eSIM卡技术在电力设备主站系统中的应用

引言

当前,4G模块在电力设备上已经得到了广泛应用,它是设备终端和主站无线通信必不可少的一部分。终端通过4G模块拨号注册到主站服务器,实现各项电力数据的远程传输和监控,为远程管理提供了一个很便利的通道。eSIM卡是将传统s1M卡直接嵌入到设备芯片上,用户无需插入物理s1M卡。通过使用eSIM卡,可以更好地集中管理电力设备。

本项目主站通过短信实现eSIM通信,对设备的地理定位、流量等附加信息进行查询、显示,并根据告警规则进行提示。

本系统由B/s架构组成,用户并不需要下载客户端,可以直接在网页打开网站进行操作,界面操作方便友好。而维护人员可以在后台上观察各种数据并生成报表,大大提高了工作效率。

1设计方案

主站系统简略框架拓扑图如图1所示。此系统的主要功能是把电力公司专网和公网中的数据利用短信平台的功能进行交互,终端设备通过短信方式把数据上传到短信平台,服务器通过短信猫,从短信平台下发、获取对应的数据。系统采用B/s架构,用户通过网页方式访问服务器,并对设备进行查询和控制。

本系统主要由短信猫前置、协议控制、档案管理、流量监控、GPs定位显示、参数设置查询等模块组成,各模块之间相互独立。本系统使用了谷歌的AngularJs进行U1界面的实现,采用MVC框架结构,使得界面元素控制和后台数据控制完全分离,降低了各个模块的耦合性,简化了程序的开发。后端采用Java编写,数据库采用开源的MysOL数据库。

2模块设计

2.1短信猫前置

由于本系统不接入公网,因此采用短信作为设备和主站平台之间通信的方式。设备通过短信,使用移动平台接口进行数据收发。主站系统通过短信猫,经中转程序,同移动平台进行通信,实现设备同主站之间的通信。

短信通信流程图如图2所示。

2.2协议控制

实现设备规约的协议解析和处理,同时实现短信猫执行的解析和处理,并将数据根据解析内容入库保存。

设备端的扩展命令是在南网协议的基础上进行扩充的,包含了流量查询间隔、地理位置查询间隔、经纬度上报偏差限值等新增参数的设置、查询命令。

2.3档案管理

管理设备的资产、eSIM序列号、电话号码等基础信息。由于采用eSIM卡,允许在服务商端对eSIM版定号码进行调整。为了保证号码的准确度,系统将根据上报的信息定时对档案进行同步数据更新,保存和显示最新的号码信息。

2.4流量监控

为了实现对设备使用流量的监控,后台任务定时通过移动平台获取所有卡的流量使用信息,并依据系统中的流量报警阈值进行告警。

2.5GPS定位显示

设备端在上线或者地址位置发生偏移的情况下,会主动上报GPs定位信息。主站系统定时查询移动平台相关的GPs信息短信。获取到短信内容后,将解析后的GPs定位信息保存在数据库中,并刷新位置修改信息。前端界面可以查询所有设备的定位信息及位置移动情况。

2.6参数设置查询

根据项目需求,在南网协议基础上,扩展部分位置、中心号码等参数的查询和设置。主站通过短信猫,将设置和查询命令发送到移动平台,由平台下推到设备端,实现设备相关参数的修改和查询。

3技术难点及解决

由于设备本身处于专网环境,无法接入公网网络,因此无法通过TCP等网络方式同主站系统进行通信,故设计采用短信方式进行通信。同时由于供应商对提供的esIM号码采取了限制措施,无法直接点对点进行短信发送,只能通过运营商平台进行短信的收发。为了解决现实问题,考虑在原有的设计基础上,增加一个中间件的开发,通过中间件,实现主站系统同短信平台之间的互联互通。

中间件部署在阿里云上,拥有一个固定的IP地址,能接入运营商的白名单。中间件通过http接口,实现主站系统同运营商平台的互联互通。

4结语

系统通过模块化的设计,降低了系统的耦合性,对系统的功能模块进行独立的设计和代码编写,降低了设计难度,有效提高了软件的开发效率。通过中间件,实现了主站系统同运营商平台的互通,对系统的整体功能实现提供了必要的支持。