基于無線網關算法實現危爆場所儲運管理分析

趙興國　曾文瀟

【關鍵詞】網關部署；傳輸成功率；負載均衡；區域一體化；管理信息系統

加油站是現代社會的重要組成部分，隨著經濟的發展和人口流動增多，汽車數量也逐漸增加，加油站在城市中扮演著越來越重要的角色。由于油品種類繁多、儲存環境惡劣等原因，導致了其存儲安全問題日益嚴峻。同時，因為加油量大而產生的庫存積壓問題也嚴重影響到人們生活水平，并為交通出行造成了潛在的危險，從而威脅到加油站行業的健康發展。與此同時，隨著無線通信技術的不斷進步，人們對網絡性能的要求越來越高。由于傳統的有線網限制較為嚴重，無線網關技術在滿足用戶和工作環境中使用寬帶、擴頻等功能需求的基礎上逐漸發展起來。無線網關具有傳輸速率較快及可擴展性強等特點，但是在實際應用過程中也存在著如系統資源容量有限、數據流量不穩定以及通信協議難以兼容的問題。因此，如何保證無線NSMARTK技術與有線GSM技術之間相互融合，是本文無線網關部署優化設計的重點[1]。

一、無線網關部署優化設計及優化算法

無線網關部署是在已經完成的系統中，根據需要對其進行初步配置，使各個模塊之間能夠正常通信[2]。首先，將每個節點接入到有線網絡或通過連接新設備后使用本地地址訪問其他用戶端（如移動應用）。其次，利用現有I/O接口實現與外部基站的數據交換和交互。最后，通過外設接口來管理網絡資源并獲取無線網關部署參數信息。在完成了上述功能以后就可以根據實際需要對其進行優化，從而達到最佳性能指標要求。我們可以通過以下三個階段來進行無線Mesh網絡的節點部署：

（一）部署區域劃分

根據不同節點類型劃分，將其劃分為三個子域：核心網關、接入區和服務環。其中業務邏輯樹部署方式為最常用的一種拓撲優化方法。我們可以通過設置好區域內各個節點之間數據交換關系來確定每個用戶所擁有資源量以及當前位置，考慮到無線網絡中一些如數據包吞吐量等重要參數會對協議性能產生一定影響，在去除無法部署的區域后將其進行網格劃分。如圖1所示。

（二）信號覆蓋的檢測

在進行信號覆蓋檢測時，需要對覆蓋的發射源和接收天線分別做一個定位。根據現有文獻中提出的基于最大距離估計模型、最小二乘原理及多目標優化算法等幾種典型無線網關測試用參數來確定最佳方案。由于不同類型終端設備之間存在著通信帶寬差異，且各個指標間相互影響會導致系統性能退化或失??；同時，在進行覆蓋檢測時需要對數據進行特征提取和篩選以保證所選擇的特征盡可能接近最優狀態。根據無線通信陰影效應的對數－正態分布模型（式（1）），劃分出潛在的節點部署位置后，對其信號的連續覆蓋進行檢測，即：

如果鏈路上存在未被完全覆蓋的節點就會造成網絡擁塞甚至癱瘓，而那些不能再放置在任何其他位置上且距離太遠的節點就可以考慮將其直接去掉或者忽略掉，但是這會增加系統負擔，降低通信質量，從而影響無線網關部署方案設計以及運行性能。我們利用式（2）中的最小平均信號強度來判斷其覆蓋范圍：

（三）調整和優化

無線網絡連通率是一個重要的衡量指標，也可以說是無線網關成功與否的主要依據。如果沒有有效的算法來優化和控制多徑衰落，傳輸線中各個節點之間相互抵消或抑制干擾可能會導致多個用戶同時加入同一個信道，減少了整個通信系統運行所需要消耗的帶寬資源或者使用性能更強的網絡設備產生更高開銷，最終影響整體無線網關接入成功率的大小。無線網絡連通率是指任意客戶端設備與主干節點之間相連接的概率，計算公式如下：

基于該目標函數，部署一個較小、但稀疏度高（例如5k）或者需要進行路由路徑上權值分配時可以采用多跳轉發技術來提高整個通信鏈路運行效率，將該方法與本文所述無線網關結構模型相結合之后還可增加網絡的節點數量。

二、基于無線網關算法的危爆場所儲運管理網絡系統構建

（一）系統總體設計

本文對危爆場所儲運管理網絡系統進行了初步的設計和驗證，主要內容包括：系統功能分區與劃分。該部分是根據用戶需求分析確定的。在系統中定義了基本信息、功能操作等模塊，在站內網絡部署方案及配置規劃方案階段利用了無線網關部署算法。利用現有設備及軟件實現對各子系統間進行優化改造后形成新的系統結構，并根據相關規范要求將原有系統分為主服務器、分集服務器兩個部分組成網絡化信息系統架構方案。在開發該系統的軟件架構時，該系統的核心功能模塊與特定技術相結合，以實現創建一個功能齊全的危險爆炸物儲存和運輸管理網絡系統的初衷，該系統有利于危險爆炸物儲存場所的管理，從而提高管理效率。

（二）系統功能實現

在系統的用戶登錄功能中，只有管理員才可以打開相關操作，而其他普通人員則不能進入該部分。站內設置為用戶管理、密碼修改等權限。對加油站內所有設備進行注冊：當輸入賬號和密碼時就會顯示有賬號信息或想要填寫的一個具體區域。在填錯賬戶名或者空號的情況也可以通過登錄系統來打開相關操作，并且在該部分中還需要提供相應的提示。系統登錄顯示功能是為了保證加油站安全管理的需要，用戶可以通過輸入正確密碼進行登錄，并設置為錯誤提示。本站所在部門人員都會收到自己所要填寫的賬號和密碼。然后點擊“注冊”按鈕即可實現對該號碼進行驗證操作，操作過程中連接 SQL Server 數據庫，完成系統登錄信息的驗證。表1、表2為登錄數據項信息表。

表 1 用戶名輸入項表

表 2 用戶名輸出項表

系統設置有：加油站的油品名稱、規格等信息，由系統自動顯示，并將其與加油站管理系統進行聯接。當用戶在使用本系統時需要對所需的數據進行錄入和更改，同時也可以通過網絡遠程查看。如果需要修改某項工作或刪除某一功能，則必須先輸入該用戶編號或者是填錯相應內容后才能重新填寫相關記錄以方便后續的查詢操作。系統設置中，還可以對油品的單位進行修改設置。主系統的主要功能就是實現加油站安全管理，同時對整個管理系統進行操作。其中加油站信息采集模塊。負責收集、錄入和處理來自站內各部門所提供的油品參數、加油情況等數據并上傳至系統中，然后通過網絡將這些數據傳遞到工作站上供用戶使用。工作站上還可以根據需要編輯或修改數據庫表單，方便快捷地實現各種功能。

系統用戶管理功能是由管理員的操作人員進行，管理人員通過對所有相關信息的維護和統計來完成。

1、添加新品。在加油站內可以根據實際情況增加商品種類，比如油罐、加油機等物品，還能將這些物品放入到數據庫中，以便于查詢或者刪除掉，需要使用時直接輸入相應產品名稱或數量并顯示出來。

2、對使用人員的權限進行設置。在系統中，每一個使用者都擁有對應的賬號密碼，可以通過該賬戶來增加自己所需要操作內容以及操作方式等；同時還可根據具體情況設定相應級別、等級或權利范圍。

3、用戶信息維護與修改功能實現了管理員對于所有使用人和注冊過的用戶進行管理、維護和更新相關資料等工作的權限設置。同時系統會將每個使用人員的姓名記錄下來，有助于管理策略的落實。

同時，系統應能迅速查詢到所需要的加油明細，所以我們設計了靈活的多條件組合查詢，多條件組合查詢是指通過計算機網絡對系統進行綜合的比較，從而確定出一個最優方案，并為之提供相應的技術支持，以滿足用戶需求。多條件組合查詢主要是針對不同層次、不同年齡段以及不同工作區間等因素影響而建立起來的一種新方法，這種方式可以有效地解決傳統人工檢索時效率不高和時間長等問題，同時，通過計算機網絡進行加油站所有信息資源的共享管理也更加方便快捷，從而使系統在運行過程中的穩定性更強。在這里，統一檢索技巧的設計，無論多少的條件下，我們可以使用一個SQL語句查詢[3-4]。如下面的子程序：

加油站需要定時對加油站內油品進行補充以便能達到很好的日常銷售。每次 進油都要登記，統計油品的運送損益和進油數量，為以后正確統計油品銷售情況 和經營損益做準備。油罐的罐存量要能隨時監控，當油品的余量不足時能及時補 充，這能使地區內加油站的油品配置達到最優化。加油站油量變化檢測系統主要用于檢測每種油量的剩余，在達到最低值時進行信息上報申請加油。當成品油進行入庫時，需要分為三個步驟：第一，加油罐車進行檢驗查收，需要根據送油單上的數據進行核實。第二，對加油罐車罐體中的成品油進行測量，以便記錄加油罐中的前尺升數，并進行填表記錄。第三，對加油罐車罐體中已卸油品后的罐體數進行測量標出后尺升數，然后填寫相應記錄并上報。入庫及庫存管理功能設計流程圖如下圖2所示：

圖 2 倉儲入庫及庫存管理功能設計流程圖

結束語

綜上所述，本文針對現有儲運及庫存管理模式問題以及網絡環境下安全風險因素和相關技術難題，利用無線網關技術實現了優化和數據共享，并在此基礎上建立起一個新平臺用于實現新系統中所需要的功能模塊及應用需求[5]，同時結合當前國內外先進理論研究與實際情況設計開發加油站儲運管理網絡系統，以提高加油站對日常工作的效率并對質量進行有效控制。