松耦合物联网架构及路网ISCS平台的研究与实现

发布时间：2020-08-25 21:15

【摘要】：随着信息技术的突飞猛进,互联网强势席卷全民的生活。“万物智能”的需求推动着“万物互联”趋势的发展。轨道交通作为准军事领域,是市场化程度最低的保守领域。中国铁路技术发展速度位列世界前茅,但营运和维管领域还诵读着昔日经文,亟需信息化物联网管理平台支撑。紧跟全球物联网产品全方位、多元化、跨领域和快速迭代的发展趋势,打破传统物联网系统隔离、伸缩性差和运维成本高的现状,研究构建高内聚、低耦合的物联网应用架构迫在眉睫。因此,本课题的研究不仅有理论价值,也具有实际应用意义。本文以城市轨道交通综合监控系统(Integrated Supervisory Control System,ISCS)的设计为背景,在软件与理论层面对物联网架构进行研究和分析,以隔离性和扩展性为重心,构建一套具有松耦合性的物联网架构,并且针对客户端与服务端的数据传输方案和维管业务的任务处理策略做深入研究设计。该物联网框架结构具有较好的融合能力和延展性,适用于敏捷开发以提高产品开发效率、缩短迭代周期,在物联网行业中具有不容小觑的竞争优势。接下来,详细阐述基于该物联网框架的ISCS平台中最为核心的组态监控系统和维护管理系统的结构和功能设计方案。本文的主要研究和创新工作包括:1.在详细调研国内外现有物联网框架以及物联网应用平台发展现状的基础上,分析传统物联网架构的不足,设计松耦合物联网框架模型。并通过对微服务集群、基础组件库、物联网应用集成、边缘数据流控制等各层级结构功能的阐述,详细说明框架的设计思想和实现细节;2.针对物联网应用平台客户端与服务端之间数据交换量大、传输效率低的问题,提出利用JSON(JavaScript Object Notation)代替XML(Extensible Markup Language)作为物联网平台主要静态数据的存储格式;并且设计基于预处理的LZMA(Lempel-Ziv-Markov chain-Algorithm)算法对JSON数据进行压缩。仿真实验表明,与其它压缩算法相比,本文提出的J-LZMA(JSON Lempel-Ziv-Markov chain-Algorithm)算法具有明显的优势,能有效提高物联网系统中数据的传输效率;3.对物联网平台中维管业务的资源利用率低、智能化水平差等现状进行综合分析,提出基于PDCA(Plan Do Check Action)循环的任务执行策略,并用于维管业务建模;设计多特征基因编码的遗传算法对协同任务做智能化分配,以提高平台的信息化水平和劳动利用率。设计仿真实验对算法性能加以验证,实验结果表明,本文提出的算法相对于粒子群算法在收敛性和寻优能力上都有显著的优势;4.在前述研究1、2、3的基础上,根据路网营运和管理的实际需求开发实现物联网ISCS平台。并对其核心的组态监控系统与维护管理系统进行重点阐述。
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.44;TN929.5;U29-39
【图文】：

第 6 章 ISCS 平台关键应用实现后在工程下搭建场图，配置组件属性，绑定数据点，使场图信息属于特定的，供运行服务引擎调用。利用工程管理模块，可以集中管理系统中的所有工工程下的场图。工程管理模块的基础功能包括新建、查看、保存、部署、编删除等操作，如图 6-2 所示。工程创建的步骤如下：

图 6-3 数据管理界面Fig. 6-3 Data Management Interface为实现高度自动化、智能化的 ISCS 平台，组态监控系统设计了警告管理功能。报警类型主要包括开关量报警、开关量跳变报警、下限报警、上限报警等。警告发生后，报警数据相关信息记录到数据库中，如报警的数据点名称、报警时间、报警级别等。在警告管理界面，用户可以根据时间范围报警级别和类型筛选数据，如图 6-4 所示。

图 6-3 数据管理界面Fig. 6-3 Data Management Interface为实现高度自动化、智能化的 ISCS 平台，组态监控系统设计了警告管理功能。报警类型主要包括开关量报警、开关量跳变报警、下限报警、上限报警等。警告发生后，报警数据相关信息记录到数据库中，如报警的数据点名称、报警时间、报警级别等。在警告管理界面，用户可以根据时间范围报警级别和类型筛选数据，如图 6-4 所示。

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本文编号：2804212