制测试，其中：

单网络下多层级组网主要检验通信模块的组网功能，配置好信号发生器和衰减器后，测试软件平台控制通信模块上电，并且模拟集中器给cco(centralcoordinator)发送组网命令，组网测试开始，测试软件平台在规定时间内收到组网完成命令并且入网节点地址与白名单一致，组网测试例通过。测试开始前，衰减器设置衰减数保证不同屏蔽箱之间的节点不会组进同一层级，测试软件平台控制不同屏蔽箱内的节点上电，可以构造出1-15层级拓扑的测试环境。

已完成组网的网络重新组网需要在单网络组网测试例通过之后才能进行，主要验证已经组网完成的网络重新给cco配置白名单后启动组网命令，此时节点会重新入网，检查入网节点是否与所配置的白名单一致。

pco选择机制测试主要验证网络在组网的过程中是否按照预期规定选择网络中的pco，在此测试例中，要保证两个屏蔽箱节点在同一层级，但两个屏蔽箱与上一级的屏蔽箱内的节点通信质量要有区别。上一级屏蔽箱与下一级屏蔽箱连接时，控制程控衰减器衰减大小，使信号传入下一级屏蔽箱时，信号功率不同，通信模块会根据通信质量选择上一级站点作为pco。组网完成后，对指定节点发送路由查询命令，查询此节点上一级路由是否为衰减较小中屏蔽箱内的节点。

进一步，新增sta入网测试主要包括以下几个方面：sta在不同层级下入网、sta因不在白名单内入网失败、sta因层级超过指定层级入网失败。

sta在不同层级下入网主要检验在周围已存在网络的情况下sta是否能加入此网络。测试主要步骤如下：启动全网组网，组网完成后，测试软件平台对被测sta进行上电操作，在规定时间过后，下发查询在网节点数量命令，检查节点入网是否成功，若成功，对此站点进行抄表，检验抄表数据是否正确。在此测试中，上电sta可以是在1-15层屏蔽箱内，当sta处于第一层时，sta直接通过cco入网，处于2-15层时，sta通过pco入网。

sta因不在白名单内入网失败主要是对sta入网的异常情况进行测试，在此测试例子中，组网完成后，对指定sta进行上电操作，但此sta的mac地址不在白名单内，规定时间过后，测试软件平台下发查询在网节点数量命令，数量应与组网成功时的节点保持一致。

sta因层级超过指定层级入网失败主要是对sta入网的异常情况进行测试，在此测试例子中，组网完成后，对指定sta进行上电操作，但此sta所在层级已达到网络指定最大层级。规定时间过后，测试软件平台下发查询在网节点数量命令，数量应与组网成功时节点保持一致。在宽带微功率网络中，网络最大层级可以配置，默认层级是15层。

进一步，全网抄表测试主要包括以下几个部分：路由主动抄表测试、集中器主动抄表测试、集中器主动并发抄表测试、数据汇集抄表测试。

路由主动抄表测试主要测试抄表方式中路由主动抄表是否能正确执行。测试主要步骤如下：组网完成后，测试软件平台模拟集中器下发“路由重启”命令，cco上报“请求抄读内容”，模拟集中器下发“请求抄读内容”，之后cco开始启动路由主动抄表，在规定时间内，检查cco上报的电能表“抄读数据内容”是否正确，最后下发“暂停抄表命令”。

集中器主动抄表测试主要测试抄表方式中集中器主动抄表是否能正确执行。与路由抄表不同，集中器主动抄表测试在组网完成后，测试软件平台模拟集中器直接下发“监控从节点”命令，cco启动集中器主动抄表，在规定时间内，检查cco上报的电能表“抄读数据内容”是否正确。

集中器主动并发抄表测试主要测试集中器主动并发抄表是否能正确执行。集中器主动并发抄表有两种不同的模式，其一是对单个电能表抄读多项数据，另一是对多个电表抄读同一项数据。两者主要区别在集中器给cco下发的抄表命令中，测试主要步骤如下：组网完成后，测试软件平台模拟集中器下发“监控从节点”命令，对于单个电表抄读多项数据，“监控从节点”命令中中会携带多个需要查询的数据报文，对于多个电表抄读同一数据，“监控从节点”命令中中会携带多个需要查询的数据报文。集中器下发命令后，测试开始，在规定时间内，检查cco上报的电能表“抄读数据内容”是否正确。

数据汇集抄表测试主要是测试数据汇集抄表方式是否能正确执行。数据汇集会以广播的方式对在网的所有节点进行抄表。组网完成后，测试软件平台模拟集中器下发“数据汇集”命令，启动数据汇集抄表测试，在规定时间内，cco向测试软件平台上报全网sta抄表数据，测试软件平台检测数据是否正确。

进一步，广播校时测试主要检验全网广播校时是否正确，测试主要流程如下：组网完成后，测试平台模拟集中器向cco下发“监控从节点”命令，对网络中的任意两个节点进行起始时钟的抄读，测试软件平台记录此时钟。之后，集中器下发“启动广播”命令，广播校时流程开始，在规定时间过后，对之前的两个节点进行时钟抄读，检验是否与下发的时钟相同。

进一步，多节点事件主动上报主要测试网络中节点是否能正确进行事件上报，测试主要流程如下：组网完成后，测试软件平台模拟电能表向指定的两个sta发送“事件上报”命令，在规定时间后，检验测试软件平台模拟的集中器收到的“事件上报”命令是否正确。

进一步，多网综合测试包括以下几个方面：存在网络时新网络组网测试、多网络同时组网测试、sta在多网络下入网、网络冲突引起的重新组网测试。

存在网络时新网络组网测试主要验证cco在组网时能否正确进行频点扫描和带宽协调等功能，在周围已存在宽带微功率无线网络时，在与周围网络不冲突的情况下正确组网。主要测试步骤如下：网络1组网完成后，测试软件平台模拟集中器给网络2中cco下发组网命令，在规定时间后，下发“查询在网节点”命令，与下发白名单列表进行对比。在此测试例中，网络1中与网络2中的节点能接受到另一网络的空口数据。在组网开始之前，测试软件平台可以对测试网络不设置频点，使cco扫描信道自动选择工作频点，也可以设置频点，可以指定与网络1的频点相同，也可以不同。

多网络同时组网测试主要验证多个网络同时组网时cco能否按照预期最优方案进行频点扫描和带宽协调后，正确进行组网。主要测试步骤如下：两个网络中所有节点同时上电，此时cco屏蔽小室中有2个及以上的cco，1-15级屏蔽小室中的sta分别处于不同网络的白名单列表当中，并且两个网络中的节点都能互相接收到对方网络的信息。构造好预期环境后，测试软件平台模拟不同集中器下发“组网开始”命令，两个网络同时开始组网，在规定时间过后，集中器下发“查询在网节点”命令，测试软件平台检查在网节点信息与下发白名单是否一致。此测试例中，组网开始前，可以对cco进行频点设置和nid(networkid)设置，用于检测多个cco在相同频点或相同nid以及两者都相同的情况下，cco能否正确进行网间协调后执行组网操作。网络工作频点可以通过cco上报给集中器的报文中查看，网络nid可以通过监听模块捕获空口数据解析后获得。

sta在多网络情况下入网测试主要验证sta在周围已存在多个宽带微功率网络的情况下能否正确入网。主要测试步骤如下：两个网络组网成功后，将屏蔽箱中两个sta上电，sta1的mac地址在网络1的白名单中，sta2的mac地址在网络2的白名单中，sta1与sta2都可以接受到两个网络中的信息。在规定时间过后，对待测sta进行抄表操作，检查是否能抄读成功。

网络冲突引起的重新组网测试主要验证在多网络情况下组网时网络中sta在入网时同时检测到多个网络中的信标帧中的nid是相同的，给cco上报网络冲突上报报文，cco能否正确协商后重新组网。主要测试步骤如下：将两个cco分别放置于不同的屏蔽小室当中，并且这两个屏蔽小室之间的衰减足够大，以至于两个cco不能正确接受到对方的空口数据，在组网准备阶段，两个cco无法监听到对方的信息，故无法进行网间协调，但在此环境下的sta能同时接受到这两个cco的信标帧。测试软件平台模拟集中器给网络中cco设置相同的nid后，启动组网，在规定时间过后，检验两个网络中在网节点是否与预期保持一致。在此测试例中，还需从信道监听模块中查看空口数据中是否有sta上报网络冲突上报报文，并且检查组网成功后两个网络的nid是否不一致。

进一步，网络维护测试包括以下两个方面：路由实时修复、pco变更测试。

实时路由修复主要是在网络中信道环境突然恶劣，某条路由失效，检验能否正确进行路由实时修复，之后执行正常的业务流程。主要测试步骤如下：在组网过程中，通过调节衰减器的值，在网络中构造出期望的pco，组网完成后，加大此pco与上一级pco之间衰减器的值以至于无法正常通信，此时对此pco下的sta进行抄表操作，上一级pco转发抄表报文时，无法收到确认帧，判断此条路由失效，进行实时路由修复。在规定时间后，再对此sta进行抄表，检验是否能成功抄读到数据。在此测试例中，通过信道监听模块，可以查看空口数据中是否有路由修复请求报文、路由修复回复报文、路由修复路由回应报文等实时路由修复过程中的相关报文，辅助判断流程是否正确。

pco变更测试主要验证在sta周期性的路由评估中发现与现有上一级pco通信成功率变低，进行pco变更流程是否正确。测试主要步骤如下：组网时，通过调节衰减器构造出预期拓扑，此预期拓扑主要保证某层级拓扑中pco是已知的。组网成功后，增大此pco与下一级屏蔽箱的衰减器的大小以至于无法正常通信，此时下一级屏蔽箱中sta与上一级pco通信成功率下降，sta发起代理变更请求，在规定时间过后，对此pco下的sta进行抄表，检验抄表结果是否正确。在此测试例中，可以通过信道监听模块捕获空口信息，判断sta是否发送代理变更请求等代理变更相关报文，辅助判断测试流程是否正确。

进一步，断电恢复测试包括以下几个方面：sta断电恢复测试，pco断电恢复测试、cco断电恢复测试。

sta断电恢复测试主要验证sta根据断电时间不同能否判断自己的状态并正确恢复至工作状态。sta在网络中分为三个状态：在网、离线和未入网。对这三个状态有对应三个测试例。

sta上电后判断自己仍处于在网状态：组网完成后，指定sta断电，在规定时间后(小于一个心跳周期)上电，此时sta会监听网络中的信标帧，获取时隙规划后，解析到自己的发现信标时隙，恢复正常工作状态，对此sta发起抄表业务，检验能否正确抄读数据。

sta上电后判断自己处于离线状态：组网完成后，指定sta断电，在规定时间后(大于一个心跳周期，小于四个心跳周期)上电，此时sta会监听网络中的信标帧，获取时隙规划后，解析不到自己的发现信标时隙，但能解析到csma时隙，发送发现列表报文，上一级pco接受到此sta的发现列表报文后，在心跳检测周期内发送心跳检测报文并向上层发送，此时cco根据心跳检验报文将此sta的状态置为在网，sta接收到代理信标后解析到自己的发现信标时隙，之后sta正常工作，对此sta发起抄表业务，检验能否正确抄读数据。

sta上电后判断自己处于未入网状态：组网完成后，指定sta断电，在规定时间后(大于四个心跳周期)上电，此时cco已判断sta为离线状态，收到sta的发现列表报文后，先指示其离线。sta离网后，会重新入网，入网成功后，对此sta发起抄表业务，检验能否正确抄读数据。

pco断电恢复测试主要验证pco根据断电时间能否正确判断自己的状态并恢复至正常工作状态。通过控制每一层级衰减器大小构造出预期拓扑并进行组网，将指定pco断电，根据断电时间不同测试目的不同，在小于一个路由周期内上电，pco仍处于在网状态，并且站点角色不变，对此pco下的sta进行抄表业务，检验能否正确抄读。在两个路由周期后，四个路由周期内上电，此时pco会降为sta，下一层级sta也会进行pco变更，在规定之间后，对上电恢复节点和下一层级sta进行抄表业务，检验能否正确抄读。

cco断电恢复测试主要验证cco在不同阶段断电后上电，整个网络能否正常恢复工作。主要分两种情况，cco组网完成后的断电恢复和cco正在组网时的断电恢复过程。cco组网完成后的断电恢复主要测试步骤如下：全网节点上电，测试软件平台模拟集中器下发白名单列表并启动组网，组网完成后，断电，在两个路由周期内上电，在一定时间后，网络恢复正常工作，对网络中任意两个sta进行抄表业务，检验能否正确抄读数据。cco正在组网时的断电恢复主要测试步骤如下：全网节点上电，测试软件平台模拟集中器下发白名单列表并启动组网，组网还未完成时，cco断电后上电，cco继续开始组网流程，组网完成后，检查在网节点是否与下发的白名单一致，若一致，对网络中任意两sta进行抄表，检验抄读数据是否正确。

在执行测试例时，为了验证噪声对网络工作情况的影响，每个测试例都可以根据测试目的的不同选择不同的环境噪声注入屏蔽箱中，测试网络在不同的噪声环境下的抗干扰能力。测试软件平台也提供定时自动化测试功能，在定期的空闲时间内，测试平台会将所有测试例进行组合，自动测试，让网络处于长时间的工作中，测试网络的稳定性。在进行功能测试时，每个测试例中都会记录测试的开始时间、测试的结束时间以及发送和接受每条报文的时间戳，由此可以计算出每个测试流程的时间，从而评估业务流程的性能。在网络中，包含不同厂商的通信模块进行测试，可以检验其互联互通性。

进一步，该测试系统的运行过程包括以下步骤：

s1：用户按需配置测试报告生成格式。可以配置待测模块的厂家、检测机构以及每个测试用例是否显示详细消息，测试系统会根据测试人员所配置的信息，生成测试报告，供测试人员查看。

s2：用户配置设备端口参数。用户可以根据已经编写好的端口与设备的映射xml文件通过软件自动配置设备的端口信息，也可以根据ui手动设置端口信息，保证端口与设备的一一对应，确保测试软件平台对测试硬件平台控制的正确性。

s3：用户配置信号发生器和程控衰减器参数。用户能对信号发生器进行以下几个方面的配置：噪声类型、噪声带宽、噪声功率，对程控衰减器可以配置衰减db与衰减通路是否开启。根据所需构造真实环境的不同，对信号发生器进行详细配置，具体如下：

噪声类型：高斯白噪声、脉冲噪声、窄带噪声、类lora噪声，不同种类噪声的叠加。lora噪声为在类lora信道环境下所捕获的噪声，其不同噪声种类可通过matlab生成，也可通过信号发生器自带软件生成，不同种类噪声叠加根据噪声生成软件进行叠加，或通过matlab叠加后经过噪声生成软件处理后生成，所有噪声均以文件的形式导入信号发生器中并保存。测试人员通过ui界面进行选择即可使用为了满足测试需求所使用的噪声；

噪声功率：所有信号均可通过ui界面实时调节功率或使用默认功率；

噪声带宽：根据不同的测试需求对噪声的带宽进行设置。

s4：用户按需加载可执行测试用例列表；

s5：用户选择所需执行的测试用例；

s6：用户点击ui上的开始按钮，此时，测试软件平台会控制待测系统中所有通信模块上电，等待通信模块初始化完成后，测试平台进行自检，自检完成后，构造所需测试环境后，运行所选测试例；

s7：当前测试例执行完成之后，在ui中实时显示测试例log、测试结果、测试完成时间及当前的测试进度，并将测试log保存在指定文件夹下方便查看。ui显示测试log包括两部分，其一是通信模块与测试软件平台中模拟的集中器与智能电表的数据交互，其二是通信模块之间的数据交互。

s8：若当前所选测试例列表未全部执行完毕，则执行下一个测试用例，执行测试用例前，会根据此测试例的要求控制程控衰减器、信号发生器及模块上下电，满足此测试用例的网络环境后，继续执行。在执行完一个特定的测试例后，进行下个测试例执行时需要对通信模块进行重启初始化时，测试软件平台会控制测试硬件平台中的继电器开关，自动实现设备的上下电重启。

s9：当所有测试用例执行完毕之后，ui弹出提示信息；测试软件自动根据所选测试例的测试log进行汇总，按照s1中所配置的格式生成测试报告，便于测试人员查看。

s10：测试执行完毕。

进一步，所述步骤s6中，测试软件平台对硬件平台中信号发生器、程控衰减器及信道监听单元进行配置，并实时控制待测设备上下电，其具体包括以下步骤：

s61：配置好设备参数、选择好测试用例后，点击开始按钮，此时测试例不会立即执行，测试软件平台会控制硬件平台构建好所需的网络环境；

s62：信号发生器根据测试软件平台中所设置的噪声参数产生噪声信号注入屏蔽小室中；

s63：测试软件平台对程控衰减器进行控制，根据通信模块的信号发射功率控制衰减器的衰减大小；由于通信模块会根据信号强度以及信噪比等参数确定通信模块的层级，所以控制衰减大小能达到控制网络拓扑的功能；

s64：对信道监听单元进行配置，测试软件平台设置信道监听单元向pc上传数据的速率以及监听单元的监听信道，信道监听单元在规定的信道上以轮询的方式进行扫描，扫描的时间根据无线信道的前导长度来决定，保证监听模块在轮询所有信道一次后也能正确接受到前导，防止监听模块遗漏信息。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明能简化操作步骤，提高操作效率：提供友好型用户界面，对可执行测试用例进行封装，无论是测试人员和开发人，无需知道测试例的具体运行步骤即可执行测试，测试开始执行后，测试系统自动化运行，无需其余操作步骤，测试过程及测试结果可在ui中查看，测试报告自动生成。

(2)本发明能模拟真实网络环境：通过信号发生器、屏蔽箱及程控衰减器构造出接近于通信模块真实的工作环境。能在有限空间内构造出多层级拓扑与多网络共存等网络环境，对通信模块功能进行全方位的测试，使测试结果更接近于通信模块在真实环境下的工作情况。并给出综合网络测试方案以及测试用例，详细介绍了测试用例的具体步骤，对于特殊的测试用例，通过信号发生器、屏蔽箱、程控衰减器、继电器等硬件设别，结合网络环境变化，构造出异常网络环境，对网络异常情况进行测试。

(3)本发明能辅助定位测试出错环节：通过信道监听模块捕获通信模块间的数据交互，并上传至pc上的测试软件系统，测试软件系统对捕获的数据报文进行解析，并与期望数据进行对比，可以辅助判断测试中的出错环节。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明所述用电信息采集系统中本地微功率无线互联互通测试软件系统；

图2为本发明所述用电信息采集系统中本地微功率无线互联互通测试硬件系统；

图3为本发明所述用电信息采集系统中本地微功率无线互联互通测试系统实施例步骤流程图；

图4为本发明所述用电信息采集系统中本地微功率无线互联互通测试硬件系统中屏蔽箱内具体结构；

图5本发明所述用电信息采集系统中本地微功率无线互联互通测试硬件系统实施例在应用场景中的测试流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

请参阅图1～图5，图1为本发明优选的一种用电信息采集系统中本地微功率无线互联互通测试软件系统，具体包括：

友好型用户界面，用于用户方便执行测试和实时查看测试进度，其中包括测试例管理模块、仪器参数配置模块、测试显示模块、信道监听数据显示模块。具体为：

测试例管理模块：用户可以加载后台测试例xml文件在ui上更新测试例列表，也可在ui上删除和增加测试用例。ui上根据不同的测试种类以树形结构层次性的显示测试用例，测试人员通过勾选框选择所要执行的测试用例；

仪器参数配置模块：仪器参数配置模块包括两部分，其一是仪器端口参数配置、其二为仪器功能参数配置，参数配置完成之后，可以生成对应的xml文件保存至后台，测试软件平台启动后，自动读取xml文件获取上次配置结果；

测试显示模块：ui中测试相关数据，包括所选测试例子总数、当前通过测试用例、已执行测试例个数、测试进度条、测试对象以及测试log；

信道监听数据显示模块：此显示模块具有一定的解析功能，能对通信模块在信道中的数据进行捕获并按照规定格式解析并显示在指定位置。

测试执行模块，用户执行测试后，测试执行模块会进行自检，检查pc与测试硬件平台的连接，解析所保存的xml文件后，根据xml文件参数对各个模块进行控制。具体为：

可执行测试例文件：可执行测试用例运用ttcn-3语言编写，并对测试中的重复步骤进行封装，运用于不同测试用例中，减少测试例开发所需的时间。测试例开发平台将可执行测试用例转换为可执行文件，并提供可自动执行的测试脚本，内嵌到测试软件平台中，测试人员通过ui控制测试执行。

测试log保存：每个测试用例执行完成之后，都会将测试log以文件名为测试例名+测试时间的格式保存在指定文件夹下，方便测试人员查看。测试log主要包括测试报文的交互、交互报文的解析、测试平台系统log、定时器信息等。每条信息都会带上平台自带的时间戳。

测试例列表xml文件：测试软件平台可以解析此文件，并在ui中进行显示。xml文件为树形结构，包含测试对象、测试例类型、测试例编号、可执行测试例名称及测试例名。

测试报告生成：当所有测试例执行完成之后，测试软件平台会对所产生的所有测试log进行汇总，产生测试报告。测试报告格式可在测试开始前，根据测试人员需求进行配置。

仪器配置xml文件：测试硬件平台中所有的设备的参数都可在测试软件平台中进行配置，在ui中配置保存后，会产生对应的xml文件保存在指定文件夹中。测试软件平台重启后，会自动读取上次所保存的配置，避免重新配置的麻烦。

测试系统自检：用于保证在测试执行之前pc与测试硬件平台间连接无误，通过端口映射文件建立端口连接。测试软件平台打开串口或网口后，给设备发送连接信号，设备会返回确认信号，确认此设备连接是否成功。

信号监听模块数据解析：用于解析监听模块往测试软件平台上传的通信模块间传输的数据。解析时根据帧控制和帧类型以规定好的格式按字段对数据进行解析，并以字段分开后在ui界面上进行显示，方便测试人员查看，为错误定位提供依据。

模拟设备：宽带微功率无线通信网络中，为了保证通信模块正常运行工作，需要提供集中器与智能电表等终端设备。测试软件平台直接模拟集中器与智能电表，无需在硬件平台中添加真实设备，减少测试硬件平台构建的难度，也便于实现自动化控制。

测试软件平台可以模拟多个集中器，以达到多网络环境，可以根据测试需求不同，给cco设置不同的节点地址。根据需求，模拟出多个智能电表，与网络中的sta进行通信，提供业务支撑。在节点地址配置方面，测试软件提供灵活的配置机制，可以在测试例中任意修改脚本，改变此节点的地址，通过地址的改变，可以测试sta在地址改变后的重新入网流程。软件平台中模拟的智能电表无需要求在硬件平台中所有节点与之一一对应，当测试例子中模拟出的智能电表多于硬件平台中的sta时，测试例仍能正常运行。

硬件接口模块：用于控制测pc与测试硬件平台中各个模块的连接，保证端口与设备映射关系的正确性，确保设备的远程控制正确。

图3为本发明优选的一种用电信息采集系统中本地微功率无线互联互通测试硬件系统，主要包括：

信号发生器：用于产生环境噪声，注入网络环境中，模拟真实的传输环境；在信号发生器中建立噪声库文，模拟多种噪声环境，对宽带微功率无线通信经典场景进行噪声数据的捕获，如小区楼栋环境、学校环境、地下停车场环境、商业区环境、工厂环境等情况下的噪声情况有频谱仪进行捕获后，通过软件转换为特定信号发生器所能识别的文件，导入信号发生器中，制成噪声库。此外，还有一些基础噪声环境，高斯白噪声、脉冲噪声、窄带噪声、类lora噪声，以及以上不同种类噪声的叠加，其不同噪声种类可通过matlab生成，也可通过信号发生器自带软件生成，不同种类噪声叠加根据噪声生成软件进行叠加，或通过matlab叠加后经过噪声生成软件处理后生成，所有噪声均以文件的形式导入信号发生器中并保存。测试人员通过ui界面进行选择即可使用为了满足测试需求所使用的噪声；

通过ui界面，除了噪声类型的选择外，还可以设置噪声的功率大小，将噪声功率调大，可以测试网络在低信噪比环境下的运行情况。可以对信号带宽进行设置，测试噪声在全频带干扰或窄带干扰的情况下，网络的运行情况进行测试。

程控衰减器：模拟信号传输时的衰落，使不同屏蔽箱中的通信模块组网后不属于同一层级，根据程控衰减器的衰减大小也可以修改网络拓扑；

若想精确控制，确保某个屏蔽小室内的各个节点与其他频闭小室内节点通信质量都不一致，更进一步控制pco的选择，可以通过接入射频线的方式进入屏蔽小室，连接至通信模块，通过控制每根射频线上的衰减不同，保证屏蔽小室内每个节点与其他屏蔽小室节点通信质量的不同。

多功能屏蔽小室：通信模块工作于屏蔽小室中，隔离外界干扰信号，结合其他设备构造所需拓扑结构；多功能屏蔽小室上有电源接口、串口通道、网口通道、多个射频接口。

选通阵列单元：通过选通开关的控制，可以选择噪声注入某个屏蔽箱中，控制屏蔽箱内的通信模块通信环境。

信道监听单元：信道监听单元可以捕获通信模块在通信介质上的传输数据，之后上传到pc测试软件系统。测试软件平台可以设置信道监听单元向pc上传数据的速率以及监听单元的监听信道，信道监听单元会在规定的信道上以轮询的方式进行扫描，扫描的时间根据无线信道的前导长度来决定，保证监听模块在轮询所有信道一次后也能正确接受到前导，防止监听模块遗漏信息。

图3为本实施例的用电信息采集系统中本地微功率无线互联互通测试系统实施例步骤流程图，具体步骤如下：

步骤101：用户加载测试用例xml文件，在ui上显示所有可执行测试用例。配置仪器端口信息，若为串口，需选择串口号、设置串口速率、数据位、有无停止位、奇偶校验位，若为网口，则设置ip地址。配置仪器参数，信号发生器需配置所需产生噪声类型、噪声频带范围、噪声功率等；程控衰减器需配置每个通道的衰减db；信道监听模块需要配置监听工作信道、数据上传速率以及工作模式。虚拟仪器配置，虚拟仪器配置主要是设置虚拟集中器和虚拟只能电表的版本号。配置好仪器参数后，选择测试用例，执行测试。

优选的系统可以将上次所配置的选项进行保存，当再次开启测试软件系统时，自动恢复上次的配置，也可根据不同的配置生成模板，测试人员可以根据测试需求，选择不同的配置文件模板，简化操作流程；

步骤102：测试软件系统会进行测试自检，保证pc与测试硬件平台中各个模块连接的正确性。自检完成后，根据所配置的仪器参数，测试软件系统对测试硬件系统发送命令进行控制，构造出预期的网络环境。环境构造成功后，可执行测试用例开始执行；

步骤103：测试例按照测试例列表中从上到下的顺序依次执行，当某个测试例执行完成之后，保存其测试log至指定文件夹，执行下一个测试例前，需对通信模块下电，之后进行上电初始化，执行下一个测试用例，直至测试完成，生成测试报告。

图4为测试硬件系统中屏蔽小室内结构图，主要包括以下几个部分：

通信模块工作底板：通信模块承载在底板进行工作，一个底板能承载多个通信模块工作。底板上连接有电源，给通信模块供电，底板通过串口连接至pc机，pc机上的软件测试系统模拟的集中器或智能电表通过串口与通信模块进行交互。

电源：用于给底板与通信模块供电；

继电器：继电器通过串口和网口与pc进行连接，测试软件平台在测试过程中可以控制继电器开关，控制屏蔽箱内承载底板的通电情况，进而可以控制通信模块的上下电。在每个测试例执行前，会判断此次测试是否全网节点需要重新上电初始化，通过控制继电器，可以实现节点上下电的自动化。此外，通过控制节点的上下电，并精确控制时间，可以测试cco、pco、sta的在已入网的情况下，下电后的上电恢复过程。

天线：用于将射频线上的信号发射到空口中成为无线信号；主要用途有以下几个部分：

信号发生器的噪声注入，信道监听模块的信道监听，上一级屏蔽小室的信号注入，给下一级屏蔽小室的信号输出。

请参见图5，结合应用场景，根据测试流程图对本实施例测试系统的测试流程进一步说明，包括如下步骤：

步骤s01：测试软件启动读取默认配置文件，恢复上次退出前的配置参数；

步骤s02：测试人员选择测试例xml文件，加载测试用例列表在ui上显示；

步骤s03：测试人员通过ui的对话框配置端口参数，生成端口配置文件，并保存至指定目录；

步骤s04：测试人员配置信号发生器、程控衰减器及信道监听模块参数，生成仪器配置文件，并保存至指定目录；

步骤s05：测试人员设置虚拟仪器，主要是设置虚拟集中器、智能电表和采集器等设备的版本号；

步骤s06：测试人员在ui上的测试例树形拓扑上，通过勾选框的形式选择所要执行的测试用例；

步骤s07：测试人员点击ui上的开始按钮。测试软件平台解析端口配置文件，构建设备端口连接的映射关系；

步骤s08：测试平台自身检测测试软件系统与测试硬件系统中各个设备的连接，保证连接的正确性；

步骤s09：测试软件系统解析仪器参数配置文件，构造控制数据发送给相关仪器进行远程控制，构造出测试环境；

步骤s10：可执行测试用例运行；

步骤s11：测试软件系统ui实时显示测试log、测试结果及整体测试进度；

步骤s12：当前测试用例执行完毕之后，将此测试用例log保存至指定文件夹下；

步骤s13：判断当前是否还存在待测测试用例，若不存在，进入步骤s14，若存在，跳转至s10；

步骤s14：根据测试人员所配置的测试报告参数以及所有测试用例的log，生成测试报告，保存至指定文件夹，测试结束。

采用本发明测试系统，测试人员可以通过ui方便的执行测试，无需知道每个测试例的具体运行过程；通过ui对端口和仪器进行参数设置，对测试硬件系统进行远程控制，模拟出双模通信模块的工作环境，使测试结果更加接近于真实工作场景。在ui上可以清晰看到测试软件系统与被测系统之间的数据交互。加入信道监听模块后，通信模块之间的数据交互也能清晰的显示在ui上。并且测试软件系统能将真实传输数据与测试期望数据做对比，将错误部分进行高亮显示，方便测试人员检错。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。