综合能源智能电表管理平台(二期)设备运维优化需求规格说明书.pdf

智能智能电表管理平台电表管理平台（二期）（二期）需求规格说明书需求规格说明书 V1.00智能智能电表管理平台电表管理平台（二期二期）设备运维优化设备运维优化需求规格说明书需求规格说明书 V1.0V1.0文件编号生效日期受控编号保密级别版 本 号修改次数3总 页 数正文附录无编制审核批准智能智能电表管理平台电表管理平台（二期）（二期）需求规格说明书需求规格说明书 V1.00评审记录评审记录对智能电表管理平台（二期）需求规格说明书V1.00.doc的评审意见：上述问题修改验证后，由上述问题修改验证后，由验证后，本文件即可发布。验证后，本文件即可发布。评审人员签字：问题修改验证结果：验证人签字：时间：智能智能电表管理平台电表管理平台（二期）（二期）需求规格说明书需求规格说明书 V1.00变更日志变更日志编号版本修改内容修改人修改日期1V1.0初稿做成智能智能电表管理平台电表管理平台（二期）（二期）需求规格说明书需求规格说明书 V1.00目目 录录1 1引言引言.11.11.1编写目的编写目的.11.21.2背景背景.11.31.3定义定义.11.41.4参考资料参考资料.22 2任务概述任务概述.32.12.1目标目标.32.22.2功能边界功能边界.42.32.3用户特点用户特点.52.42.4假定和约束假定和约束.53 3软件模块架构软件模块架构.73.13.1系统总体功能用例图系统总体功能用例图.73.23.2软件模块架构图软件模块架构图.83.33.3软件系统主要模块间接口描述软件系统主要模块间接口描述.93.43.4功能需求功能需求.103.4.13.4.1充值服务重启恢复优化功能充值服务重启恢复优化功能.103.4.23.4.2应急充值更新优化功能应急充值更新优化功能.103.4.33.4.3附加业务服务功能附加业务服务功能.103.53.5非功能需求非功能需求.103.5.13.5.1性能需求性能需求.103.5.23.5.2可扩展性需求可扩展性需求.113.5.33.5.3可测试性需求可测试性需求.123.5.43.5.4可维护性需求可维护性需求.123.5.53.5.5易用性需求易用性需求.123.63.6安全需求安全需求.123.6.13.6.1系统安全性系统安全性.123.6.23.6.2可用性可用性.12智能智能电表管理平台电表管理平台（二期）（二期）需求规格说明书需求规格说明书 V1.003.73.7数据库和业务服务器典型配置方案数据库和业务服务器典型配置方案.134 4运行环境规定运行环境规定.154.14.1网络环境网络环境.154.24.2运行环境运行环境.154.34.3开发环境开发环境.164.44.4接口接口.164.4.14.4.1外部接口外部接口.164.4.24.4.2内部接口内部接口.1611 1 引言引言1.11.1 编写目的编写目的本文档是针对智能电表管理平台一期运营的现状，进行详细的分析和讨论后得出的产品开发的需求规格说明书，旨在明确智能电表管理平台（二期）（以下简称本系统）的开发需求。通过本需求规格说明书，可以了解到该项目的开发背景、功能需求、运行环境需求等。本文档面向的读者是：智能电表管理平台的开发人员、产品经理、测试人员、工程部负责人、市场部负责人、技术方案部负责人、研发项目经理、总监等。1.21.2 背景背景项目名称：_商管智能电表管理平台（二期）（COMMERCIAL SMART METER MANAGEMENTSYSTEM）目前，各广场商铺采用预付费电表，现场充值方式效率低，同时商铺用电异常、缺电、电表跳闸功能失效等情况不能及时反馈，影响商铺经营，甚至造成电费流失。为了方便商户缴费，提高商管公司管理工作效率，商管公司计划实施商管商铺用电线上管理改造工程，本工程计划将现有各广场预付费电表更换为远程费控电表，并增加采集器，集中器，实现电表的充值，数据采集统一管理。在总部实施统一的智能电表管理平台，实现各广场智能电表，采集器，集中器统一配置，管理；实现网上充值，自动抄表，余额不足提示，应急处理；与商户服务平台实现数据交换，包括充值信息，抄表数据等；与地方能源平台交换能源相关数据；以及其他的系统管理，包括分区域授权，设备监测，自动诊断，断点续传的高可用性，高稳定性的系统，实现统一的数据集成分析，商管总部可以随时掌握广场的工程管理情况，并指导广场工作。本期系统设计目标，满足系统扩容的要求，能够接入未来五年内新开业的广场电表设备。1.31.3 定义定义下表列出本报告中专门术语的定义、英文缩写词的原词组和意义、项目组内达成一致意见的专用词汇，同时继承全部的先前过程中定义过的词汇。词汇名称词汇名称词汇含义词汇含义备注备注Redis开源的使用 ANSI C 语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value 数据库，2并提供多种语言的 API。WCF由微软开发的一系列支持数据通信的应用程序框架XML非常适合万维网传输的可扩展标记语言，提供统一的方法来描述和交换独立于应用程序或供应商的结构化数据WebServiceWeb service 是一个平台独立的，低耦合的，自包含的、基于可编程的 web 的应用程序，可使用开放的 XML（标准通用标记语言下的一个子集）标准来描述、发布、发现、协调和配置这些应用程序，用于开发分布式的互操作的应用程序。STLStandard Template Library，标准模板库，惠普实验室开发的一系列软件的统称。它是由Alexander Stepanov、Meng Lee 和 David RMusser 在惠普实验室工作时所开发出来的。这可能是一个历史上最令人兴奋的工具的最无聊的术语。从根本上说，STL 是一些“容器”的集合，这些“容器”有 list,vector,set,map 等，STL 也是算法和其他一些组件的集合。这里的“容器”和算法的集合指的是世界上很多聪明人很多年的杰作。STL 的目的是标准化组件，这样就不用重新开发，可以使用现成的组件。OPCOPC(OLE for Process Control,用于过程控制的 OLE)是一个工业标准，管理这个标准国际组织是 OPC 基金会，OPC 基金会现有会员已超过220 家。遍布全球，包括世界上所有主要的自动化控制系统、仪器仪表及过程控制系统的公司。基于微软的 OLE(现在的 Active X)、COM（部件对象模型）和 DCOM（分布式部件对象模型）技术。OPC 包括一整套接口、属性和方法的标准集，用于过程控制和制造业自动化系统。1.41.4 参考资料参考资料编号编号资料名称资料名称说明说明1能源管理系统(EMS)V1.3 系统需求说明书32 2 任务概述任务概述2.12.1 目标目标客户（商管）为了提高商铺服务品质，加强与商铺的联系，实现网上交费，网上充值，电表用电量网上查询。在商管智能电表管理平台中已经实现的功能：1.使用统一通信接入方式，集中控制和管理各地广场的采集器，接入、科陆、威盛三家智能电表数据。2.支持 Q/GDW 3762013电力用户用电信息采集系统通信协议和DLT645-2007 多功能电能表通信协议，通过标准协议，实现对各地广场智能电表的充值、遥控和参数设置。3.通过建立统一智能电表管理平台，实现电表自动充值，查询，交费。4.与商户服务平台对接，商户可以在商户服务平台系统上进行充值，自动查询用电情况，自动提醒电量短缺。5.与租赁系统对接，将账单上传到租赁系统中。6.统一管理广场电表相关设备，包括设备信息管理，参数，及时掌握最新的设备状态。7.通过数据集中监控和分析，尽早发现问题，优化方案，提早预防，降低风险和成本。8.提供应急充值方案。通过、科陆、威盛提供的应急充值工具，在各地广场与总部平台断网的状态下，实现对商户的应急充值，并在通讯恢复时将应急充值记录同步到智能电表管理平台。本次研发目标是针对现有的智能电表管理平台（以下简称计费系统）版本的计费管理系统进行架构和业务的优化，完成智能电表管理平台（二期）的系统需求。以下是本版本需要解决的问题及风险点：（1）平台功能扩容，设计目标至少支持未来 300 个广场的仪表数据接入和处理，支持至少 3000 个集中器，10 万设备，200 万点的处理能力；（2）系统大数据入库的处理能力不足，将平台入库功能剥离重构，采用并发 SQL 多通道入库方式进行处理能力优化；（3）业务处理能力优化，业务数据表比如铺位表，账单表，充值记录表分表优化；WEB 端处理能力优化；透支额度设置支持超过 4 万，电表电量支持反转处理；（4）异常处理：待办流水号使用唯一键，待办自动重试功能优化；电表参数设置与系统设置实际不符定期校验；支持充值未知时智慧预测功能等。（5）配置自动加载更新框架建立。4（6）对业务流程进行优化关键存在设计风险的点：1）平台容量升级风险。2）业务处理能力提升风险，不排除有其它性能瓶颈。3）客户对充值安全性要求越来越高，需要进一步提高充值安全性和稳定性。4）系统并发操作数量增加，出现并发冲突的可能性增加，失败时的异常处理需要更加谨慎处理。随着大数据时代的到来，海量、多样和快速的实时数据被纳入管理和分析的范畴，对商业地产项目中采用传统自管户形式的分散计费模式提出了挑战。商管智能电表管理平台，针对以上客观现实技术状况，投入核心技术人员，集等合作厂商数十年专业领域技术研发经验，提供先进、全面的大数据解决方案，涵盖计算、网络、存储、安全以及管理平台，将地方广场的计费抄表数据接入总部集中管理，在稳定安全可靠的前提下，及时对商户智能电表数据进行大数据接入，分析，控制和处理决策，深入挖掘商户用能计费数据的价值，提高总部商管系统决策的准确性和全面性，有力推动商管运维成本优化和商户节能减排工作的实施。2.22.2 功能边界功能边界本本系统以满足集团对全国广场的商户用电实行总部集中计费充值管理需求为业务需求边界。系统解决方案中涵盖预付费表计、电能采集管理终端、软件管理平台、必要的通讯组网设备、及其他异常或应急处理流程中所需的软硬件设备等。系统解决方案应能实现所有商户电表的抄表、充值及必要的配置管理业务，缴费支付功能由商服平台集成的支付平台提供，电表管理平台应能支持缴费数据的交互和参数设置。根据市场调研及客户需要，本系统需要满足以下功能：（1）用能计费需求；（2）第三方采集器分布式接入需求；（3）商服和租赁系统对接需求；（4）APP 相关模块需求5详细的需求清单，请参见模块级的需求文档。2.32.3 用户特点用户特点本系统总体研制的功能模型如图所示。系统向下遵循国家标准、行业标准和企业内部标准规定，接入计量仪表、环境传感、暖通空调、智能照明和楼宇自控等多种类型的底层设备，并通过这些底层设备实现对物理世界的感知和控制操作。对于应用客户，由客户建设硬件基础设施并安装部署企业级系统，接入数据进行处理，并提供能效管理和设备运维应用服务。客户较少投资额度而且以动态灵活配置的方式使用 EMS软件服务，平台数据服务提供开放接口，可供第三方应用开发者调用和研发新型应用，并纳入整体的能效管理和设备运维生态圈。2.42.4 假定和约束假定和约束1、对于一些公共的、经常使用的代码或函数，避免频繁复制，可封装成公共类或库；2、代码中做好注释，避免无用注释的出现，以增加可维护性；3、尽量减少人工配置，增加默认属性，以增强易用性；4、代码中尽量使用标准 STL 的内容，以增加系统可移植性；65、做系统设计时，尽量考虑以前老版本的功能，以增加系统的兼容性；6、经过 WebService 服务程序到后台服务器读取 2000000 个配置点以内的数据时间=120 秒；7、模拟量、脉冲量、开关量总数在=2000000 时，功能查询响应时间=10 秒；8、从 WebService 下发控制命令到前端设备动作的时间=30 秒。73 3 软件模块架构软件模块架构3.13.1 系统总体系统总体功能用例图功能用例图智能电表管理平台在内部的系统功能角色和定位如下：基本业务功能，智能电表管理平台从主数据系统获取商户与铺位，内部人员组织的配置信息，与内部CTX，短信，APP 等系统连接。商户线上充值时首先从支付快钱系统收取电表预付费，通过商服系统对电表系统进行充值。对于线下充值和电表平台自己发起的补偿充值，智能电表管理平台主动向商服系统同步充值记录。系统接收租赁的费率变更请求，定期生成针对商户的计费账单，向用户输出。系统网络结构图，如下所示：8各个广场部署 812 台集中器，通过接入服务器接入到智能电表管理平台。接入服务器采用四家供应商独立部署的方式。经过应用服务器 3 和应用服务器 4 上数据服务处理后，提供给应用服务器 1和应用服务器 2 的 WEB 服务，由的负载均衡统一对外发布。单台 FDA 接入能力目前经过实测，可以支持 1000 台集中器接入，因此本需求暂不考虑扩展。3.23.2 软件模块架构图软件模块架构图本系统软件模块划分，如下图所示：93.33.3 软件系统软件系统主要主要模块间接口描述模块间接口描述01平台侧（应用服务器的 Server）与分布式接入侧(接入服务器)的数据接口主要是平台侧提供数据录入，接入如脉冲量，冻结电度，剩余金额，透支金额等，开关量，设备的实时通信状态，电表数据状态位等，事件类，实时告警，电表的遥控，充值，费率设置，时段设置（不做），告警跳闸，透支额度，（按功率）过负荷跳闸（不做），保电，充值记录。02WEB 侧（应用服务器的 WEB）与平台间的数据接口。主要是平台侧提供 WebService 服务，WEB 端通过平台侧提供的 WebService 和平台数据库可以查询到一些平台端的数据信息。03 与第三方的接口（1）内部商服系统、租赁系统、主数据系统、CTX 系统、短信系统、单点登录系统。参见 4.4.1。（2）与科陆、威盛对接采集器和电表。参见 4.4.1 外部接口103.43.4 功能需求功能需求客户针对目前系统已经上线功能在实际运行中出现的若干问题，提出以下设备运维优化内容，要求增加以下功能。3.4.13.4.1 增加透支增加透支金额门限告警金额门限告警功能功能背景：目前系统没有设置透支金额门限，但是系统中存在已经设置过透支金额门限的电表，在预付费剩余金额扣费到 0 时无法跳闸，因此需要查找这部分设置错误的电表。根据 F167 中携带的透支金额门限判断，如果集抄上报的该遥脉值不为 0，则产生告警。该告警处理时下一个透支金额为 0 的 webservice 命令即可。3.4.23.4.2 增加电表参数配置错误增加电表参数配置错误告警功能告警功能背景：电表配置与国网不一致，且现场管理水平参差不齐，发货到现场的仪表没有统一的现场基础设置。现场电表存在大量预付费使能，继电器使能未打开，第二套费率不使能的现象，导致电表不扣费，剩余金额减到 0 不跳闸，第二套预约费率无法设置等现象。通讯管理机：在第三类事件 F28 的保留状态字中增加预付费使能，继电器使能，第二套费率使能，通过现有的 F28 命令上报。设备管理服务：针对电表，增加对 F28 状态字的判断，将预付费未使能，继电器未使能，第二套费率未使能，三种状态作为单独告警上报。告警服务：增加预付费未使能，继电器未使能，第二套费率未使能，三个告警项。3.4.33.4.3 应急充值应急充值记录优化功能记录优化功能背景：目前生产环境应急充值记录，按照国网 645 规约，充值后金额是剩余金额，存在充值后剩余金额为 0，但透支金额不为 0 的情况。系统计算充值记录时，按充值后剩余金额-充值金额和充值后剩余金额得到的充值前后的金额无法正确反映系统实际的欠费状态。针对国网上报的应急充值记录，充值后金额为 0 的，取充值后最近一个时间的时采样透支金额计算透支，若时采样中没有透支，则取遥脉表的透支金额计算。工作量 5+40+5=50 人日3.53.5 非非功能需求功能需求3.5.13.5.1 性能性能需求需求1 1、监测监测1 1、监测监测1开关量变位传送时间（采集器到系统页面）60 s11和分析和分析性能性能2模拟量数据刷新时间（采集器到系统页面）20 s3告警刷新时间（采集器到系统页面）20 s4历史数据库采样数据点间隔1 小时1 天2 2、分析分析性能性能1页面切换、调用响应时间60 s2统计性数据查询响应时间10 s3分析性数据查询响应时间10 s4诊断性数据查询响应时间10 s2 2、控制控制类类N/AN/A1控制执行时间60 s2控制操作正确率903定时控制组100 个4定时控制组中的项100 个5联动控制组100 个6联动控制项100 个7联动条件检查周期3 s3 3、负荷负荷率率N/AN/A1服务器CPU平均负荷率（正常运行任意30min内）302服务器 CPU 平均负荷率（系统故障 10s 内）503网络负荷率（正常运行任意 30min 内）204网络负荷率（系统故障 10s 内）304 4、系统系统容量容量N/AN/A1系统支持的数据点总数2,000,000 点2实时数据库支持的遥控无3实时数据库支持的计算量无4历史数据库采样数据点个数1,000,000 点5存储时间5 年6数据采集器数量3000 个3.5.23.5.2 可扩展性可扩展性需求需求要有一个良好的设计框架。为了软件能适应未来几年的现场需要，通用数据配置模块应该根据实际需要保持一定的可扩展性、可复用性，这就要求系统升级时对已基于该系统实施的系统兼容，软件设计必须有良好的设计框架。其中包括：第一、采用复用技术。第二、底层业务模块相对独立，统一接口，做到高内聚、低耦合。第三、良好的人机交互界面。12系统需要具有足够的灵活性与通用性本软件作为图形与服务器间的接口，模块间传递的参数需具有通用性、设置灵活性等特点，以达到各种接入设备的通用。3.5.33.5.3 可测试性可测试性需求需求测试用例 1测试用例 23.5.43.5.4 可可维护性需求维护性需求无。3.5.53.5.5 易用性易用性需求需求系统的使用要考虑现场人员的易用性。（1）本软件的最终用户为现场的运行维护人员，在设计软件时要考虑人员的使用习惯和方便使用；简单易用的系统可以提高现场工程实施人员的效率，降低出错的几率。（2）增加系统的默认设置，使运行维护人员在非必要的情况下，不需额外配置，即可使用本系统。（3）对各个子系统的配置，可根据向导完成，而不需要页面间频繁切换。3.63.6 安全需求安全需求3.6.13.6.1 系统安全性系统安全性保密性：只有授权的用户才能动用和修改信息系统的信息，而且必须防止信息的非法、非授权的访问。完整性：信息必须以其原形被授权的用户所用，也只有授权的用户才能修改信息。目前对用户名、密码存放使用 MD5 方式进行数据加密。3.6.23.6.2 可用性可用性（1）设备备份机制、容错机制，防止在系统出现单点失败时，系统的备份机制保证系统的正常运行。（2）SQL Server 系统数据库定期备份（不超过 30 天）。133.73.7 数据库和业务服务器典型配置方案数据库和业务服务器典型配置方案1 1、服务器配置：、服务器配置：考虑到本系统整体系统性能要求，将系统服务和数据库进行分离，系统服务器运行平台系列的软件、应用服务器和 WEB 站点，数据库服务器运行 SQL Server 数据库。系统服务器与数据库服务器为 64 位服务器主机，具体配置如下：系统服务器系统服务器数据库服务器数据库服务器Windows Server 2008 企业版 64bitCPU:至强双核内存:8G硬盘：单盘 500G 或以上，7200 转Windows Server 2008 企业版 64bitCPU:至强双核内存:16G硬盘：单盘 1T 或以上，7200 转数据库：SQL Server 2008企业版64bit2 2、低配置服务器配置：、低配置服务器配置：考虑到成本问题，低配置服务器延用原有配置模式，系统服务器和数据库服务器不分离，采用单机模式。服务器延用 64 位服务器主机，具体配置如下系统服务器系统服务器Windows Server 2008 32bitCPU:至强四核内存:4G硬盘：单盘 500G 或以上，7200 转数据库：SQL Server 2008 企业版64bit性能指标与服务器配置对应关系：性能指标与服务器配置对应关系：性能要求性能要求配置配置1000 个设备 12000 个点位 5min 系统采样 10min应用统计低配5000 个设备 60000 个点位 5min 系统采样 10min应用统计高配1410000个设备 120000个点位 5min系统采样 10min应用统计高配性能划分理由：1000 个设备对应目前公司主要合同的设备规模，5000 个设备对应目前公司遇到的大合同的设备规模，10000 个设备尚未有合同应用，考虑本系统未来 1 年极限性能的支持。154 4 运行环境规定运行环境规定4.14.1 网络环境网络环境能耗监测系统可以通过细缆组网，也可以通过双绞线连接。采用 TCP/IP 协议。主备环境建议使用双网卡互联。4.24.2 运行环境运行环境能耗监测系统的服务器由于需要安装数据库软件及工具软件，配置要求较高。通常选择当前的主流机型，物理环境配置如下：服务器端-硬件环境类别要求备注CPU 主频2.4 GHz 或以上CPU 内核2 核或以上内存8.0 GB 或以上主机硬盘500GB 或以上，7200 转UPS2KVA 及以上网卡100M 或 1000M客户端-硬件环境类别要求备注CPU 主频2.0 GHz 或以上CPU 内核2 核及以上内存4.0 GB 或以上主机硬盘250GB 或以上网卡100M 或 1000M软件环境配置如下：服务器端-软件环境类别要求备注系统服务器操作系统Windows 2008 R2（64bit）企业版数据库服务器操作系统Windows 2008（64bit）企业版数据库MS SQL Server 2008 企业版（64bit）杀毒软件微软 MSEOFFICEOFFICE 201216客户端（B/S 端）-软件环境类别要求备注客户端操作系统不限杀毒软件微软 MSEOFFICEOFFICE 2012浏览器IE11 浏览器、chrome 浏览器4.34.3 开发环境开发环境开发使用普通 PC 机，软件开发环境配置为：软件环境类别要求备注操作系统Windows 2008 R2 32 位企业版/Windows XP SP3/Win732bit/64 位旗舰版数据库MS SQL Server 2012 企业版（64bit）软件开发平台Microsoft Visual Studio 2008(sp1)/20104.44.4 接口接口4.4.14.4.1 外部接口外部接口系统外部接口主要是系统配置接口，人机交互接口（控制类、告警类），开放与第三方系统对接的数据接口，以及与外网天气预报的接口。具体接口形式参见系统概要设计文档。4.4.24.4.2 内部接口内部接口设备通讯管理服务与 Webservice 接口之间、SQL 服务与 SQL 代理之间交互的接口定义如下：下行：NewSockMessage消息头定义typedef struct T_NewSockMsg BYTEversion;/*版本编号，默认为 0*/BYTEtype;/*消息类型，默认为 0*/WORDwlength;/*消息长度，限制在 65535 是否足够*/DWORDdwForeNo;/*源机器号，区分不同的节点，比如 Server、FDA 或 Webservice 的 IP 地址*/DWORDdwEndNo;/*目地机器号，区分不同的节点，比如 Server、FDA 或 Webservice 的 IP地址*/17DWORDdwSrcPid;/*源发送者编号，区分不同的进程*/DWORDdwDestPid;/*目的编号，区分不同的进程，下行可用作场站号 或设备号*/DWORDdwMsgType;/*消息类型，用以区分不同的消息体*/DWORDdwUsrid;/*静态维护请求序列号，每次响应用户消息，用作用户响应分发编号，接受者原封不动的返回*/WORDwPad;/*填充字段*/WORDwCheckSum;/*校验字段*/NewSockMsg;FDA 与 Webservice 之间消息体定义下行消息体：typedef struct T_ServiceMsgReq DWORDdwDevId;/*目的设备号*/DWORDdwLen;/*业务数据长度*/BYTEbData1;/*业务数据*/ServiceMsgReq;上行消息体：typedef struct T_ServiceMsgAck DWORDdwDevId;/*目的设备号*/WORDwCmdType;/*业务消息类型：xC2(上行成功)0 xC3(上行失败)*/WORDnErrCode;/*错误码：/默认填 0 x00（成功）/645 安全认证错误码/645 通用错误码/表错误码：xFF（出错）/*/ServiceMsgAck;