聯想M2M城市數字化城市管理平臺水電氣網絡抄表及服務系統(tǒng)

1、數字化城市管理平臺水電氣網絡抄表及服務系統(tǒng)目 錄1系統(tǒng)原理結構示意圖11.1網絡數據及服務子系統(tǒng)21.2網絡數據傳輸子系統(tǒng)21.3數據采集子系統(tǒng)31.4計量儀表32系統(tǒng)組網方案42.1采集系統(tǒng)方案42.2現場網絡接入及傳輸方案42.3數據監(jiān)控中心網絡接入設計53網絡服務子系統(tǒng)53.1服務子系統(tǒng)功能53.2服務系統(tǒng)主要性能：73.3權限管理74系統(tǒng)兼容性設計74.1終端設備的兼容性84.2傳輸網絡的兼容性85系統(tǒng)安全性設計95.1安全風險分析95.2系統(tǒng)安全設計105.3系統(tǒng)安全實施方案10聯想中望系統(tǒng)服務有限公司數字化城市管理平臺水電氣網絡抄表及服務系統(tǒng)1 系統(tǒng)原理結構示意圖整個系統(tǒng)由四部分構

2、成：網絡數據及服務子系統(tǒng)，網絡數據傳輸子系統(tǒng)，采集子系統(tǒng)和終端儀表群。終端儀表完成計量數據采集和預處理，然后通過網絡數據傳輸子系統(tǒng)將數據傳輸到數據管理和設備管理服務器，管理部門，收費部門和抄表部門等不同的職能部門則通過網絡服務子系統(tǒng)完成對系統(tǒng)內的終端設備和傳輸設備進行狀態(tài)監(jiān)管和數據查抄。系統(tǒng)結構示意圖如下：圖1網絡抄表系統(tǒng)結構示意圖1.1網絡數據及服務子系統(tǒng)包括網絡應用管理系統(tǒng)服務器lc-sw及系統(tǒng)應用服務軟件、網絡數據管理系統(tǒng)服務器lc-sd及遠程數據管理軟件，通過寬帶網聯結internet網絡，為不同的部門提供相關的數據及應用服務，完成計量儀表遠程抄讀，數據下載，小區(qū)管理，戶表狀態(tài)監(jiān)測，網

3、絡傳輸設備監(jiān)測，信息分析和統(tǒng)計等功能。實現各個功能的模塊化，具有很強的靈活性，兼容性和可擴展性，對于城市擴容等原因導致的設備數量增加，可完全實現平滑的擴充和無縫的銜接。圖2 服務器示意圖1.2網絡數據傳輸子系統(tǒng)網絡數據傳輸子系統(tǒng)包括網絡接入設備和遠程設備管理服務器及管理軟件；根據gprs和internet網絡將小區(qū)抄表系統(tǒng)采集的戶表數據，傳輸到數據管理系統(tǒng)服務器lc-sd和終端管理系統(tǒng)服務器lc-sm。圖3 網絡傳輸平臺示意圖1. 3數據采集子系統(tǒng)安裝在儀表群現場（如住宅小區(qū)），實現戶表數據的采集并預處理；由數據集中器lc-cc、rf中繼器lc-rnn和rf轉發(fā)器lc-rt等設備組成無線數據采

4、集系統(tǒng)。rf中繼器lc-rnn：實現rf射頻信號的中繼續(xù)傳，增強信號的傳輸距離和信號強度。rf轉發(fā)器lc-rt：完成rf信號的轉換，數據的存儲以及數據的協議編碼和rs485通信。數據集中器lc-cc：通過rf無線通信完成數據的采集和預處理，并完成上行網絡連接，兼容gprs等多種傳輸方式，同時支持手持設備的數據抄讀。1.4計量儀表每個計量點安裝一個計量儀表，通過無線信號將數據傳到采集系統(tǒng)，實現計量數據存儲和傳輸的智能化、無線化和數字化；目前具有的類型有無線遠傳水、電、氣智能計量表。無線遠傳水表無線遠傳電能表2 系統(tǒng)組網方案針對各地的實際情況，我們從采集系統(tǒng)、網絡接入及傳輸和數據監(jiān)控中心建設提出了

5、多套系統(tǒng)方案設計，最大成的貼近實際情況和實際需求。2.1采集系統(tǒng)方案采集系統(tǒng)組網采用無線組網方案，終端智能儀表采用lc-wm無線脈沖式表，由rf中繼器lc-rnn、rf轉發(fā)器lc-rt、集中器lc-cc完成小區(qū)內的rf無線射頻陣列組網。該方案不需要進行管道改造和布線，安裝簡便，便于后期維護，具有無線采集，定時傳輸和無采集盲點等優(yōu)點，非常適合舊表改造或戶表安裝在室內的小區(qū)。2.2現場網絡接入及傳輸方案廣域網絡接入方式也分為無線接入和有線接入。本系統(tǒng)支持所有網絡接入，其中無線gprs最優(yōu)，具有信號覆蓋廣，傳輸穩(wěn)定和線路通暢等優(yōu)點。通過中國移動的gprs無線網絡接入internet，將采集數據傳輸到

6、數據管理系統(tǒng)，這里無線接入可采用普通的無線上網sim卡完成接入公網，也支持apn無線專線接入。目前無線接入大多根據流量計費，在規(guī)模小數據傳輸量少的小區(qū)采用無限接入方案運營成本較低；對于規(guī)模大，管理采集設備數據流量大的住宅小區(qū)則采用無線專網接入，其穩(wěn)定性，安全性和數據保密性都是最高的。2.3數據監(jiān)控中心網絡接入設計數據監(jiān)控中心的網絡架構對應不同的網絡接入以及不同的網絡運營商，具有不同的優(yōu)缺點。2.3.1普通寬帶接入方案普通寬帶接入方案是成本最低、網絡接入設備最簡的數據監(jiān)控中心網絡接入方案，即采用普通的adsl寬帶接入完成數據監(jiān)控中心接入internet公網。由于直接接入公網此接入方案在數據傳輸的

7、穩(wěn)定性和物理鏈接的安全性都存在缺陷，因此其性價比較低。2.3.3 apn專網接入方案企業(yè)專網接入方案，是安全性和穩(wěn)定性最高的一種網絡接入方式，由移動機房直接拉光纖進入數據監(jiān)控中心機房，其小區(qū)接入端也是gprs直接接入，設備上電即在線，數據無需經過公網傳輸，具有最高的數據按性，同時具有穩(wěn)定性高，大帶寬，高速率等優(yōu)點，。同時移動都提供企業(yè)專網接入，對應于小區(qū)接入方式，小區(qū)采用gprs無線接入方案，則數據監(jiān)控中心則采用中國移動的apn企業(yè)專網接入。對于大型企業(yè)住宅戶表管理和市級以上城市水電氣監(jiān)管企業(yè)，則專網接入則是性價比最優(yōu)的方案，為以后城市擴容規(guī)模以及穩(wěn)定和安全性等考慮，數據監(jiān)控中心可以采用apn

8、專網接入方案。3 網絡服務子系統(tǒng)3.1服務子系統(tǒng)功能服務子系統(tǒng)的基本結構如下框圖：登錄普通住戶服務信息普通住戶管理員操作員管理登錄日志管理數據統(tǒng)計分析儀表表管理系統(tǒng)配置遠程數據抄讀小區(qū)管理設備管理圖5 系統(tǒng)結構示意圖本服務平臺開發(fā)基于微軟的vs .net開發(fā)平臺和ms sql server關系型數據庫結構，采用了最新的為vs 2005版本，和c#開發(fā)語言。本服務平臺的主要功能：l 根據戶表編號，住戶可以在本系統(tǒng)中查詢到當前使用水量、交費狀態(tài)等信息。l 普通住戶登錄本系統(tǒng)后，可以獲得相應的服務信息，如用量、交費等信息l 普通管理員登錄本系統(tǒng)后，可以抄讀各自管理范圍內住戶的服務信息，并可導出成ex

9、cel文件，便于打印和保存；同時可以查詢出有功能故障的戶表，便于及時維修。l 高級戶表管理員登錄本系統(tǒng)后，可以維護（查詢、瀏覽、修改、刪除、增加）各小區(qū)住戶的戶表信息、維護各小區(qū)地址信息、維護各小區(qū)戶表設備類型。l 超級管理員登錄本系統(tǒng)后，除了擁有其它管理員的所有功能外，還可以管理系統(tǒng)登錄日志、維護管理員信息、系統(tǒng)配置等等，保證整個系統(tǒng)安全合理的運行。l 統(tǒng)計分析功能：根據住戶戶表的歷史數據，本系統(tǒng)提供數據統(tǒng)計和分析功能，包括某一小區(qū)單位時間內用水量統(tǒng)計和比較、用量單位時間內預測、各小區(qū)之間用量比較等等，并以圖形和數字的形式顯示。3.2服務系統(tǒng)主要性能：系統(tǒng)可配置性強，并且支持用戶定制和二次開

10、發(fā)l 提供豐富的數據統(tǒng)計和分析功能，能有效協助管理層制定決策l 系統(tǒng)中所有的敏感數據全部經過加密，保證用戶資料的安全l 系統(tǒng)安全穩(wěn)定，操作容易，使用方便快捷l 采用目前最流行的vs.net+ms sql server結構，保證整個系統(tǒng)結構清晰、運作高效l 可迅速且有效的發(fā)現故障戶表l 所有查詢出來的戶表數據可以以文件的形式保存，便于打印和存檔3.3權限管理不同的操作員登錄本系統(tǒng)將會被賦予不用的功能，操作員類型和功能操作權限可通過下表描述。臨時操作員抄表員表具維護員設備維護員客戶管理員系統(tǒng)管理員超級管理員遠程數據抄讀數據統(tǒng)計功能住戶戶表管理設備管理小區(qū)管理操作員管理系統(tǒng)配置4 系統(tǒng)兼容性設計本系

11、統(tǒng)從系統(tǒng)架構到各模塊的具體實現上，都本著模塊化、通用性的設計原則和理念，打造一個易擴展、全兼容的網絡系統(tǒng)平臺，其實意圖如下。在系統(tǒng)兼容性設計上主要表現在兩個方面：終端設備的兼容性和傳輸網絡的兼容性。圖13 系統(tǒng)兼容性示意圖4.1終端設備的兼容性對于終端設備戶表的兼容性主要是由系統(tǒng)架構來完成，本系統(tǒng)實現了對各種遠傳智能戶表的兼容，即無論是有線遠傳戶表還是無線遠傳戶表，只要能將戶表內的數據信息傳送出來并通過采集器或者集中器的核實就能接入我們的系統(tǒng)，這樣既提高了終端戶表的兼容性，同時也避免了住戶自行更改終端戶表等違規(guī)操作。4.2傳輸網絡的兼容性在前面的系統(tǒng)架構中講述了整個系統(tǒng)得網絡架構，對于數據出小

12、區(qū)之后的各種網絡傳輸方式本系統(tǒng)都完全兼容，通過集中器lc-cc的不同網絡接入模塊，可以實現目前常見的各種網絡接入方式，即gprs、cdma、adsl、vpdn和apn等多種有線或無線網絡接入方式。5 系統(tǒng)安全性設計計算機信息處理系統(tǒng)的應用給人們帶來了無盡的好處，但隨著系統(tǒng)應用的擴大，安全風險也變得更加嚴重和復雜。原來由單個計算機安全事故引起的損害可能傳播到其他系統(tǒng)和主機，引起大范圍的癱瘓和損失；另外加上缺乏安全控制機制和對網絡安全政策及防護意識的認識不足，這些風險正日益加重。5.1 安全風險分析由于網絡結構、網絡硬件及軟件系統(tǒng)配備等組成部分都可能存在的安全漏洞；網絡應用的不同其所具有的風險程度

13、也不同；黑客的入侵、計算機及網絡病毒的侵害時刻都威脅著正在運行的信息系統(tǒng)。在計算機技術不斷發(fā)展，科學技術不斷提高的同時，黑客們所制造的各類新型的風險將會不斷產生。遠程抄表系統(tǒng)的安全風險來自以下幾個方面： 客戶端安全客戶端安全主要是客戶身份被冒充，使得非法用戶具有閱讀/修改數據的權利。傳統(tǒng)的用戶/密碼認證，容易被各種木馬軟件、后門軟件獲取，或人為泄漏，安全性難以保障。數據傳輸安全互聯網數據傳送功能的實現是通過外網來完成的，由于其連接internet，為保證系統(tǒng)數據的安全，與internet連接邊界安全以及數據傳輸安全是需要重點考慮的。而且，數據在網絡中傳輸，具有易被竊聽或者篡改的危險。服務器安全

14、服務器安全問題主要來自病毒防治和非法攻擊兩方面。計算機病毒是影響計算機系統(tǒng)安全中一個非常普遍且具有極大破壞力的方面，如何保證服務器不受計算機病毒侵襲，對它們進行查殺，是需要必須考慮的。同時，系統(tǒng)信息平臺受到非法攻擊的可能行極大，如何對各種非法攻擊進行及時的檢測，也是系統(tǒng)安全需要考慮的一個重要方面。此外，服務器系統(tǒng)穩(wěn)定性、強壯性也是必須考慮的問題。應用安全應用系統(tǒng)的安全涉及很多方面。應用系統(tǒng)是動態(tài)的、不斷變化的。應用的安全性也是動態(tài)的。這就需要我們對不同的應用，檢測安全漏洞，采取相應的安全措施，降低應用的安全風險。5.2 系統(tǒng)安全設計我們提供體系化的設計方案，通過多種手段，對可能影響系統(tǒng)的安全問

15、題進行防范和處理。從兩個大的方面來考慮，一個是應用系統(tǒng)安全、一個是基本安全防護。5.2.1 應用系統(tǒng)安全應用系統(tǒng)安全是整個系統(tǒng)安全的重要組成，所有的業(yè)務辦理、事務處理都需要通過應用系統(tǒng)來實現。應用系統(tǒng)安全對整個系統(tǒng)的正常運行起著極其關鍵的作用。5.2.2 基本安全防護在基本防護中，為了保證系統(tǒng)安全，采用物理隔離系統(tǒng)、防病毒系統(tǒng)、防火墻系統(tǒng)、入侵監(jiān)測系統(tǒng)和漏洞掃描系統(tǒng)相結合的一整套完全手段，為系統(tǒng)的安全運行提供保障。5.3 系統(tǒng)安全實施方案在客戶端安全方面，本系統(tǒng)中采用個人數字證書認證方案進行用戶識別。個人數字證書采用高強度的數字加密，使得個人身份信息具有無法暴力破解，難以導出，從而杜絕用戶身份

16、被盜用，且可以通過usb key等便攜設備保存等優(yōu)點。是目前國際上廣泛使用的個人認證方案。本方案具有和各大銀行的網上銀行認證/通訊方案具有同一等級的數據完全性，解除了用戶的后顧之憂。在數據傳輸安全方面，由于傳統(tǒng)的http數據傳輸通道，采用明文傳輸，不具備數據安全性。針對這種情況，本系統(tǒng)用戶終端和服務器之間采用基于ssl/stl的https通道鏈接，從根本上解決網絡傳輸中被竊聽的風險。https使用公開密鑰體制和x.509數字證書技術保護信息傳輸的機密性和完整性，是國際上廣泛應用于電子商務的一種網絡安全協議。使用https，能實現用戶認證和服務器認證，加密數據以隱藏被傳送的數據，維護數據的完整性，確保數據在傳輸過程中不被改變，從而從根本上保障網絡傳輸安全。在服務器安全性問題上，針對病毒，系統(tǒng)主要采取獨立主機系統(tǒng)，防止因系統(tǒng)外因素引