基于区块链的智能水务管理系统
技术领域
本发明涉及水务技术领域,特别是基于区块链的智能水务管理系统。
背景技术
针对目前水务行业“互联”但不“互通”,数据孤岛效应明显的问题,统一监管系统缺失,监管压力大的问题,需要智慧手段来提高协作效率,采用区块链技术结合物联网技术对城市供水管网进行全面、自动化监控,实现数据资源共享并保障数据的安全性,例如在供水网络中安装水压和水量数据的智能传感器,传感器数据存储到区块链数据库(由于区块链本质上是一种分布式的数据库,数据以时间顺序链式存储,保证数据具有不可伪造和篡改、价值传递、安全可信得特性),保证数据的安全,之后再通过物联网传输到水务管理平台,水务管理平台采用区块链、Web服务器完成存放数据、响应用户请求等服务,以此进行全面、自动化监控,然而,传感器数据存储到区块链数据库时,由于区块链数据库存在吞吐量小、时延的问题,会造成数据拥塞、丢包的问题。
发明内容
针对上述情况,为克服现有技术之缺陷,本发明之目的在于提供基于区块链的智能水务管理系统,有效的解决了传感器数据存储到区块链数据库时,会造成数据拥塞、丢包的问题。
其解决的技术方案是,包括现场数据采集模块、区块链数据库、水务管理平台,所述现场数据采集模块采集的现场水务信息经区块链数据库处理后通过物联网传输到水务管理平台,其特征在于,还设置有衡量区块链数据库吞吐量的拥塞判断电路、缓解拥塞的缓存器驱动电路和采样控制电路,所述拥塞判断电路将接收的区块链服务器接收速率信号经滤波、稳压、反向击穿后加到三极管Q1的发射极,将接收的区块链服务器转发速率信号经滤波、稳压后一路加到三极管Q2的发射极,在转发速率信号低时三极管Q2导通、三极管Q1导通,另一路和导通的三极管Q1的发射极电压进入运算放大器AR1位核心的差动放大器进行减法运算,输出为正时表示拥塞,并使缓存器驱动电路中三极管Q4导通,一路驱动继电器K1线圈得电,接入缓冲器缓解拥塞,另一路使三极管Q3导通,缓冲器缓冲的速率信号反馈到差动放大器和采样控制电路,延时触发晶闸管VTL1导通,差动放大器输出高于稳压管Z6的稳压值时,差动放大器输出信号与区块链数据库原采样脉冲信号耦合,进入运算放大器AR2、AR3为核心的压控振荡器产生方波脉冲,作区块链数据库的采样脉冲,进一步缓解拥塞、丢包的问题。
优选的,所述拥塞判断电路包括电阻R1、电阻R2,电阻R1的一端连接区块链服务器接收速率信号,电阻R1的另一端分别连接接地电容C1的一端、稳压管Z1的负极、电解电容E1的正极,稳压管Z1的正极连接地,电解电容E1的负极分别连接接地电阻R3的一端、二极管D1的正极,二极管D1的负极连接稳压管Z3的负极,稳压管Z3的正极分别连接电阻R4的一端、三极管Q1的发射极,电阻R2的一端连接区块链服务器转发速率信号,电阻R2的另一端分别连接接地电容C2的一端、稳压管Z2的负极、电阻R5的一端,稳压管Z1的正极连接地,电阻R5的另一端分别连接三极管Q2的发射极、电感L2的一端,三极管Q2的集电极分别连接电阻R4的另一端、电阻R41的一端、三极管Q1的基极,三极管Q2的基极连接稳压管Z4的正极、电阻R41的另一端,稳压管Z4的负极连接电源-1.5V,三极管Q1的集电极连接电感L1的一端,电感L1的另一端分别连接电容C3的一端、电阻R6的一端,电阻R6的另一端分别连接运算放大器AR1的反相输入端、电阻R8的一端,电感L2的另一端分别连接电容C3的另一端、电阻R7的一端,电阻R7的另一端分别连接运算放大器AR1的同相输入端、接地电阻R9的一端,运算放大器AR1的输出端分别连接电阻R8的另一端、电阻R10的一端,电阻R10的另一端为拥塞判断电路输出信号。
本发明有益效果是:区块链服务器转发速率信号低于接收传感器数据速率信号1.5V时,三极管Q2导通、三极管Q1导通,接收传感器数据速率信号和转发速率信号进入差动放大器进行减法运算,输出为正时表示拥塞,首先触发三极管Q4导通,三极管Q4的集电极为低电平,一路驱动继电器K1线圈得电,接入缓冲器暂存区块链数据库接收的数据,以缓解区块链数据库吞吐量低、拥塞的问题,另一路使三极管Q3导通,缓冲器缓冲的速率信号反馈到差动放大器,差动放大器输出接入缓冲器后的差值,同时延时触发晶闸管VTL1导通,高于稳压管Z6的稳压值时,经缓冲器速率调节后差动放大器输出信号与区块链数据库原采样脉冲信号耦合,进入压控振荡器产生方波脉冲,作区块链数据库的采样脉冲,以进一步缓解拥塞、丢包的问题。
附图说明
图1为本发明的拥塞判断电路原理图。
图2为本发明的缓存器驱动电路原理图。
图3为本发明的采样控制电路原理图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效,在以下配合参考附图1至图3对实施例的详细说明中,将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容,均是以说明书附图为参考。
下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。
基于区块链的智能水务管理系统,包括现场数据采集模块、区块链数据库、水务管理平台,所述现场数据采集模块通过相应传感器采集的现场水务信息经区块链数据库处理后通过物联网传输到水务管理平台,还设置有衡量区块链数据库吞吐量的拥塞判断电路、缓解拥塞的缓存器驱动电路和采样控制电路,所述拥塞判断电路将接收的区块链服务器接收速率信号经滤波、稳压、反向击穿后加到三极管Q1的发射极,将接收的区块链服务器转发速率信号经滤波、稳压后一路加到三极管Q2的发射极,在转发速率信号低时三极管Q2导通、三极管Q1导通,另一路和导通的三极管Q1的发射极电压进入运算放大器AR1位核心的差动放大器进行减法运算,输出为正时表示拥塞,并使缓存器驱动电路中三极管Q4导通,一路驱动继电器K1线圈得电,接入缓冲器缓解拥塞,另一路使三极管Q3导通,缓冲器缓冲的速率信号反馈到差动放大器和采样控制电路,延时触发晶闸管VTL1导通,差动放大器输出高于稳压管Z6的稳压值时,差动放大器输出信号与区块链数据库原采样脉冲信号耦合,进入运算放大器AR2、AR3为核心的压控振荡器产生方波脉冲,作区块链数据库的采样脉冲,进一步缓解拥塞、丢包的问题。
在上述方案的基础上,所述拥塞判断电路将接收的区块链服务器接收传感器数据速率信号(可由速率测试仪测量给出),经电阻R1和电容C1滤波、稳压管Z1稳压后,经电解电容E1耦合,再经二极管D1单向导电,加到稳压管Z3的负极,速率信号偏高时,也即高于稳压管Z3的稳压值5.1V时反向击穿,加到三极管Q1的发射极,将接收的区块链服务器转发速率信号经电阻R2和电容C2滤波、稳压管Z2稳压后,一路加到三极管Q2的发射极,在转发速率信号低时,转发速率信号低于接收传感器数据速率信号1.5V时,三极管Q2导通、三极管Q1导通,另一路和导通的三极管Q1的发射极电压进入运算放大器AR1、电阻R6-电阻R10组成的差动放大器进行减法运算,输出为正时表示拥塞,且根据拥塞的程度触发缓存器驱动电路接入缓冲器或在接入缓冲器的基础上,进一步通过调节采样控制电路的采样脉冲周期,作区块链数据库的采样脉冲,进一步缓解拥塞的问题,包括电阻R1、电阻R2,电阻R1的一端连接区块链服务器接收速率信号,电阻R1的另一端分别连接接地电容C1的一端、稳压管Z1的负极、电解电容E1的正极,稳压管Z1的正极连接地,电解电容E1的负极分别连接接地电阻R3的一端、二极管D1的正极,二极管D1的负极连接稳压管Z3的负极,稳压管Z3的正极分别连接电阻R4的一端、三极管Q1的发射极,电阻R2的一端连接区块链服务器转发速率信号,电阻R2的另一端分别连接接地电容C2的一端、稳压管Z2的负极、电阻R5的一端,稳压管Z1的正极连接地,电阻R5的另一端分别连接三极管Q2的发射极、电感L2的一端,三极管Q2的集电极分别连接电阻R4的另一端、电阻R41的一端、三极管Q1的基极,三极管Q2的基极连接稳压管Z4的正极、电阻R41的另一端,稳压管Z4的负极连接电源-1.5V,三极管Q1的集电极连接电感L1的一端,电感L1的另一端分别连接电容C3的一端、电阻R6的一端,电阻R6的另一端分别连接运算放大器AR1的反相输入端、电阻R8的一端,电感L2的另一端分别连接电容C3的另一端、电阻R7的一端,电阻R7的另一端分别连接运算放大器AR1的同相输入端、接地电阻R9的一端,运算放大器AR1的输出端分别连接电阻R8的另一端、电阻R10的一端,电阻R10的另一端为拥塞判断电路输出信号。
在上述方案的基础上,所述缓存器驱动电路接收拥塞判断电路输出信号,为正时也即表示拥塞时,稳压管Z3此时起二极管的作用,单向导通,触发三极管Q4导通,三极管Q4的集电极为低电平,一路驱动继电器K1线圈得电,接入缓冲器暂存区块链数据库接收的数据,以缓解区块链数据库吞吐量低、拥塞的问题,另一路使三极管Q3导通,缓冲器缓冲的速率信号反馈到拥塞判断电路中差动放大器和采样控制电路,以进一步判断拥塞、采样控制提供依据,包括稳压管D5,稳压管D5的正极连接电阻R10的另一端,稳压管D5的负极连接三极管Q4的基极,三极管Q4的发射极连接地,三极管Q4的集电极分别连接继电器K1线圈的一端、二极管D2的正极、电阻R11的一端、三极管Q3的基极,继电器K1线圈的另一端、二极管D2的负极连接电源+24V,继电器K1的常开触点串接在区块链数据库连接缓存器的数据线上,电阻R11的另一端和三极管Q3的发射极连接缓存器速率信号,三极管Q3的集电极连接电感L3的一端,电感L3的另一端连接电阻R12的一端,电阻R12的另一端连接运算放大器AR1的同相输入端。
在上述方案的基础上,所述采样控制电路将接收的缓存器驱动电路输出的缓存器速率信号,经电位器RP1、电阻R13、电容C4组成的延时电路延时后加到晶闸管VTL1的控制极,延时触发晶闸管VTL1导通,晶闸管VTL1的主电极T1连接的经缓冲器速率调节后差动放大器输出信号,经晶闸管VTL1的主电极T2连接到稳压管Z6的负极,高于稳压管Z6的稳压值时,稳压管Z6反向击穿,经缓冲器速率调节后差动放大器输出信号与区块链数据库原采样脉冲信号耦合,进入运算放大器AR2、AR3、电阻R15-电阻R20、二极管D3和D4、电解电容E2组成的压控振荡器产生方波脉冲,作区块链数据库的采样脉冲,进一步缓解拥塞的问题,包括晶闸管VTL1,晶闸管VTL1的主电极T1连接电阻R10的另一端,晶闸管VTL1的控制极分别连接接地电阻R13的一端、接地电容C4的一端、电位器RP1的右端和可调端,电位器RP1的左端连接三极管Q3的集电极,晶闸管VTL1的主电极T2连接稳压管Z6的负极,稳压管Z6的正极连接电阻R15的一端、电阻R15的另一端分别连接电阻R17的一端、电阻R16的另一端、运算放大器AR2的反相输入端,电阻R16的一端分别连接电容C6的一端、区块链数据库原采样脉冲信号,电容C6的另一端分别连接接地电阻R14的一端、接地电容C5的一端,运算放大器AR2的同相输入端连接电阻R18的一端,电阻R18的另一端分别连接接地电阻R19的一端、二极管D3的负极,运算放大器AR2的输出端连接二极管D4的负极,二极管D4的正极分别连接电阻R17的另一端、运算放大器AR3的同相输入端,运算放大器AR3的反相输入端分别连接电阻R20的一端、电解电容E2的正极,电解电容E2的负极连接地,运算放大器AR3的输出端分别连接电阻R20的另一端、二极管D3的正极,运算放大器AR3的输出端输出的方波脉冲作区块链数据库的采样脉冲。
本发明在使用时,所述拥塞判断电路将接收的区块链服务器接收传感器数据速率信号,经滤波、稳压后,经电解电容E1耦合,再经二极管D1单向导电,加到稳压管Z3的负极,速率信号偏高时,也即高于稳压管Z3的稳压值5.1V时反向击穿,加到三极管Q1的发射极,将接收的区块链服务器转发速率信号经滤波、稳压后,一路加到三极管Q2的发射极,在转发速率信号低时,转发速率信号低于接收传感器数据速率信号1.5V时,三极管Q2导通、三极管Q1导通,另一路和导通的三极管Q1的发射极电压进入差动放大器进行减法运算,输出为正时表示拥塞,所述缓存器驱动电路接收拥塞判断电路输出信号,为正时也即表示拥塞时,稳压管Z3此时起二极管的作用,单向导通,触发三极管Q4导通,三极管Q4的集电极为低电平,一路驱动继电器K1线圈得电,接入缓冲器暂存区块链数据库接收的数据,以缓解区块链数据库吞吐量低、拥塞的问题,另一路使三极管Q3导通,缓冲器缓冲的速率信号反馈到拥塞判断电路中差动放大器和采样控制电路,所述采样控制电路将接收的缓存器驱动电路输出的缓存器速率信号,经电位器RP1、电阻R13、电容C4组成的延时电路延时后加到晶闸管VTL1的控制极,延时触发晶闸管VTL1导通,晶闸管VTL1的主电极T1连接的经缓冲器速率调节后差动放大器输出信号,经晶闸管VTL1的主电极T2连接到稳压管Z6的负极,高于稳压管Z6的稳压值时,稳压管Z6反向击穿,经缓冲器速率调节后差动放大器输出信号与区块链数据库原采样脉冲信号耦合,进入压控振荡器产生方波脉冲,作区块链数据库的采样脉冲,进一步缓解拥塞、丢包的问题。