物联网表管理系统设计方案10.docx

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物联网表管理系统设计方案10

物联网燃气表管理系统

设计方案

ProjectName:

物联网燃气表管理系统设计方案

DocumentVersionNo:

1.0

DocumentVersionDate:

2019-11-02

PreparedBy:

PreparationDate:

20019-05-13

ReviewedBy:

ReviewDate:

DistributionList

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Date

Company/Role

Email/Phone

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Action*

DueDate

Company/Role

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*ActionTypes:

Approve,Review,Inform,File,ActionRequired,AttendMeeting,Other（pleasespecify）

VersionHistory

Ver.No.

Ver.Date

RevisedBy

Description

Filename

0.1

2019-06-23

Initialdraft

0.2

2019-07-17

Update

0.5

2019-08-18

Review

设计方案

1简介

1.1目的

本文是扬迅环保支撑系统的设计方案，在需求分析的基础上，描述了支撑系统的功能需求、系统体系结构、核心数据模型、软件架构设计、子系统设计、关键处理流程等内容，作为项目详细设计、编码、集成测试和系统发布的依据。

1.2读者

本文面向的读者为：

∙需求分析人员，检查概要设计是否符合用户需求；

∙设计开发人员，检查概要设计是否满足详细设计和编码的要求；

∙系统测试人员，检查概要设计是否满足系统组装、集成测试和发布的要求；

∙项目管理人员，了解概要设计内容，做好开发任务的划分；

1.3名词和缩略语

名词

全称

中文含义

1.4参考资料

2系统目标

2.1系统设计目标描述

高可用性、高扩展性、分布式的物联网燃气表管理系统

2.2物理拓扑图

2.3系统总体描述

2.4各功能模块描述

2.4.1智能终端（平板）

智能终端的目标是通过数据传输层的通讯模块与服务器进行连接及交互。

智能终端（平板）采用带andriod操作系统的智能板。

1.表端与服务端长期进行心跳连接。

客户端连接频率可以由服务器下发的配置包确定，如：

可以设置抄表间隔时间为24小时，则客户端每24小时主动与服务端进行一次连接，一旦连接建立。

分工如下：

客户端发起请求，包括：

上报数据、报警；另外请求：

是否开阀，是否关阀，是否下发图片等；服务端进行接收，并对请求应答。

2.节约用电型表,为节约用电，日常不连接到服务端。

接上电时（每天一次，或者几天一次，或者每月一次），自动发起心跳连接到服务端，然后传送表度数。

2.4.2数据传输层

数据传输负责传输从智能终端（平板）采集到的数据，数据传输层通过数据通信协议传输和保证数据

2.4.3连接服务器

连接服务器负责处理保持智能终端（平板）和服务器的连接

2.4.4控制中心

控制中心对从连接服务器获取到的数据进行控制。

当前的控制功能主要有开关智能终端（平板）。

2.4.5管理中心

管理中心是对连接的智能终端（平板）进行管理。

当前的管理功能主要是一些统计查询分析，如对抄表日志、报警日志数据进行查询、分析等。

2.5系统总体设计方案

2.5.1功能概要

1.数据采集：

服务器可以和智能终端（平板）通讯，智能终端（平板）按按一定周期进行数据采集，即抄表，并传输数据给服务器进行存储，在后台管理中可查看智能终端（平板）数据。

2.终端控制：

服务器端可以在一定规则自动或手动触发智能终端（平板）对气表进行开/关控制

3.终端升级：

客户端可在条件触发下自动升级自身程序，更新代码和配置信息，服务器端可自动部署任意终端（平板）的代码。

4.统计查询：

服务器端管理中心可以查询抄表日志，报警日志，心跳连接日志等。

2.5.2技术选型

2.5.2.1设备

终端：

可编程带存储的智能板（如树莓派等设备）

服务器：

阿里云/centos

数据库:

mysql

2.6各模块设计方案

2.6.1智能终端

2.6.1.1主要功能及接口交互设计

1.与气表之间的交互功能：

智能终端（平板）与表端建立长连接，可以实时通讯。

1）采集数据。

调用气表提供的接口发出采集数据指令，并获取气表数据。

2）接收告警。

提供端口，接收气表发出的告警（气表有漏气等其他各种原因导致的告警信息）

3）发出指令。

调用气表提供的接口，发出控制指令，包括：

关阀、开阀等。

2.与服务器之间的交互功能：

设计服务端为长期监听，智能终端（平板）做为客户端发起连接的模式。

对于长期通电智能终端（平板），则由服务器下发的配置信息决定多久与服务器连接一次。

对于节约用电型智能终端（平板），则在平板开机后，主动与服务器连接，并进行一次交互。

1）不定期升级、获取配置信息。

对于服务器要求的多久（如24小时等）上报一次数据，可在配置信息中由服务器下发给智能终端（平板）。

2）建立连接。

每隔一段时间，或者关机在开机后，主动发起心跳连接，连接服务器。

3）上报数据。

将采集到的数据、接收到的告警数据上报给服务器

4）接收数据，向服务端发出指令请求，包括：

是否关阀，是否开阀等。

（二期中考虑接收服务器传输的文件，如：

图片、视频等）

2.6.1.2选型及其他

开发工具选型：

编程语言使用可参与对底层控制的智能板支持的语言.c/c++/python等可选。

要求：

1）智能终端有andirod操作系统，并可以安装类似APP的客户端程序。

2）智能终端（平板）上存在可供调用的对硬件（燃气表）进行开、关、查询等的功能接口。

3）如果平板无电等各种原因导致平台无法与服务器进行交互，或者燃气表无法建立与智能终端（平板）进行交互等，则燃气表需要自行主动关阀。

2.6.2传输通信协议

采用tcp/ip，要求可保证数据完整性，可保证长连接。

2.6.3连接服务器

2.6.3.1功能设计

1．服务端长期保持监听

2．由智能终端（平板）发起心跳连接，服务端应答后，建立连接

3．连接建立完成后，客户端发起数据交互请求，服务端应答。

4．由客户端申请断开连接，服务端应答，关闭连接

5．客户端发起连接的频率和时间由服务端下发的配置信息确定。

目前设计为每日从0：

00-23：

00每隔一个小时，有5000个客户端与服务器进行连接。

并考虑一日进行一次连接。

目前设计容量为12万客户端。

2.6.3.2选型及其他

首先应尽量使用linux或者unix服务器以保证通讯性能。

其次，可使用c/c++或者java做为服务器端开发语言，其中c/c++应采用epoll模型（window主机使用重叠io）,java使用nio以保证大量的连接通讯性能。

开发语言：

c/c++或java.

2.6.4控制中心&管理中心

2.6.4.1主要功能及接口交互设计

1.与智能终端交互

1）心跳应答

2）接收数据，如抄表数据，报警数据。

3）下发控制指令，如开阀、关阀。

4）客户端部署及配置信息下发。

5）下发文件（包括：

图片，视频等，暂不实现，二期功能）

2.抄表数据查询

1）可以通过表号、用户信息、时间端查询抄表数据，结果可以导出到excel中。

2）支持上传Excel文件（包含用户ID列表）形式的批量查询。

3）查询结果数据支持导出到excel文档中。

（包含内容有：

用户id，表号，最后抄表时间，抄表表数据）

3.表在线状态查询

查询当前哪些表在线，哪些表不在线。

查询客户端的连接日志。

根据客户端上报数据日志，判断是否在线，例如：

最近24小时内有客户端连接的表示在线，没有连接表示未在线。

4.报警信息查询及处理

1）报警短信：

对于收到的报警信息，发送短信给系统管理员。

2）报警处理：

操作员对报警信息进行手动批量标记，表明已经处理。

3）报警查询：

可查询报警处理的日志。

5.文件抄表查询接口

提供API的查询接口，供第三方调用（支持按表号批量查询：

用户id，表号，返回：

用户id，表号，最后抄表时间，最新表数据。

）

2.6.4.2开发选型

使用php+mysql，保证快速开发，以及运行效率。

2.6.5授权、认证、密码修改

具有功能项的用户授权功能。

2.6.6参数设置

系统基础数据的相关参数设置。

2.7工作量评估

开发

1.终端（平板）：

预估2人月

2.通讯传输：

预估2人月

3.连接服务器：

预估3人月

4.管理后台：

预估4人月

5.云部署/升级：

预估3人月

∙测试

o2人月

o总计：

13~20人月

2.8系统非功能性需求概述

2.8.1性能

由于服务器端处理数据量大，为满足性能要求，子系统有如下特点：

考虑到数据量巨大，在服务器端采用java&c++编程，并考虑在cpu和内存性能满足的情况下，使用多进程同时进行并行处理。

2.8.2稳定性

3安全设计

安全是一个系统相当重要的部分。

完整的安全体系应包括：

物理安全、网络安全、数据安全、系统安全等。

3.1物理安全

包括环境安全和介质安全，要特别强调的是介质安全，作为存储数据和运行系统的介质本身的安全是相当重要。

然而在实际的运行环境中，我们无法保证存储介质的绝对安全。

因此在系统的部署上我们可以采用双机热备或负载均衡和群集技术，确保无单点故障，有效的防止因为单台设备的故障造成系统的中断或部分中断。

提高了系统运行的可靠性。

3.2网络安全

网络安全是一个现代的应用系统重要的基础部分。

作为中国移动总公司，要确保网络无故障。

3.3数据安全

系统保存了大量的业务数据。

数据安全有：

网络传输安全、数据存储安全和数据库安全。

4系统维护设计

系统在运行过程中，如果系统出现异常，可通过日志进行准确定位，对异常进行定性，方便系统维护。

要求各子系统在进行设计时，使用日志记录相应的日志管理。

记录业务数据，记录业务数据的操作情况。

各子系统在设计时考虑其可维护性和相关的操作性，系统的升级等。