張斌 太原理工大學(xué)

1.系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.1 需求分析

建立城市燃?xì)忸A(yù)警系統(tǒng)需要到達(dá)以下目的：

1、能夠?qū)θ細(xì)夤艿阑蛉細(xì)恻c(diǎn)周邊環(huán)境中的燃?xì)鉂舛冗M(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，了解環(huán)境中燃?xì)獾臐舛鹊淖兓闆r。

2、建立城市燃?xì)庑孤侗O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)倉庫，便于查看歷史數(shù)據(jù)，對(duì)泄漏數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3、建立警報(bào)機(jī)制，對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)濃度大于警戒值，發(fā)出報(bào)警。

1.2 功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)成四個(gè)模塊，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理、歷史數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)配置和系統(tǒng)信息。其中在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中，需要實(shí)現(xiàn)查看單個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)曲線，車輛的實(shí)時(shí)軌跡兩個(gè)功能。在歷史數(shù)據(jù)管理部分，需要?dú)v史數(shù)據(jù)查詢，歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)曲線，歷史車輛軌跡信息。在系統(tǒng)配置模塊，需要警報(bào)設(shè)置，檢測(cè)車輛管理，系統(tǒng)管理員信息管理。在系統(tǒng)信息模塊，可以查看系統(tǒng)幫助和系統(tǒng)簡(jiǎn)介。

1.3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)部署在云端，采集服務(wù)器做了分布式集群，并且做了LVS的服負(fù)載均衡，LVS集群采用IP負(fù)載均衡技術(shù)和基于內(nèi)容請(qǐng)求分發(fā)技術(shù)。數(shù)據(jù)庫做了主從設(shè)計(jì)，主庫負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)接受實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從庫負(fù)責(zé)存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)。

1.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表，車輛數(shù)據(jù)表，系統(tǒng)管理員表，車輛軌跡表。為了提升數(shù)據(jù)的查詢性能對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表和車輛軌跡表進(jìn)行分表分庫操作，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表分成了實(shí)時(shí)表和歷史表，車輛軌跡表分成了實(shí)時(shí)軌跡表和歷史軌跡表。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存放在主庫中，歷史數(shù)據(jù)存放在從庫中。

2.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)的主要實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)主要有四處，分別是數(shù)據(jù)采集與傳輸，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)展示分析和數(shù)據(jù)報(bào)警。

2.1 數(shù)據(jù)采集與傳輸

通過使用安裝有檢查裝置的巡檢汽車在指定線路巡檢，檢測(cè)裝置將甲烷濃度傳入車載PC中，車載PC選用windows系統(tǒng)，并安裝使用Perl語言編制的前段程序，將濃度、時(shí)間、車速、GPS數(shù)據(jù)、光強(qiáng)、車牌等數(shù)據(jù)封裝，緩存在硬盤中，當(dāng)車載PC通過4G網(wǎng)絡(luò)連接到云端數(shù)據(jù)庫時(shí)，將緩存的數(shù)據(jù)根據(jù)時(shí)間戳存入數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫并返回已接收到數(shù)據(jù)的時(shí)間戳，如發(fā)生網(wǎng)絡(luò)中斷現(xiàn)象，車載pc將持續(xù)緩存數(shù)據(jù)待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后上傳至服務(wù)器，從而達(dá)到數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定情況下的斷點(diǎn)續(xù)傳，保證數(shù)據(jù)不丟失。

2.2 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存

云端SQLserver數(shù)據(jù)庫服務(wù)器接收到數(shù)據(jù)并返回時(shí)間戳，數(shù)據(jù)庫將接收到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表中，根據(jù)一定的邏輯規(guī)則剔除誤差值，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表中將會(huì)保留較為真實(shí)的數(shù)據(jù)，同時(shí)將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表中最新數(shù)據(jù)復(fù)制到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表中，為實(shí)時(shí)展示提供支持，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表中只存儲(chǔ)2000條最新數(shù)據(jù)，防止了實(shí)時(shí)展示時(shí)調(diào)用大量數(shù)據(jù)造成的延時(shí)，優(yōu)化了實(shí)時(shí)展示性能。

2.3 數(shù)據(jù)展示分析

應(yīng)用服務(wù)器的展示功能包括實(shí)時(shí)檢測(cè)曲線展示、實(shí)時(shí)檢測(cè)軌跡展示、歷史曲線查詢、歷史軌跡查詢、歷史數(shù)據(jù)表查詢的功能。

2.3.1 實(shí)時(shí)檢測(cè)曲線展示

通過PHP語言，根據(jù)用戶預(yù)設(shè)條件（包括車牌號(hào)、濃度超限值等）查詢sql數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表，將返回的數(shù)據(jù)通過Highcharts插件展示到web界面中。創(chuàng)建三條實(shí)時(shí)曲線，實(shí)時(shí)曲線x軸表示時(shí)間， Y軸分別表示前置監(jiān)測(cè)設(shè)備濃度、頂置監(jiān)測(cè)設(shè)備濃度和汽車速度，并根據(jù)用戶設(shè)定的超限值在Y軸標(biāo)出超限濃度位置，并用虛線畫出超限警示線，同時(shí)對(duì)超限部分的實(shí)時(shí)曲線采用變色的形式達(dá)到警示目的。

2.3.2 實(shí)時(shí)檢查軌跡展示

通過PHP語言，根據(jù)用戶預(yù)設(shè)條件（包括車牌號(hào)、濃度超限值等）查詢sql數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表，將返回的數(shù)據(jù)通過百度地圖API插件將巡檢汽車的實(shí)時(shí)軌跡標(biāo)注到地圖中，并將發(fā)生甲烷濃度超限的位置和超限數(shù)據(jù)標(biāo)注到地圖的指定位置。

2.3.3 歷史曲線、軌跡、數(shù)據(jù)查詢

根據(jù)用戶設(shè)定的查詢條件，查詢基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，利用Highcharts插件、百度地圖API插件Datatables插件、將歷史曲線、軌跡、數(shù)據(jù)展示到web界面中，為了減輕服務(wù)器負(fù)荷，設(shè)定最大查詢時(shí)間間隔。

2.4 濃度報(bào)警

在實(shí)時(shí)曲線和實(shí)時(shí)軌跡的展示過程中，根據(jù)用戶設(shè)定的超限值，對(duì)已經(jīng)超限的數(shù)據(jù)進(jìn)行特別標(biāo)注和提示，包括曲線變色標(biāo)注，地圖超限位置彈出警示圖標(biāo)和超限值，聲音報(bào)警等方式。

3.結(jié)語

此套檢測(cè)系統(tǒng)主要提供了甲烷濃度實(shí)時(shí)曲線的展示和地圖超限點(diǎn)標(biāo)注的功能，本系統(tǒng)已多次測(cè)試，其結(jié)果得到多方客戶關(guān)注，通過對(duì)大量甲檢測(cè)數(shù)據(jù)人工判斷數(shù)據(jù)的積累，將對(duì)燃?xì)庑孤兑l(fā)事故的現(xiàn)象進(jìn)一步的預(yù)防。更早的發(fā)現(xiàn)問題，更早的解決問題。在測(cè)試的過程中也發(fā)現(xiàn)不少新的需求和軟件系統(tǒng)存在的問題，將會(huì)不斷的改進(jìn)。

[1]孫立國(guó),周玉文,部敬孝.車載FID市政管網(wǎng)燃?xì)庑孤╊A(yù)警系統(tǒng)研究[J].煤氣與熱力,2010, 30(2):24-28.

[2]翟玉文,艾學(xué)忠,張振軒.城市地下燃?xì)夤艿佬孤┍O(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào),2009, 26(2):60-61.

[3]杜洋.嵌入式遠(yuǎn)程燃?xì)忸A(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].黑龍江大學(xué),2015.