基于無線網(wǎng)關(guān)算法實現(xiàn)危爆場所儲運管理分析

趙興國　曾文瀟

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)關(guān)部署；傳輸成功率；負載均衡；區(qū)域一體化；管理信息系統(tǒng)

加油站是現(xiàn)代社會的重要組成部分，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人口流動增多，汽車數(shù)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(huán)境惡劣等原因，導(dǎo)致了其存儲安全問題日益嚴峻。同時，因為加油量大而產(chǎn)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(yè)的健康發(fā)展。與此同時，隨著無線通信技術(shù)的不斷進步，人們對網(wǎng)絡(luò)性能的要求越來越高。由于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)限制較為嚴重，無線網(wǎng)關(guān)技術(shù)在滿足用戶和工作環(huán)境中使用寬帶、擴頻等功能需求的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來。無線網(wǎng)關(guān)具有傳輸速率較快及可擴展性強等特點，但是在實際應(yīng)用過程中也存在著如系統(tǒng)資源容量有限、數(shù)據(jù)流量不穩(wěn)定以及通信協(xié)議難以兼容的問題。因此，如何保證無線NSMARTK技術(shù)與有線GSM技術(shù)之間相互融合，是本文無線網(wǎng)關(guān)部署優(yōu)化設(shè)計的重點[1]。

一、無線網(wǎng)關(guān)部署優(yōu)化設(shè)計及優(yōu)化算法

無線網(wǎng)關(guān)部署是在已經(jīng)完成的系統(tǒng)中，根據(jù)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(jié)點接入到有線網(wǎng)絡(luò)或通過連接新設(shè)備后使用本地地址訪問其他用戶端（如移動應(yīng)用）。其次，利用現(xiàn)有I/O接口實現(xiàn)與外部基站的數(shù)據(jù)交換和交互。最后，通過外設(shè)接口來管理網(wǎng)絡(luò)資源并獲取無線網(wǎng)關(guān)部署參數(shù)信息。在完成了上述功能以后就可以根據(jù)實際需要對其進行優(yōu)化，從而達到最佳性能指標(biāo)要求。我們可以通過以下三個階段來進行無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點部署：

（一）部署區(qū)域劃分

根據(jù)不同節(jié)點類型劃分，將其劃分為三個子域：核心網(wǎng)關(guān)、接入?yún)^(qū)和服務(wù)環(huán)。其中業(yè)務(wù)邏輯樹部署方式為最常用的一種拓撲優(yōu)化方法。我們可以通過設(shè)置好區(qū)域內(nèi)各個節(jié)點之間數(shù)據(jù)交換關(guān)系來確定每個用戶所擁有資源量以及當(dāng)前位置，考慮到無線網(wǎng)絡(luò)中一些如數(shù)據(jù)包吞吐量等重要參數(shù)會對協(xié)議性能產(chǎn)生一定影響，在去除無法部署的區(qū)域后將其進行網(wǎng)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(fā)射源和接收天線分別做一個定位。根據(jù)現(xiàn)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(biāo)優(yōu)化算法等幾種典型無線網(wǎng)關(guān)測試用參數(shù)來確定最佳方案。由于不同類型終端設(shè)備之間存在著通信帶寬差異，且各個指標(biāo)間相互影響會導(dǎo)致系統(tǒng)性能退化或失??；同時，在進行覆蓋檢測時需要對數(shù)據(jù)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(yōu)狀態(tài)。根據(jù)無線通信陰影效應(yīng)的對數(shù)－正態(tài)分布模型（式（1）），劃分出潛在的節(jié)點部署位置后，對其信號的連續(xù)覆蓋進行檢測，即：

如果鏈路上存在未被完全覆蓋的節(jié)點就會造成網(wǎng)絡(luò)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(jié)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(tǒng)負擔(dān)，降低通信質(zhì)量，從而影響無線網(wǎng)關(guān)部署方案設(shè)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(diào)整和優(yōu)化

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

基于該目標(biāo)函數(shù)，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(quán)值分配時可以采用多跳轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)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(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)模型相結(jié)合之后還可增加網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)量。

二、基于無線網(wǎng)關(guān)算法的危爆場所儲運管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建

（一）系統(tǒng)總體設(shè)計

本文對危爆場所儲運管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行了初步的設(shè)計和驗證，主要內(nèi)容包括：系統(tǒng)功能分區(qū)與劃分。該部分是根據(jù)用戶需求分析確定的。在系統(tǒng)中定義了基本信息、功能操作等模塊，在站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)部署方案及配置規(guī)劃方案階段利用了無線網(wǎng)關(guān)部署算法。利用現(xiàn)有設(shè)備及軟件實現(xiàn)對各子系統(tǒng)間進行優(yōu)化改造后形成新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求將原有系統(tǒng)分為主服務(wù)器、分集服務(wù)器兩個部分組成網(wǎng)絡(luò)化信息系統(tǒng)架構(gòu)方案。在開發(fā)該系統(tǒng)的軟件架構(gòu)時，該系統(tǒng)的核心功能模塊與特定技術(shù)相結(jié)合，以實現(xiàn)創(chuàng)建一個功能齊全的危險爆炸物儲存和運輸管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的初衷，該系統(tǒng)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(tǒng)功能實現(xiàn)

在系統(tǒng)的用戶登錄功能中，只有管理員才可以打開相關(guān)操作，而其他普通人員則不能進入該部分。站內(nèi)設(shè)置為用戶管理、密碼修改等權(quán)限。對加油站內(nèi)所有設(shè)備進行注冊：當(dāng)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(qū)域。在填錯賬戶名或者空號的情況也可以通過登錄系統(tǒng)來打開相關(guān)操作，并且在該部分中還需要提供相應(yīng)的提示。系統(tǒng)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(shè)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(xiàn)對該號碼進行驗證操作，操作過程中連接 SQL Server 數(shù)據(jù)庫，完成系統(tǒng)登錄信息的驗證。表1、表2為登錄數(shù)據(jù)項信息表。

表 1 用戶名輸入項表

表 2 用戶名輸出項表

系統(tǒng)設(shè)置有：加油站的油品名稱、規(guī)格等信息，由系統(tǒng)自動顯示，并將其與加油站管理系統(tǒng)進行聯(lián)接。當(dāng)用戶在使用本系統(tǒng)時需要對所需的數(shù)據(jù)進行錄入和更改，同時也可以通過網(wǎng)絡(luò)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(yīng)內(nèi)容后才能重新填寫相關(guān)記錄以方便后續(xù)的查詢操作。系統(tǒng)設(shè)置中，還可以對油品的單位進行修改設(shè)置。主系統(tǒng)的主要功能就是實現(xiàn)加油站安全管理，同時對整個管理系統(tǒng)進行操作。其中加油站信息采集模塊。負責(zé)收集、錄入和處理來自站內(nèi)各部門所提供的油品參數(shù)、加油情況等數(shù)據(jù)并上傳至系統(tǒng)中，然后通過網(wǎng)絡(luò)將這些數(shù)據(jù)傳遞到工作站上供用戶使用。工作站上還可以根據(jù)需要編輯或修改數(shù)據(jù)庫表單，方便快捷地實現(xiàn)各種功能。

系統(tǒng)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(guān)信息的維護和統(tǒng)計來完成。

1、添加新品。在加油站內(nèi)可以根據(jù)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(shù)據(jù)庫中，以便于查詢或者刪除掉，需要使用時直接輸入相應(yīng)產(chǎn)品名稱或數(shù)量并顯示出來。

2、對使用人員的權(quán)限進行設(shè)置。在系統(tǒng)中，每一個使用者都擁有對應(yīng)的賬號密碼，可以通過該賬戶來增加自己所需要操作內(nèi)容以及操作方式等；同時還可根據(jù)具體情況設(shè)定相應(yīng)級別、等級或權(quán)利范圍。

3、用戶信息維護與修改功能實現(xiàn)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(guān)資料等工作的權(quán)限設(shè)置。同時系統(tǒng)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(tǒng)應(yīng)能迅速查詢到所需要的加油明細，所以我們設(shè)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(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)進行綜合的比較，從而確定出一個最優(yōu)方案，并為之提供相應(yīng)的技術(shù)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(qū)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(tǒng)人工檢索時效率不高和時間長等問題，同時，通過計算機網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)在運行過程中的穩(wěn)定性更強。在這里，統(tǒng)一檢索技巧的設(shè)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(nèi)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(tǒng)計油品的運送損益和進油數(shù)量，為以后正確統(tǒng)計油品銷售情況 和經(jīng)營損益做準備。油罐的罐存量要能隨時監(jiān)控，當(dāng)油品的余量不足時能及時補 充，這能使地區(qū)內(nèi)加油站的油品配置達到最優(yōu)化。加油站油量變化檢測系統(tǒng)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(dāng)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(jù)送油單上的數(shù)據(jù)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(shù)，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(shù)進行測量標(biāo)出后尺升數(shù)，然后填寫相應(yīng)記錄并上報。入庫及庫存管理功能設(shè)計流程圖如下圖2所示：

圖 2 倉儲入庫及庫存管理功能設(shè)計流程圖

結(jié)束語

綜上所述，本文針對現(xiàn)有儲運及庫存管理模式問題以及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下安全風(fēng)險因素和相關(guān)技術(shù)難題，利用無線網(wǎng)關(guān)技術(shù)實現(xiàn)了優(yōu)化和數(shù)據(jù)共享，并在此基礎(chǔ)上建立起一個新平臺用于實現(xiàn)新系統(tǒng)中所需要的功能模塊及應(yīng)用需求[5]，同時結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外先進理論研究與實際情況設(shè)計開發(fā)加油站儲運管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以提高加油站對日常工作的效率并對質(zhì)量進行有效控制。