傳統(tǒng)綜合管廊的信息管理系統(tǒng)報警實時性低,缺乏大數(shù)據(jù)管理手段,無法滿足光纖傳感數(shù)據(jù)的管理需求。為了充分發(fā)揮光纖傳感技術(shù)在管廊安防領(lǐng)域中的優(yōu)勢,設(shè)計并研發(fā)了適用于光纖傳感技術(shù)的管廊安防監(jiān)測信息管理系統(tǒng)。針對傳統(tǒng)信息管理系統(tǒng)的不足,基于光纖傳感技術(shù)特點,從實時性、大數(shù)據(jù)管理兩個方面進行了設(shè)計,實現(xiàn)了更加實時、直觀、準(zhǔn)確的報警定位,提供了高效的數(shù)據(jù)管理、展示方式。本系統(tǒng)應(yīng)用于珠海橫琴綜合管廊,運行期間內(nèi),基于電子地圖的實時報警可以1 s定位故障,海量光纖傳感數(shù)據(jù)能夠持續(xù)、穩(wěn)定地存儲與查詢,可用性高達(dá)99.99%。實踐證明本系統(tǒng)不僅適用光纖傳感技術(shù),也可以低成本應(yīng)用到已有管廊并兼容傳統(tǒng)傳感技術(shù),具有一定的實用價值。 

【文章來源】：地下空間與工程學(xué)報. 2019,15(S1)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig．1Systemblockdiagram

圖2WebGIS平臺架構(gòu)Fig．2WebGISplatformarchitecture為了提升實時性，本系統(tǒng)有針對性地優(yōu)化了數(shù)據(jù)傳輸過程。傳統(tǒng)基于Web的信息管理系統(tǒng)一般采用Ajax技術(shù)推送數(shù)據(jù)［11-12］，這是一種基于HTTP請求的短連接傳輸，實時性較差，且容易給網(wǎng)絡(luò)帶來壓力，降低系統(tǒng)性能。而本系統(tǒng)采用WebSocket長連接技術(shù)替代Ajax短連接，實現(xiàn)了光纖傳感探頭、解調(diào)儀、服務(wù)器到客戶端之間全鏈路高實時性數(shù)據(jù)傳輸，時序圖如圖3所示。圖3數(shù)據(jù)同步傳輸時序圖Fig．3Datasynchronizationtransmissiontiming2．2適用于光纖傳感的數(shù)據(jù)存儲模型光纖傳感技術(shù)會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲將會逐漸成為性能瓶頸。傳統(tǒng)系統(tǒng)大多采用單點結(jié)構(gòu)存儲數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量大時會有較大的讀寫壓力，一旦存儲節(jié)點失效，將導(dǎo)致整個系統(tǒng)無法正常工作，甚至永久丟失數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲，將傳感數(shù)據(jù)分配到多個子節(jié)點進行存儲，明顯提升了大數(shù)據(jù)性能。如圖4所示，當(dāng)數(shù)據(jù)量大于10萬條時，隨著數(shù)據(jù)量增多，傳統(tǒng)存儲方案的數(shù)據(jù)寫入時間明顯增加，存儲效率急劇下降;而分布式存儲模型的性能則在大數(shù)據(jù)場景下表現(xiàn)更好。圖4存儲模型對比圖Fig．4Storagemodelcomparison傳統(tǒng)管廊的監(jiān)測信息一般以目錄文件的形式存儲，讀寫速度較慢，難以匹配光纖傳感技術(shù)的實時解調(diào)算法，且不支持條件查詢和動態(tài)關(guān)聯(lián)，無法進行高效統(tǒng)計與分析。為了兼顧數(shù)據(jù)讀寫性能與存儲靈活性，本系統(tǒng)采用HBase數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲，將光纖傳感數(shù)據(jù)分為三個維度，分別是rowkey、column和時間戳。其中rowkey作為唯一鍵，查詢效率高，用來存儲管廊分區(qū)、數(shù)據(jù)類型、報警級別等枚舉有限的數(shù)?

圖2WebGIS平臺架構(gòu)Fig．2WebGISplatformarchitecture為了提升實時性，本系統(tǒng)有針對性地優(yōu)化了數(shù)據(jù)傳輸過程。傳統(tǒng)基于Web的信息管理系統(tǒng)一般采用Ajax技術(shù)推送數(shù)據(jù)［11-12］，這是一種基于HTTP請求的短連接傳輸，實時性較差，且容易給網(wǎng)絡(luò)帶來壓力，降低系統(tǒng)性能。而本系統(tǒng)采用WebSocket長連接技術(shù)替代Ajax短連接，實現(xiàn)了光纖傳感探頭、解調(diào)儀、服務(wù)器到客戶端之間全鏈路高實時性數(shù)據(jù)傳輸，時序圖如圖3所示。圖3數(shù)據(jù)同步傳輸時序圖Fig．3Datasynchronizationtransmissiontiming2．2適用于光纖傳感的數(shù)據(jù)存儲模型光纖傳感技術(shù)會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲將會逐漸成為性能瓶頸。傳統(tǒng)系統(tǒng)大多采用單點結(jié)構(gòu)存儲數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量大時會有較大的讀寫壓力，一旦存儲節(jié)點失效，將導(dǎo)致整個系統(tǒng)無法正常工作，甚至永久丟失數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲，將傳感數(shù)據(jù)分配到多個子節(jié)點進行存儲，明顯提升了大數(shù)據(jù)性能。如圖4所示，當(dāng)數(shù)據(jù)量大于10萬條時，隨著數(shù)據(jù)量增多，傳統(tǒng)存儲方案的數(shù)據(jù)寫入時間明顯增加，存儲效率急劇下降;而分布式存儲模型的性能則在大數(shù)據(jù)場景下表現(xiàn)更好。圖4存儲模型對比圖Fig．4Storagemodelcomparison傳統(tǒng)管廊的監(jiān)測信息一般以目錄文件的形式存儲，讀寫速度較慢，難以匹配光纖傳感技術(shù)的實時解調(diào)算法，且不支持條件查詢和動態(tài)關(guān)聯(lián)，無法進行高效統(tǒng)計與分析。為了兼顧數(shù)據(jù)讀寫性能與存儲靈活性，本系統(tǒng)采用HBase數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲，將光纖傳感數(shù)據(jù)分為三個維度，分別是rowkey、column和時間戳。其中rowkey作為唯一鍵，查詢效率高，用來存儲管廊分區(qū)、數(shù)據(jù)類型、報警級別等枚舉有限的數(shù)?


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