智能远程水表的数据采集、高并发处理策略

科技   2024-10-27 11:49   上海  


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智能远程水表的数据采集和高并发处理是一个复杂的系统工程,涉及到数据采集、传输、处理和存储等多个环节

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选择合适的通信技术

智能水表通常采用低功耗广域网(LPWAN)技术如LoRa或NB-IoT,这些技术支持远距离通信,同时保持较低的功耗,适合于智能水表这类需要长期运行和覆盖广泛区域的应用

LoRaWAN技术提供了长距离、低功耗的无线通信能力,适合于智能水表的数据采集,尤其是在偏远或者难以布线的场景中。

使用NB-IoT技术可以提供广覆盖、大连接的网络,适合于智能水表的数据采集,同时具有低功耗的特点,适合于远程和分散的场景。


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数据采集器和后台管理系统

智能水表负责数据采集,数据采集器负责数据传输,后台管理系统负责数据处理和智能管理。
数据采集器通过无线通信技术将读数及其他相关信息打包成数据包,并通过无线信道发送至数据中心。
数据中心的接收设备会实时接收并处理这些数据,以便进行远程监控和管理。


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分布式缓存

使用分布式缓存,如Redis或Memcached,可以减少对数据库的直接访问,从而提高系统的并发处理能力。

分布式缓存可以减少数据库负载、提高数据读取速度、数据一致性、缓存分层、缓存粒度、缓存算法、高可用性和持久化。

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负载均衡

在服务器端使用负载均衡技术,负载均衡技术是提高服务器并发处理能力的重要手段,可以将请求分发到多个服务器,这样可以分散负载,提高系统的并发处理能力。
在配置分布式缓存时,可以使用轮询、加权分配或一致性哈希等算法进行负载均衡,以提高缓存的效率和可靠性。

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分库分表

通过将数据划分到多个表中,减少每个表的数据量,可以加快查询速度。同时,将热数据和冷数据分离到不同的表中,可以提高主表的查询性能。

此外,水平分表可以通过关键字对数据进行分散存储,通过Mapping Table获取对应数据表,以提高查询效率。

分表策略可包括:1. 垂直分表、2. 水平分表、3. 哈希分表、4. 范围分表、5. 列表分表、6. 复合分表、7. 热数据和冷数据分离、8. 分表策略的选择、9. 分表的实现。

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异步处理和消息队列

采用异步处理机制,如消息队列,可以将请求排队,然后逐一处理,这样可以避免因同步处理导致的阻塞,提高并发处理能力。

7

数据安全和系统防护

保护智能水表系统的安全,需要从物理层、网络层和应用层等多个层次着手。采用加密技术保护数据传输和存储,使用认证和授权机制限制访问权限,以及定期进行安全审计和更新,都是保障系统安全的有效措施。

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数据采集后的后期处理

对采集到的一次性水量脉冲信息,需进一步的加工处理,包括水量的统计、历史数据累计、本地化显示、上报周期选择和数据上报。

通过LoRa协议,把数据发送给LoRa网关,再通过LoRa网关,转发给LoRa服务器。

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系统结构优化

智慧用水物联网系统分为感知控制平台、传感网络平台、管理平台、服务平台及用户平台。
每层所对应的物理设施和信息均不相同,是不同业务功能的集合,通过整合不同部门的供水数据,实现智慧用水。





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