智能電表嵌入式軟件性能測試

何繪宇

(廣東省計量科學(xué)研究院，廣東廣州，510540)

智能電表嵌入式軟件性能測試

何繪宇

(廣東省計量科學(xué)研究院，廣東廣州，510540)

隨著社會發(fā)展程度越來越高，人們對用電的需求量越來越大，從而使得我國電力的各項配套設(shè)施都要不斷地提升和完善。國家電網(wǎng)公司希望通過各種技術(shù)的集成，形成一個智能的電能表嵌入式軟件設(shè)計和測試的技術(shù)標準，從而使智能電表嵌入式軟件的測試和分析能力得到增強。在現(xiàn)有的方法當(dāng)中一般都是對智能電表嵌入式軟件進行對比，沒有從功能上對軟件開展相關(guān)的評判工作，在本文的研究當(dāng)中會在對智能電腦嵌入式軟件的特點和軟件測試環(huán)境及策略分析的基礎(chǔ)上，對智能電表嵌入式軟件性能測試進行設(shè)計。

智能電表；嵌入式；軟件；性能測試

0 引言

隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，在用電信息的采集系統(tǒng)工程建設(shè)上，其建設(shè)程度和要求也越來越高，很多的智能電表都會投入到現(xiàn)場的運行當(dāng)中。目前，我國的電網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)的智能電能表供應(yīng)商數(shù)量已經(jīng)非常多，達到了一百多個。同時他們的供應(yīng)規(guī)模有大有小，設(shè)計能力參差不齊，在這樣的背景之下，智能電表在投入運行之后運行的可靠性如何是電腦系統(tǒng)要重點思考的問題。智能電表投入運行后的運行情況，對電網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)營效益和社會的形象產(chǎn)生比較重大的影響。

1 智能電表嵌入式軟件性能測試的背景

根據(jù)已經(jīng)存在的智能電表運行的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)對電表開展常規(guī)的檢測，它在一定程度上可以使得智能電表的供貨質(zhì)量得到保障，但是沒有辦法排除智能電表本身存在的隱性故障。有的生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)出來的智能電表雖然通過了層層的質(zhì)量檢測，正式投入到使用之后依然出現(xiàn)了事故。例如電量的數(shù)據(jù)出現(xiàn)了異常，在計量上誤差超差等。這些故障大多數(shù)屬于智能電能表在電信工作現(xiàn)場下出現(xiàn)的潛在軟件故障問題，這種故障一旦發(fā)生，它會在同一個軟件批次的所有智能電能表中都出現(xiàn)，因此它所引發(fā)的后果非常嚴重，會給電力公司的經(jīng)濟效益帶來嚴重的損失，同時也影響了公司優(yōu)質(zhì)服務(wù)質(zhì)量的供給［1］。對智能電能表的軟件設(shè)計進行規(guī)范，同時在可靠性的分析評價和軟件測試上進行加強，可以使系統(tǒng)的采集與運行工作得到可靠的提升。

2 智能電表嵌入式軟件測試概述

2.1 嵌入式軟件特點分析

嵌入式軟件開展測試的目的在于對軟件的可靠性進行驗證，例如單元的測試和集成測試等，都可以在PC機上進行測試的工作，并且一般都會選擇在PC機上開展相關(guān)的測試工作，有效地避免硬件環(huán)境所帶來的影響，使得測試的效率得到提高。在后期開展的集成測試過程當(dāng)中，它需要在具體的嵌入式軟件和硬件的環(huán)境當(dāng)中搭建起一個交叉的測試環(huán)境來對嵌入式軟件的測試進行完成。在對交叉測試環(huán)境進行搭建的時候，需要注意三個方面的問題。第一個方面是主機和目標機之間的通信問題，對于這樣的問題，可以通過你太晚或者串口，使得主機和目標及之間進行物理的連接，從而使得它們的數(shù)據(jù)格式可以在預(yù)先的情況下開展定義工作。第二個方面是主機對目標機的測試控制工作這一方面的工作，它會包含著組織如何向目標主機發(fā)送測試的用例，如何對目標機的測試情況進行跟蹤，查詢其是否處于正常的運行狀態(tài)等。第三個方面的內(nèi)容是目標及測試結(jié)果的反饋，在通常的運行過程當(dāng)中，嵌入式系統(tǒng)的目標即是沒有視頻的顯示的，因此目標街上出現(xiàn)的異常或者錯誤的信息，一般都要等到測試結(jié)果之后才能夠返回到主機上進行具體的顯示工作。

2.2 嵌入式軟件測試的策略

對嵌入式的軟件來說，它在不同的測試階段是有著不同的測試策略的，在單元測試當(dāng)中，它主要是為了提高嵌入式軟件的測試效率所使用的一種測試方法。具體來說，它會把一個較大的嵌入式軟件系統(tǒng)劃分成若干個相對比較少的任務(wù)單元來開展測試任務(wù)。一般來說在宿主機上它的資源性都比較豐富，因此在對嵌入式軟件進行調(diào)試的時候會比較方便［2］。一般來說，在宿主機上開展單元的測試都會使用白盒測試的策略來進行，盡可能地對單元模塊中的每一個程序的語句都進行測試，同時對每一個分子都進行檢查，最終使代碼測試的覆蓋率得到有效的提高。

如果是在集成測試的模式當(dāng)中，它最主要是為了使得系統(tǒng)中的邏輯結(jié)構(gòu)錯誤和各功能模塊之間存在的數(shù)據(jù)傳遞錯誤，被查找出來。在具體的操作中需要使用非和合白和相互結(jié)合的方式來開展嵌入式軟件集成的測試工作。要通過最大程度地對嵌入式軟件實際運行的環(huán)境進行模擬，在職場測試當(dāng)中主要有兩個部分，首先會在宿主機上對軟件在邏輯結(jié)構(gòu)方面的錯誤情況進行檢測，同時也對各個模塊之間傳遞錯誤的情況進行測試。最后再構(gòu)建一個比較真實的嵌入式軟件運行的環(huán)境來對軟件內(nèi)部在內(nèi)存定位和分配上的錯誤情況進行測試。

3 電能表嵌入式軟件測試平臺的設(shè)計

對智能電表軟件檢測平臺來說，在他的上位機硬件當(dāng)中，應(yīng)該使用通訊的方式對硬件的以太網(wǎng)接口進行支持，同時確保它的USB程序能夠進行升級，可以對上位機的測試軟件進行良好的支持。對于背側(cè)的芯片CPU來說，它主要通過SPI或者I2C的標準總線來和FPGA的模塊進行連接。這種設(shè)計方式的優(yōu)點在于傳統(tǒng)的讀取模塊對上位機測試軟件和被測的電表存儲芯片同時開展交互操作的問題進行解決。同時針對軟件運行速度慢有可能會出現(xiàn)測試錯誤的問題，也可以進行良好的解決［3］。在這樣的一種設(shè)計方式當(dāng)中，對于不同的電表類型及存儲芯片的類型，它都能夠進行合理的配置，同時在配置的過程中，它能夠充分地考慮存儲芯片的數(shù)量及存儲的容量等信息。

在這樣的設(shè)計中，它可以針對智能電表整件的可靠性測試平臺的具體測試需求來開展針對性的設(shè)計，因此，在讀取操作指令的操作手冊執(zhí)行上是為具有針對性的，同時操作結(jié)果也良好。模擬電表，對具體的模塊開展讀者操作的時候，它會通過總線的內(nèi)核對電表所發(fā)送出來的串行時鐘信號進行接收，同時在接收的信號當(dāng)中也包括串行的數(shù)據(jù)信號和保護信號。一般來說，總線的內(nèi)核會根據(jù)總線的協(xié)議對所接收到的數(shù)據(jù)信號進行地址的解析，并且對數(shù)據(jù)進行讀取，達到對信號進行控制的目的，然后再把這些信息發(fā)送到三總線的模塊當(dāng)中。

4 電能表嵌入式軟件上位機的設(shè)計

在對上位機軟件進行設(shè)計的時候，應(yīng)該盡量使得各個模塊的獨立性能夠得到保持，因此在設(shè)計的模式上可以使用MVC框架來進行，這個框架會把用戶的界面和數(shù)據(jù)層進行分離，使得控制層會對界面和數(shù)據(jù)成之間進行連接。這樣的一種開發(fā)過程，它的高效性能比較突出，因此在后期對功能的拓展情況進行維護的時候也更加的容易。在軟件的設(shè)計當(dāng)中主要從如下幾個部分來開展，首先是數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，在對這里開展設(shè)計工作的時候，要對各個模擬單元的信息進行存儲，同時對測試所用到的信息報告等也要進行及時的保存，從而完成后續(xù)信息的配置工作。

在調(diào)度服務(wù)器的設(shè)置上，要盡量使得服務(wù)器的設(shè)計效果能夠滿足調(diào)試測試的需求，同時可以向空閑的測試系統(tǒng)進行智能的任務(wù)分配。對于參數(shù)的配置來說，要對各種信息進行合理的配置，同時對測試的方案開展選擇和配置工作，確保各個通訊的接口都能夠得到合理的選擇。在對各個單元模塊開展設(shè)計的時候，具體要對應(yīng)各個單元的測試需求來完成具體的工作。在對接口進行設(shè)計的時候，要對各個單元信息的讀取提供接口，同時在方案和外部信息的以太網(wǎng)接口上也要進行合理的提供。對于測試日志和結(jié)果報告來說，要能夠?qū)λ臏y試過程進行記錄，并且生成對應(yīng)的報告，及時發(fā)送到終端當(dāng)中，為測試的用戶查詢工作提供資料。對所設(shè)計的智能電表嵌入式軟件測試系統(tǒng)來說，它在具體的測試過程當(dāng)中有可能會遇到各種各樣的問題，從而使得智能電表的嵌入式測試工作遇到一定的影響，在對軟件的性能測試上沒有辦法得到最客觀的數(shù)據(jù)。

5 結(jié)語

綜上所述，在智能電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展過程當(dāng)中，智能電表是一個非常重要的采集終端，目前國家的電網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)部的智能電表供應(yīng)商數(shù)量非常多，他們所供應(yīng)的規(guī)模和設(shè)計的能力都呈現(xiàn)出層次不齊的狀況，在這樣大數(shù)量的智能電能表投入運行之后，它運行的可靠性對國家電網(wǎng)公司的經(jīng)濟效益和自身的社會形象是產(chǎn)生比較重大的影響的。從技術(shù)標準角度開展常規(guī)的檢測，在一定程度上可以使得智能電能表的空闊質(zhì)量得到有效的保障，但是沒有辦法對智能電能表內(nèi)在的一些隱性故障進行排除。在這樣的背景之下對智能電表的嵌入式軟件性能測試進行研究，并且結(jié)合具體的需求搭建一個軟件性能測試的平臺就顯得尤為重要，能夠使得智能電表的使用更加的可靠，從而推動智能電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展。

[1]黃楠.智能電表嵌入式軟件性能測試及評價方法研究[D].北京郵電大學(xué)，2015.

[2]錢曉耀，胡獻華，洪濤.電能表檢測儀軟件測試技術(shù)[J].中國質(zhì)檢出版社，2014（08）.

[3]劉曉.嵌入式智能電表及上位機系統(tǒng)設(shè)計[D].華南理工大學(xué)，2012.

[4]王珍，謝永明，曾仕途.基于IR46智能電能表軟件分離測試方法研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（05）.

[5]紀靜，侯興哲，陳紅芳.基于層次分析法的智能電能表軟件質(zhì)量評價[J].電測與儀表，2015（07）.

Smart meter, embedded software, performance test

He Huiyu
(Guangdong provincial institute of metrology introduction，Guangzhou Guangdong,510540)

With the development of society more and more people, the more the growing demand for electricity, so that the facilities of electric power in China will continue to improve and perfect the national Power Grid Corp. Hope that through the integration of various technologies, the formation of technical standards to form the embedded software design and testing of an intelligent electricity, so that the smart meter embedded software testing and analysis ability is enhanced. The existing methods are generally compared to the smart meter embedded software, not from the function of software to carry out the relevant evaluation work, in the study of this paper on characteristics and software testing of embedded software of intelligent computer ring On the basis of environment and strategy analysis, the performance test of embedded software for smart meter is designed

smart meter; embedded; software; performance testing