智慧供热二次网服务器软件系统设计与实现

发布时间：2020-05-10 18:22

【摘要】：目前国内供热二次网存在水力失衡、管网损漏、供热不均等问题,由于二次网本身结构复杂、差异性大,因此难以有效监控和维护。为了解决供热二次网存在的问题,智慧供热二次网系统将物联网技术与平衡调节阀技术相结合,实现了对供热二次网的智慧调控。该系统的服务器软件系统为实现管网的智慧调控提供了基础设施的支持,它是连接现场节点设备与用户应用之间的纽带,支撑了整个系统中数据的双向流动,是该系统至关重要的部分之一。本文的主要工作是设计并实现了架构灵活、稳定可靠、拓展性强以及具有良好并发性能的服务器软件系统。本文根据智慧供热二次网系统的功能特点,对其服务器软件系统进行了详细的需求分析。遵循高内聚、低耦合的软件设计原则,本文采用模块化的思想对服务器软件系统进行架构设计,将主要功能解壀为多个独立的子服务器软件模块,使子服务器软件模块内部功能内聚度高,各个子服务器软件模块之间耦合度低,提高了服务器软件系统的灵活性和稳定性。本文根据前述的架构设计提出了服务器软件系统的具体实现。本文将服务器软件系统解耦为四个独立的子服务器模块,分别为通信网关服务器、配置管理服务器、数据处理服务器及数据接口服务器,各个子服务器之间使用消息队列或HTTP接口调用进行通信。通信网关服务器部分着重介绍了与基站的通信协议、上行/下行数据的处理等功能的实现,同时还介绍了心跳机制与连接管理等内容。配置管理服务器部分主要介绍了基站配置版本管理、基站配置文件读写、自动配置优化等功能的实现。数据处理服务器部分主要介绍了节点数据协议以及数据持久化等功能的实现。数据接口服务器部分主要介绍了基于JSON Web Tokens(适用于Web的JSON格式令牌,下文简称JWT)验证的HTTP接口的实现,以及用户注册、登录授权、鉴权等功能的实现。在完成了服务器软件系统的实现基础上,本文从负载均衡、数据库优化以及Java虚拟机优化这三个方面对服务器软件系统的优化进行了论述。本文介绍了服务器软件系统测试环境的部署,对服务器软件系统从功能与性能两个方面对进行了全面客观地测试。服务器软件系统于测试环境中运行稳定,功能实现完整,性能满足大量并发的要求,服务器软件系统的设计与实现满足了最初设计的需求。最后,本文对于服务器软件系统存在的问题进行了总结,对后续拓展应用进行了展望。
【图文】：

二次网,架构,中枢,系统整体

数据进行有效的处理，从而实现智能化决策和控制，大大拓展了业务的想象空间。逡逑遵循着物联网技术的设计理念，本文将智慧供热二次网系统在系统架构上也逡逑分为了三层，具体系统架构如图２－１所示，最底层的是现场设备层，中间层是作逡逑为用户应用和现场设备纽带的服务器软件系统层，最上层则是用户应用层。逡逑（１）现场设备层逡逑现场设备层是部署在供暖现场的具体设备，，其中无线室温传感器部署于采暖逡逑用户家中墙壁上，用于监测室内温度，通过ＬｏＲａ无线通信方式上传数据。无线逡逑流量调节阀部署于每层楼道的暖气管道上，通过ＬｏＲａ无线通信方式上传流量数逡逑据，还可以接受下发的控制指令调整阀门开关／开度。无线网络基站部署于每栋楼逡逑的楼顶，属于区域无线接收的终端设备，凡是在ＬｏＲａ有效通信距离内的所有拥逡逑有ＬｏＲａ通信功能的节点均可被无线网络基站管理，进行数据的上传与下发。无逡逑线网络基站连接串口服务器

通信网关,架构设计,二次网,系统整体

图２－２智慧供热二次网服务器软件系统整体架构图逡逑２．３．２通信网关服务器架构设计逡逑通信网关服务器架构设计如图２－３所示，通信网关服务器模块作为服务器软逡逑件系统与无线网络基站群直接交互的模块，是整个服务器软件系统对于现场设备逡逑的门户。因此通信网关服务器模块需要实现Ｓｏｃｋｅｔ连接管理、连接信息维护、数逡逑据解析与转发等一系列基础而重要的功能。逡逑下面将对通信网关服务器详细分析：逡逑ｒ逦＾ＨＴＴＰｉｌｆｆｊ＿逡逑无线网络基站群ｉ邋［心跳检测模块）逦［ＨＴＴＰ请求模块）逦；逡逑＾逦Ｚ逦逦＾逦Ｚ＾逦：邋关系型数据逡逑丨邋逦’逦＊邋Ｉ逦库逡逑．连接模块邋＞—Ｃ邋连接管理模块）逦；＾逡逑费：逦１逦Ｉ逦ｉ邋户二逡逑＇？逦＊逦，逦，—＾＾逦＾＞桃嫌数逡逑ｆ数据上传／下发摸块数据解析模块ｊ逦ｊ逦据库逡逑Ｌｐ３Ｅｒ－逦逦逦逦逡逑消息队列逡逑图２－３通信网关服务器架构图逡逑（１）邋Ｓｏｃｋｅｔ连接模块逡逑无线网络基站使用串口服务器连接ＤＴＵ，通过ＧＰＲＳ、３Ｇ、４Ｇ的方式与服逡逑务器软件系统相连，而连接则是标准的遵循ＴＣＰ／ＩＰ协议的Ｓｏｃｋｅｔ连接。Ｓｏｃｋｅｔ逡逑１３逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP311.52

【参考文献】