電力通信空氣質(zhì)量可視化系統(tǒng)研究

李 敏，劉同旭，張 友，年安君，王 潔，徐曉明

(國(guó)網(wǎng)蚌埠供電公司，安徽 蚌埠 233000)

由于電力系統(tǒng)的需要充分兼顧網(wǎng)路的通用性、可擴(kuò)展性及規(guī)范化的相關(guān)問題。要實(shí)現(xiàn)的空氣監(jiān)控，需要這套監(jiān)控系統(tǒng)響應(yīng)速度快，運(yùn)行可靠性高，系統(tǒng)擴(kuò)展性寬等要求。新型電力調(diào)度與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，促進(jìn)了無人值守電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)，可通過遠(yuǎn)程監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制技術(shù)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度，可快速精確的掌握電力系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的即時(shí)狀態(tài)，盡快掌握電力系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的異常狀況，并通過計(jì)算、對(duì)比分析出推薦處理方式，還能夠使調(diào)度值班員根據(jù)整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)負(fù)荷分配進(jìn)行分析、合理調(diào)配、遠(yuǎn)程操控開關(guān)斷路器、躲避峰值，填補(bǔ)谷態(tài)，把握電網(wǎng)安全平穩(wěn)運(yùn)行、異常狀況處理的主動(dòng)性，本質(zhì)安全型的規(guī)避誤操作、避免人為判斷失誤，縮短電網(wǎng)供電中斷時(shí)間，提高系統(tǒng)供電的可靠性。系統(tǒng)通過簡(jiǎn)單明了的界面，依靠嚴(yán)密的設(shè)計(jì)理念，強(qiáng)大的硬件配備，精細(xì)的軟件全方位控制協(xié)調(diào)，表現(xiàn)出了整個(gè)系統(tǒng)豐富的功能及強(qiáng)悍的性能，應(yīng)用前景廣闊，實(shí)用性極強(qiáng)。系統(tǒng)投入應(yīng)用后，基本達(dá)到了預(yù)期的效果，充分體現(xiàn)出了研究的意義與價(jià)在環(huán)境檢測(cè)領(lǐng)域中，空氣質(zhì)量指數(shù)是評(píng)價(jià)環(huán)境好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。隨著大眾生活品質(zhì)的提高，在居民生活中出現(xiàn)的頻率也大幅提高。大氣污染是世界各國(guó)面臨的最嚴(yán)峻環(huán)境問題，中國(guó)大氣環(huán)境面臨的形勢(shì)尤其嚴(yán)峻，大氣污染物排放總量居高不下。空氣作為人類生存環(huán)境的必備條件，是衡量的標(biāo)準(zhǔn)之一，舒適的空氣環(huán)境是大多數(shù)自然的核心競(jìng)爭(zhēng)力[1]。

1 系統(tǒng)開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)介紹

在系統(tǒng)最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)處理上，為了搭建一個(gè)高內(nèi)聚低耦合、程序可復(fù)用程度高的前后端分離的MVC框架，系統(tǒng)采用Spring、Struts2以及ORM框架Spring Data Jpa進(jìn)行開發(fā)。在硬件上，為了在低能耗與保證傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性與數(shù)據(jù)可靠性中間找到最優(yōu)解，系統(tǒng)選擇使用 ZigBee 與GPRS進(jìn)行UDP數(shù)據(jù)傳輸[2]。

1.1 基于數(shù)據(jù)流圖的業(yè)務(wù)分析

系統(tǒng)首先通過采集終端采集的空氣質(zhì)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器，通過系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析產(chǎn)生有效空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)。用戶通過可視化界面請(qǐng)求空氣服務(wù)時(shí)，系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)提供相應(yīng)的服務(wù)。另一方面，系統(tǒng)管理員通過管理接口管理系統(tǒng)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程

1.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集過程分為以下2個(gè)步驟：①通過空氣采集終端采集空氣質(zhì)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如 PM2.5、SO2等空氣污染物的濃度值，通過 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器通過UDP協(xié)議將數(shù)據(jù)投放到服務(wù)器 UDPServer 中。②服務(wù)器解析數(shù)據(jù)以及將數(shù)據(jù)持久化[3]。

總體流程如圖2所示。通過ZigBee模塊上集成的傳感器模塊組采集空氣中污染物濃度以及溫濕度等數(shù)據(jù)之后，ZigBee模塊初步校驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生校驗(yàn)和并使用“智慧空氣質(zhì)量傳輸協(xié)議”將數(shù)據(jù)封裝為16進(jìn)制數(shù)組發(fā)送到協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器通過GPRS將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器指定端口[4]。采集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流程如圖3所示。

圖2 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)流

圖3 前端傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流

數(shù)據(jù)到達(dá)服務(wù)器之后，服務(wù)器首先使用“智慧空氣質(zhì)量傳輸協(xié)議”對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，然后校驗(yàn)數(shù)據(jù)完整性以及準(zhǔn)確性，確定沒有問題之后將數(shù)據(jù)持久化，如果數(shù)據(jù)出錯(cuò)則將數(shù)據(jù)拋棄[5]，持久化過程數(shù)據(jù)流如圖4所示。

圖4 持久化數(shù)據(jù)流

1.3 數(shù)據(jù)服務(wù)

系統(tǒng)在數(shù)據(jù)服務(wù)上提供6種服務(wù)，具體包括：①空氣質(zhì)量指數(shù)服務(wù)；②排行服務(wù)；③空氣質(zhì)量、人體舒適度周期變化服務(wù)；④數(shù)據(jù)地圖服務(wù)；⑤天氣及出行指數(shù)服務(wù)；⑥具體污染物濃度變化趨勢(shì)服務(wù)。

1.4 系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)自動(dòng)分析

系統(tǒng)采集終端將大量的空氣質(zhì)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)無法形成規(guī)律以及排行。所以系統(tǒng)需要自動(dòng)完成數(shù)據(jù)解析、計(jì)算以及持久化的工作，以便提供準(zhǔn)確、高效的數(shù)據(jù)服務(wù)。

1.5 系統(tǒng)管理服務(wù)

系統(tǒng)為管理員提供管理服務(wù)。通過系統(tǒng)管理服務(wù)，管理員可以管理以及下所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)。系統(tǒng)管理服務(wù)數(shù)據(jù)流如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)管理服務(wù)

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

通過分析系統(tǒng)需求，根據(jù)空氣質(zhì)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)流在系統(tǒng)中各個(gè)模塊中扮演的角色以及出現(xiàn)的先后順序以及方式，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體架構(gòu)。系統(tǒng)從采集空氣質(zhì)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集終端設(shè)計(jì)開始，到采集設(shè)備網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式以及通信協(xié)議設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)、終端數(shù)據(jù)校驗(yàn)，再到數(shù)據(jù)傳輸過程協(xié)議設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)、中心數(shù)據(jù)服務(wù)器框架搭建以及多種空氣質(zhì)量算法的編碼實(shí)現(xiàn)、服務(wù)器外部接口的調(diào)用方式與文檔的規(guī)范，最后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩羲茉L問到的前端設(shè)備中進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化展示，完成系統(tǒng)的整體架構(gòu)中數(shù)據(jù)流動(dòng)方式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[6]。從數(shù)據(jù)角度出發(fā)，對(duì)系統(tǒng)業(yè)務(wù)分析后對(duì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖 6所示 。

圖6 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集

對(duì)電力通信環(huán)境監(jiān)測(cè)傳輸網(wǎng)絡(luò)如圖7所示，數(shù)據(jù)采集終端網(wǎng)絡(luò)是由整合了多種空氣質(zhì)量傳感器和電力監(jiān)控傳感器節(jié)點(diǎn)組成的，具有自組網(wǎng)、可通過網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)器等特點(diǎn)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。首先傳感器采集到SO2、NO2、PM2.5等數(shù)據(jù)之后使用數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝以及產(chǎn)生校驗(yàn)和之后，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送發(fā)協(xié)調(diào)器，通過UDP協(xié)議將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器[7]。

圖7 電力通信環(huán)境監(jiān)測(cè)傳輸網(wǎng)絡(luò)

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集終端

根據(jù)數(shù)據(jù)采集終端的功能設(shè)計(jì)以及終端需要采集的數(shù)據(jù)，需要將采集環(huán)境中的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的傳感器以及終端與協(xié)調(diào)器間數(shù)據(jù)傳輸功能在每一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)。無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的終端節(jié)點(diǎn)由傳感器模塊、ZigBee C2530核心模塊和電源模塊構(gòu)成[8]。傳感器模塊負(fù)責(zé)內(nèi)的空氣質(zhì)量信息的采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換； ZigBee核心模塊負(fù)責(zé)控制整個(gè)終端節(jié)點(diǎn)的操作，存儲(chǔ)以及轉(zhuǎn)化采集到的以及來自其他子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)為特定數(shù)據(jù)協(xié)議格式；電源模塊提供終端節(jié)點(diǎn)運(yùn)行所需要的能量，由于終端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，傳感器模塊組需要較大功率以及穩(wěn)定的電流[9]。空氣采集終端如圖8所示。

圖8 ZigBee 采集終端

2.3 Zigbee/GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)

采集網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中主要考慮的地形地貌以及基礎(chǔ)設(shè)施選擇適用的節(jié)點(diǎn)數(shù)量、分布以及ZigBee節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)方式。由于ZigBee采用自組網(wǎng)的方式，只要設(shè)備彼此間在網(wǎng)絡(luò)模塊的通信范圍內(nèi)，通過彼此自動(dòng)尋找確定聯(lián)絡(luò)很方便設(shè)備在中的布置。采集終端之間的組網(wǎng)方式在通常情況下采用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)際應(yīng)用中由于各種各樣的因素，無法保證所有的無線信道通暢以及每一個(gè)設(shè)備不產(chǎn)生故障。這種組網(wǎng)方式在某一個(gè)終端出現(xiàn)故障的情況下最大限度保證其他終端數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行傳輸[10]。

采集網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過如圖9的流程組網(wǎng)之后，節(jié)點(diǎn)在加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)在相鄰表中所有父節(jié)點(diǎn)中選擇一個(gè)深度最小、信號(hào)最強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)加入，如果加入失敗則，遞歸這一過程直至加入網(wǎng)絡(luò)成功。

圖9 ZigBee組網(wǎng)過程

終端以及協(xié)調(diào)器在布置到的同時(shí)，會(huì)記錄節(jié)點(diǎn)所屬的Id、節(jié)點(diǎn)Id、經(jīng)度、緯度同時(shí)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，用于唯一確定一個(gè)節(jié)點(diǎn)所采集的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)發(fā)到協(xié)調(diào)器上并校驗(yàn)無誤之后，協(xié)調(diào)器使用GPRS模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到的服務(wù)器指定端口上。

2.4 基于UDP的數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)

空氣質(zhì)量采集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)主要從系統(tǒng)的穩(wěn)健性和可靠性以及數(shù)據(jù)一致性出發(fā)。消息發(fā)送協(xié)議則定義了數(shù)據(jù)傳輸格式進(jìn)行封裝傳輸以及解析，從而避免傳輸過程中數(shù)據(jù)包沖突、數(shù)據(jù)誤差等數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

數(shù)據(jù)在前端傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到服務(wù)器后，服務(wù)器首先使用“智慧數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議”解析數(shù)據(jù)、校驗(yàn)數(shù)據(jù)，之后將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)持久化。處理過程數(shù)據(jù)流如圖10所示。

圖10 處理過程

為方便數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器之后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、校驗(yàn)以及與數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表行成映射，系統(tǒng)中定義了數(shù)據(jù)傳輸格式以及數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式。協(xié)議中定義了頭碼、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、主節(jié)點(diǎn)編號(hào)、子節(jié)點(diǎn)編號(hào)、校驗(yàn)以及定義了傳輸數(shù)據(jù)中每一個(gè)字節(jié)所對(duì)應(yīng)的空氣質(zhì)量類型以及長(zhǎng)度。

為了實(shí)現(xiàn)電力通信數(shù)據(jù)的整體仿真，需要將變電站一次設(shè)備模型的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳送給二次設(shè)備，相互反饋。以110 kV的線路保護(hù)為例，有2臺(tái)110 kV的線路保護(hù)斷路器對(duì)110 kV輸電線路進(jìn)行保護(hù)，將仿真模型數(shù)據(jù)與110 kV保護(hù)設(shè)備1通過信號(hào)發(fā)生器(作為合并單元)連接，信號(hào)發(fā)生器在2個(gè)設(shè)備之間一端通過網(wǎng)線另一端通過雙模光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。另一端，在電腦仿真中打包同樣的仿真模型數(shù)據(jù)與110 kV保護(hù)設(shè)備2通過信號(hào)發(fā)生器(作為合并單元)連接，同時(shí)，兩保護(hù)設(shè)備之間要通過光纖進(jìn)行收、發(fā)兩端的連接。具體連接如圖11所示。

2.5 UDP并發(fā)數(shù)據(jù)接收處理

由于數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)使用UDP協(xié)議發(fā)送空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)服務(wù)器需要設(shè)計(jì)一個(gè)使用UDP協(xié)議接收數(shù)據(jù)的Socket服務(wù)器用于接收數(shù)據(jù)。UDP是一種基于不可靠連接的傳輸協(xié)議，不需要建立連接，并且沒有使用Socket 以及SocketServer 來區(qū)分服務(wù)器和客戶端。區(qū)別于基于流進(jìn)行傳輸?shù)腡CP協(xié)議，UDP服務(wù)器一般是順序迭代的處理過程。利用UDP進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信主要由兩個(gè)類來參與，一個(gè)是用來將數(shù)據(jù)的字節(jié)填充到UDP數(shù)據(jù)包中、收發(fā)UDP數(shù)據(jù)報(bào)的DatagramPacket。另一個(gè)是用來建立連接，表示用來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)報(bào)包的套接字的DatagramSocket，數(shù)據(jù)報(bào)套接字是UDP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸?shù)陌l(fā)送或接收點(diǎn)。在服務(wù)器綁定 IP、端口之后等待客戶端請(qǐng)求、讀取請(qǐng)求、處理以及發(fā)回響應(yīng)這樣一個(gè)迭代過程中，當(dāng)服務(wù)器處理一個(gè)請(qǐng)求所需要的時(shí)間比較長(zhǎng)，或者由于數(shù)據(jù)包丟失使得服務(wù)器始終處于阻塞模式，可能導(dǎo)致服務(wù)器無法處理其他的請(qǐng)求陷入數(shù)據(jù)故障。為避免這種情況發(fā)生，項(xiàng)目中的處理方法是使用多線程并發(fā)處理。服務(wù)器在接收到一個(gè)請(qǐng)求之后，直接交給線程處理，線程處理完成之后新建一個(gè)線程，處理來自客戶端的數(shù)據(jù)報(bào)以響應(yīng)請(qǐng)求，并且在線程之中完成將數(shù)據(jù)校驗(yàn)和持久化到數(shù)據(jù)庫的過程。

2.6 數(shù)據(jù)校驗(yàn)以及數(shù)據(jù)持久化

數(shù)據(jù)可能在傳輸過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，所以項(xiàng)目在設(shè)計(jì)之初就設(shè)計(jì)了一套數(shù)據(jù)校驗(yàn)的方案，即在傳輸數(shù)據(jù)的最后一位為整個(gè)數(shù)據(jù)的校驗(yàn)和。校驗(yàn)和是將數(shù)據(jù)部分的所有位相加，去除溢出的部分就是據(jù)校驗(yàn)和。如果校驗(yàn)和與數(shù)據(jù)中的校驗(yàn)和不一致就拋棄數(shù)據(jù)。要將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，需要構(gòu)建一個(gè)與數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的POJO，根據(jù)“智慧傳輸協(xié)議”中每一個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)哪個(gè)屬性解析數(shù)據(jù)，將解析出來的數(shù)據(jù)與屬性形成映射關(guān)系，通過使用 SpringDataJpa 將POJO持久化到數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)持久化流程如圖12所示。

圖12 數(shù)據(jù)持久化流程

數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)上為了使數(shù)據(jù)盡可能準(zhǔn)確以及最新，采用了短周期采集發(fā)送的方法，因此在數(shù)據(jù)庫會(huì)出現(xiàn)大量的空氣質(zhì)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可視化完全依賴于精確有效的數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)中有大量無效的、重復(fù)的、無規(guī)律的數(shù)據(jù)無法作為數(shù)據(jù)可視化的源數(shù)據(jù)進(jìn)行使用。對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的處理是本系統(tǒng)的核心所在，下面對(duì)系統(tǒng)自動(dòng)分析數(shù)據(jù)的過程以及算法進(jìn)行描述。

3 系統(tǒng)測(cè)試及應(yīng)用

應(yīng)用對(duì)象測(cè)試，應(yīng)用對(duì)象為某電力公司下屬一企業(yè)，系統(tǒng)測(cè)試準(zhǔn)則為實(shí)現(xiàn)了本項(xiàng)目的軟件需求規(guī)格說明書中所有功能，在正常使用過程中沒有出現(xiàn)數(shù)據(jù)以及其他錯(cuò)誤，系統(tǒng)運(yùn)行及業(yè)務(wù)處理正常。確保測(cè)試的功能正常，包括數(shù)據(jù)變化曲線、數(shù)據(jù)地圖等功能。測(cè)試中所發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤已經(jīng)全部得到修復(fù)。非功能需求滿足需求規(guī)格說明書中規(guī)定要求。

當(dāng)測(cè)試的內(nèi)容都達(dá)到軟件需求規(guī)格說明書要求，解決了所有已發(fā)現(xiàn)的問題。遺留問題中無致命性和嚴(yán)重性錯(cuò)誤，一般性缺陷不能超過總數(shù)的2%，輕微性缺陷不能超過8%，遺留缺陷總數(shù)不能超過缺陷總數(shù)的10%時(shí)，測(cè)試可結(jié)束，當(dāng)系統(tǒng)在部署期間或使用過程中發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重缺陷或客戶需求已發(fā)生重大變化時(shí)，系統(tǒng)測(cè)試重新啟動(dòng)。

系統(tǒng)使用阿里云性能測(cè)試功能對(duì)系統(tǒng)計(jì)算集中型以及數(shù)據(jù)庫訪問集中型業(yè)務(wù)進(jìn)行測(cè)試，包括數(shù)據(jù)排行、數(shù)據(jù)地圖、空氣質(zhì)量變化趨勢(shì)、污染物濃度變化趨勢(shì)等業(yè)務(wù)。首先固定50的并發(fā)用戶數(shù)在10 min內(nèi)持續(xù)訪問相應(yīng)業(yè)務(wù)的接口，對(duì)系統(tǒng)各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行記錄。然后以初始1用戶數(shù)，每秒以3個(gè)遞增并發(fā)量，最大值50并發(fā)用戶數(shù)，持續(xù)30 min訪問相應(yīng)業(yè)務(wù)接口測(cè)試系統(tǒng)性能。

(1)持續(xù)10 min，固定50并發(fā)量模式。在10 min的周期內(nèi)，固定50并發(fā)用戶數(shù)對(duì)相應(yīng)業(yè)務(wù)接口持續(xù)訪問的情況下，接口調(diào)用的成功率為100%，系統(tǒng)吞吐量平均值為39.65次/s，平均響應(yīng)時(shí)間為1 248.22 ms。

(2)持續(xù)30 min，并發(fā)量遞增模式。在并發(fā)用戶數(shù)遞增情況下持續(xù)30 min對(duì)相應(yīng)業(yè)務(wù)接口進(jìn)行訪問，接口調(diào)用成功率為100%，系統(tǒng)吞吐量平均值為37.85次/s，平均響應(yīng)時(shí)間為1 360.09 ms。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間隨著并發(fā)用戶數(shù)增大，響應(yīng)時(shí)間隨著明顯增大。系統(tǒng)對(duì)并發(fā)處理穩(wěn)定，未出現(xiàn)接口調(diào)用錯(cuò)誤情況。系統(tǒng)吞吐量結(jié)果如圖13所示，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間如圖14所示，系統(tǒng)并發(fā)用戶數(shù)如圖15所示。

圖13 系統(tǒng)吞吐量

圖14 系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間

圖15 并發(fā)用戶數(shù)

系統(tǒng)經(jīng)過以上兩種性能測(cè)試規(guī)則，系統(tǒng)性能表現(xiàn)穩(wěn)定，符合設(shè)計(jì)需求。

4 結(jié)論

在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)，首先給出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，從搭建服務(wù)器的框架到前端實(shí)現(xiàn)方式以及第三方接口和類庫的調(diào)用，給出了系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。在采集終端網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)給出了終端網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方式、制訂數(shù)據(jù)傳輸方式以及協(xié)議。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分 析及可視化時(shí)，給出數(shù)據(jù)分析的關(guān)鍵算法的核心代碼以及類圖和主要模塊的實(shí)現(xiàn)的效果圖。最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，從測(cè)試結(jié)果看，系統(tǒng)基本根據(jù)需求說明完成開發(fā)并穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)在開發(fā)工程中始終貫徹高內(nèi)聚低耦合的開發(fā)思想，所以系統(tǒng)的擴(kuò)展性比較強(qiáng)。另外系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的方式為經(jīng)過優(yōu)化的多線程方式可以容納較高的并發(fā)量，如果系統(tǒng)業(yè)務(wù)范圍擴(kuò)張可以對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分庫分表、MapReduce處理。另外空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)具有很高的數(shù)據(jù)挖掘價(jià)值，對(duì)空氣質(zhì)量的長(zhǎng)期監(jiān)控產(chǎn)生的大量的空氣質(zhì)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可以產(chǎn)生很良好的效益。