一种基于NBIoT设备的远程控制及能耗管理系统的设计与实现.docx

一种基于NB-IoT设备的远程控制及能耗管理系统的设计与实现 刘中华 摘    要针对银行业网点多、网点地域分布跨度大、用电设备数量和种类众多问题，依据银行日常治理和运维的要求，采纳基于NB-IoT物联网技术的掌握终端，结合B/S架构模式设计一套掌握和能耗治理系统，解决传统银行业用电治理手段落后、能耗数据采集滞后等问题。该系统由信息采集、远程掌握、能效分析等子系统组成，经开发测试上线验证后，运行稳定，实现了对跨区域银行网点能耗的实时治理，并具有良好的扩展性和推广性，为绿色金融在金融机构自身的环境和社会表现上进展了有益的探究。 关键词远程掌握;能耗治理;系统设计 中图分类号TN929.5;TP391.44 文献标志码A 文章编号20956487（2023）030004 AbstractIn view of the problems of many banking outlets， large geographical distribution span of outlets， large number and variety of electrical equipment， according to the requirements of daily management and operation and maintenance of the bank， a control and energy consumption management system is designed based on Nb IOT technology and B / S architecture mode， which solves the problems of backward power management means and energy consumption data acquisition in traditional banking industry. The system is composed of information collection， remote control， energy efficiency analysis and other subsystems. After development and testing， the system runs stably， realizes the real-time management of energy consumption of cross regional bank outlets， and has good scalability and popularization， which makes a beneficial exploration for green finance in the environment and social performance of financial institutions. Keywordsremote control; energy consumption management; system design 隨着银行业数字化进程的进展，银行业务和治理系统的数字化水平得到了迅猛进展，支持银行业务进展的核心系统、支付系统、治理系统种类繁多且功能完善齐备。银行在主要业务和治理方面已初步实现数字化，且正在努力向平台化、智能化方向高速进展。随着数字化进程的快速推动，对跨地域分布种类繁多的各类用电设备治理和能耗治理提出了新的要求。 当前传统银行主要的用电设备为分散到各营业网点的门头招牌大屏、室内照明设备、空调、室内风盘风机、UPS不连续电源等，对用电设备的治理要求对于有人值守网点，通过公布各类治理方法，从制度上严格要求，或者通过定时巡检来催促检查落实;对于无人值守网点只能依托于时控器或者保持长期开机、关机状态，无法做到随时监控状态、关闭启动。能耗数据采集依靠人工上报，不仅时间上延后且极可能产生误报漏报。银行当前的治理方式严峻制约了企业信息网络自动化治理的水平，需要一套设计合理、高度自动化系统来实现准确治理。 本文依据某银行的实际治理需求，使用软件工程理论方法结合当前主流技术，对远程掌握及能耗治理需求进展了深入分析，并依据需求分析报告，完成了具体的系统分析和开发设计。该系统采纳安全牢靠的应用架构设计，能够准时、精确掌握目标用电设备，根据预定的规章对用电设备进展掌握，同时实现实时能耗数据采集。 1 系统功能需求分析 本文将远程掌握及能耗治理系统的用户分为治理员和一般操作员，一般操作员具有辖内的用电设备掌握操作权限、当前设备状态查看和历史能耗数据查询功能。治理员除具有一般操作员权限外，还具有用户治理、网点机构治理、用电设备治理、定时掌握及告警规章治理权限。见图1。 2 系统设计及实现 2.1 系统总体设计 系统掌握及能耗治理系统使用了基于NB-IoT物联网协议的掌握终端，掌握设备接入使用NB协议负责子网内设备间的组网及通信。后台效劳采纳2台应用效劳器、2台数据效劳器保障系统安全稳定运行，各网点机构通过安装掌握设备用于负载设备的掌握及能耗采集、环境温湿度数据采集。整个系统设计简洁、安全、可实施性高。 在应用架构设计方面，采纳的是B/S架构的应用模式，2台应用效劳器使用Apache的mod_proxy模块实现负载均衡，负载安排规章依据挂起的恳求数进展平衡，提高系统的整体可用。数据长久层采纳2台Mysql数据库效劳器，通过Master-Slave主从复制的方式同步数据，再通过MySQL-Proxy读写分别来提升系统的并发负载力量。消息及告警效劳模块通过ESB接入行内统一的邮件和短消息效劳。后端效劳与掌握终端采纳TCP同步短连接通讯，依据向远程掌握设备发送不同的报文实现远程掌握后端用电设备的开、关、状态查询、电力监测、温湿度监测。总体设计见图2。 2.2 系统应用架构 应用层级架构采纳三层设计模式，展现层使用jsp+ajax技术，通过业务规律层获得操作结果，负责用户交互、数据录入、掌握操作、结果展现。业务规律层作为展现层和数据层的中间层级，基于J2EE架构设计遵循J2EE开发标准，为整个系统供应功能和效劳，是整个系统的中枢掌握中心。数据层采纳mysql用于长久化保存系统产生的业务数据，并为业务规律层供应数据的变更、查询、存储功能效劳。应用架构设计见图3。 2.3 系统主要功能实现 本系统与NB-IoT掌握终端通信方式采纳TCP短连接半双工通信方式，掌握终端为效劳器端，应用系统为客户端。每个掌握装置配置有地址编码，通信链路的建立与解除均由主站发出的信息帧来掌握。每帧由帧起始符、从站地址域、掌握码、数据域长度、数据域、帧信息纵向校验码及帧完毕符7个域组成，帧格式见表1。 每字节含8位二进制码，传输时加上一个起始位（0）、一个偶校验位和一个停顿位（1），共11位。其传输序列如图6。D0是字节的最低有效位，D7是字节的最高有效位。先传低位，后传高位。字节传输序列见图4。 （1）用户通过web页面对掌握设备后端用电设备进展关闭、翻开或者查询操作时，系统通过TCP短连接协议连接到掌握终端，并发送根据协议格式组织的数据格式，读取掌握终端返回数据推断操作是否胜利，如操作失败或者返回特别等非明确胜利信息，系统再次组织发送查询报文，猎取掌握端口最新状态，确保系统中记录的掌握端口状态与实际状况完全全都。流程图见图5。 （2）依据定时规章进展掌握时，检索定时规章掌握表中当前需要执行掌握的记录信息，依据定时规章定义的掌握设备ID，查询设备信息表猎取掌握设备IP地址、端口号等信息，依据定时规章配置的操作类型，依据协议格式组织关闭或翻开报文，以TCP短连接方式发送报文并承受解析掌握终端操作结果。操作胜利，修改掌握设备当前状态表用电设备状态。为保证当前状态表中用电设备的精确，在操作失败或者返回特别后，组织状态查询报文，猎取用电设备最新状态，如与掌握规章不全都，则以邮件或短信告知治理人员。流程图见图6。 （3）关键代码实例如下： int i1=0x68;int i9=0x14;/掌握码 int i10= 0x02;int i11 =iDevPort;/要掌握器端口编号 int i13=i1+i2+i3+i4+i5+i6+i7+i8+i9+i10+i11+i12; if（i13>=256）i13 =i13-256;/校验码 int i14=0x16; /完毕码 s=new Socket（szSvrIp，iSvrPort）;/连接到掌握终端 s.setSoTimeout（iTimeOut）;/设置超时时间 os=s.getOutputStream（）; is=s.getInputStream（）; /发送闭合掌握器端口报文 os.write（i1）;os.write（i2）;os.write（i3）;os.write（i4）;os.write（i5）;os.write（i6）;os.write（i7）;os.write（i8）;os.write（i9）;os.write（i10）; os.write（i11）;os.write（i12）;os.write（i13）;os.write（i14）; bytebuf = new byte512; is.read（buf）;/读取返回数据 /解析返回报文 szReturnMsg=SplitGetAllReturnStr（buf，0x94）; if（errcode！=0）return null; /其他省略 3 关键技术应用 3.1 mysql主从切换技术 通过使用MySQL+keepalived来解决在一台数据库发生了宕机或者意外中断等故障，保证业务不会由于数据库的故障而中断，尽可能削减停机时间。两台MySQL主机设为主从关系，然后用keepalived实现虚拟IP，通过keepalived自带的效劳监控功能来实现MySQL故障时自动切换。假如作为Master的Mysql停顿效劳的话，Keppalived将通过执行keepalived_check_mysql.sh脚本，将mysqld的效劳切换到从数据库。 3.2 mysql主从模式 利用MySQL主从复制来解决MySQL的数据全都性问题，确保用作备份、只读副本等功能的Slave的数据和Master的数据实时或者最终保持全都。从库开启一个I/O线程，向主库恳求Binlog日志。主库开启一个binlog dump线程，检查自己的二进制日志，发送给从库，从库将接收到的数据保存到中继日志（Relay log）中，执行Relay中的操作完成MySQL的主从复制，确保Slave的数据始终与Master保持全都。Mysql主从模式如图7所示： 4 系统测试 本系统测试工作主要经过单元测试、集成测试、系统测试、验收测试。开发工程师依据代码及代码解释和具体设计文档，以白盒测试方法验证功能模块代码。在单元测试通过后，以黑白盒测试方法相结合方式开展系统测试，验证系统的接口及集成后的功能正确性。系统测试后，由测试人员对包括功能、性能以及系统运行的软硬件环境进展测试。最终，在系统部署前由需求提出方组织开展验收测试，确保系统预备就绪。运行结果如图8图12所示。 5 结语 远程掌握及能耗治理系统通过对远程的设备掌握、设备状态监控及能耗数据采集，有效解决用电设备的治理手段落后、能耗数据采集滞后等实际治理中的问题，不仅提高了工作效率，扩展了日常治理工作的深度和广度，还减轻了相应人员的工作强度和压力，填补了传统金融机构在用电设备治理方面数字化空白。同时随着系统胜利的上线运行，客观上还提升了对银行运行安全至关重要的根底环境设备设施的保障力量和运行环境的安全戒备力量。该系统的实施是以银行基层、集中治理的问题、堵点为抓手，契合了银行，乃至证券、保险等传统金融业的治理特点，有效解决了目前行业中网点类型层级众多，地域跨度大、人员配置缺乏且不平衡、根底运行保障治理信息及能耗数据反映、收集整理不准时、不统一等状况，具有集约化、数字化治理的技术特征。