多网融合下异构分层的智能化供水系统研究[Word文档].docVIP

多网融合下异构分层的智能化供水系统研究 本文档格式为WORD,感谢你的阅读。 必威体育精装版最全的 学术论文 期刊文献 年终总结 年终报告 工作总结 个人总结 述职报告 实习报告 单位总结 演讲稿 多网融合下异构分层的智能化供水系统研究 摘 要：在多网融合的过程中，网络和服务覆盖的范围向更多的行业延伸。本文探讨了供水行业的智能化供水系统，特别是系统的网络架构、远程预付费、IC卡预付费、自动抄表功能的设计。针对目前用水计量与信息环境的复杂特点，提出在多网融合环境下按异构分层模式来构建系统。该系统采用多线程的集中轮询异步模式实现智能水表远程预付费功能，应用虚拟串口技术解决分布式远程设备控制以实现IC卡表预付费功能，具有可调时间的自动抄表及水费自动结算、水损分析等功能，应用表明了该系统的有效性与适用性。 　　关键词：供水系统，智能化，自动抄表，异构网络，多网融合 　　1.引 言 　　水资源作为21世纪的战略性资源之一，其合理开发和利用受到了人们的普遍关注。人类利用水资源的各项数据不仅是一个局部、一个地区关注的问题，更是一个国家乃至整个社会关注的问题。因此，数据的共享性成为全社会对水资源实现集约化管理的基础[1]。但是，传统的供水计量信息采集通常是由各管理部门派人到装表地点抄表，由于用户面广、量大，极易造成差错，人工抄表不但效率低，而且不利于科学管理。 　　在多网融合[2～7]的背景下，相关企业积极投身其中，各方不断将网络和服务覆盖的范围向更多的行业延伸，为各种异构网络上智能化系统的运行提供了通讯基础平台。实施自动抄表的大环境逐渐成熟，管理体制现代化也要求供水系统更加智能化。 　　因此，众多研究人员在智能表计与自动抄表系统设计领域进行了大量研究。赵、郝等[8]采用全电池供电的智能水表抄表系统，实现水表出户集中式抄表，但仍需要人工现场作业。陈、丁等[9]利用GSM网络覆盖面广?p抗干扰能力强等特点，设计了基于GSM模块的无线智能抄表系统，解决了人工抄表的低效率和实时性差的问题。曾、张等[10]采用E-TDMA协议，进行分布式协同调度及节点时隙分配的局部调整，为智能抄表系统提供一种高效的信道接入方式。然而，这些研究都局限于特定表计类型，不能将多种表计集成到一个系统中。 　　随着对水能表计的深入研究，水表的智能化程度不断提高。但是，想要在短时间内强制性地用智能水表替换原有的非智能或半智能水表很不现实。因此，在现有的供用水网络中，多种表计仍然会在较长时期内共存，这为企业供水管理系统的建设增添了难度，也影响了城市智能化建设。 　　针对目前用水计量、信息采集与环境的现状，为有效集成预付费智能式、IC卡式、只读光电式、机械式等水表，急需构建具有远程预付费功能、自动与手工抄表并存、水费自动结算和水损分析的智能供水系统(WPCS)，以平稳过渡智能水表替代其它水表的过程，并推进智慧城市的建设进程。 　　2 WPCS关键设计 　　2.1 WPCS网络架构设计 　　WPCS在多网融合环境下按异构分层模式进行设计。由于水能表计类型的多样性及表计信息采集方式及传输介质的不同，WPCS涉及互联网、GPRS移动通信网、通过RS485通信的智能水表网、企业管理局域网等，融合了多种异构网络，构成分层管理与通讯的统一平台。它既能满足当前业务的需要，又能很好地适应半智能、非智能水表逐渐被淘汰的进化过程。 　　图1 多网融合下WPCS网络架构图 　　WPCS网络架构由三层网络构成，分为0层、1层和2层，如图1所示。其中，第0层为互联网层，采用TCP/IP协议，作为系统的通讯基础设施，与第1层的公司业务内网、数据中心移动网络互联。另外它还是远程工作站、外网用水客户连接公司业务内网的通道，完成指令与应答数据的传输。 　　第1层为核心业务层，由公司业务内网、数据中心移动网络构成。移动数据中心服务器通过GPRS网络与第2层的集中器DTU通讯，实现对远传智能水表的自动抄表、水费预付及远程控制等功能，移动数据中心服务器可以使用VPN专线或ADSL等接入互联网，与业务系统对接。数据中心所收集的业务数据通过第0层网络传输到企业业务内网存储。业务内网通过防火墙与互联网连接，任何外网用户必须经过防火墙才能访问Web服务器。其中，Web服务器、邮件服务器等构成DMZ区，隔离外网用户对内网的直接访问，以保证公司业务数据的安全。 　　第2层是表计网络层，由远传智能水表、预付费IC卡水表、光电只读水表、机械水表等构成。对于远传智能水表与光电只读水表，在区域内由RS485总线组成设备子网，在区域外由DTU通过GPRS经数据中心向供水企业传送数据;IC卡水表独立安装，利用IC卡传递数据与控制指令，以实现水费预付及信息采集等功能;机械表供、用水信息的采集可由人工完成。 　　2.2 远程预付费流程设计