基于云計算的水利物聯(lián)網(wǎng)集成應(yīng)用分析

葛召華，劉起超，劉玉峰

（山東省水利信息中心，山東 濟南 250014）

基于云計算的水利物聯(lián)網(wǎng)集成應(yīng)用分析

葛召華，劉起超，劉玉峰

（山東省水利信息中心，山東 濟南 250014）

分析了水利物聯(lián)云系統(tǒng)、智能終端、終端綜合管理和數(shù)據(jù)處理平臺、大數(shù)據(jù)集成應(yīng)用模型、綜合應(yīng)用系統(tǒng)等設(shè)計思路。以期為各類水利信息的跨區(qū)域、跨部門業(yè)務(wù)、整合調(diào)度與協(xié)同提供參考。

云計算；物聯(lián)網(wǎng)；物聯(lián)云系統(tǒng)；智能終端

根據(jù)山東省水利改革發(fā)展和水利信息化集約化建設(shè)的需求，遵循全國水利信息化頂層設(shè)計，基于山東省水利信息化建設(shè)成果，充分利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)，以應(yīng)用為目標、以模型方法研究為先導、以產(chǎn)品研制為基礎(chǔ)、以系統(tǒng)研發(fā)為支撐，研究基于云計算的水利物聯(lián)網(wǎng)集成應(yīng)用模型、水利物聯(lián)云系統(tǒng)構(gòu)建方法、水利物聯(lián)網(wǎng)智能終端研制技術(shù)、水利全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集成模型、水利綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)，實現(xiàn)多類水利基礎(chǔ)設(shè)施的彈性管理、多源水利信息的實時感知、多維水利數(shù)據(jù)的深度分析、多目標業(yè)務(wù)應(yīng)用的有效協(xié)同，提升水利信息化技術(shù)水平。

1 總體框架及技術(shù)路線

1.1 總體框架

基于云計算的水利物聯(lián)網(wǎng)集成應(yīng)用系統(tǒng)基于山東省水利數(shù)據(jù)中心的虛擬化服務(wù)平臺，研制水利實時感知數(shù)據(jù)云計算服務(wù)平臺，實現(xiàn)實時感知數(shù)據(jù)的云計算服務(wù)模式，提供海量、實時、精準的數(shù)據(jù)服務(wù)，如圖1所示。

1.2 技術(shù)路線

1）開發(fā)水利物聯(lián)網(wǎng)智能終端，實現(xiàn)對水庫、水閘、水廠等水利監(jiān)測信息和視頻信息的綜合采集，彌補傳統(tǒng)終端采集數(shù)據(jù)單一性。

2）開發(fā)水利物聯(lián)網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)接入網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)對水庫、水閘、水廠等終端數(shù)據(jù)無縫接入云平臺，解決終端數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，共享困難的問題。

圖1 總體技術(shù)架構(gòu)圖

3）搭建水利物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運行的云服務(wù)平臺，實現(xiàn)對水利物聯(lián)網(wǎng)終端采集數(shù)據(jù)的接收、存儲、轉(zhuǎn)發(fā)、共享、分析和應(yīng)用。

4）搭建水利信息綜合服務(wù)云平臺，為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供集視頻、語音和監(jiān)測數(shù)據(jù)于一體的綜合數(shù)據(jù)服務(wù)接口。

5）開發(fā)“智慧水利”綜合業(yè)務(wù)移動應(yīng)用平臺，提供基于移動應(yīng)用的綜合信息查詢，實現(xiàn)將重點水利工程信息的移動應(yīng)用。

2 水利物聯(lián)云系統(tǒng)模型設(shè)計

物聯(lián)云系統(tǒng)是一個由云計算平臺和多個局域性物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成的智慧系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)是云平臺的前端系統(tǒng)，云平臺是物聯(lián)網(wǎng)的后端系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在本地化服務(wù)的過程中，依照數(shù)據(jù)共享規(guī)則向云平臺提交本地數(shù)據(jù)，同時，依照協(xié)同規(guī)則自動接收來自云平臺的控制指令，或按需向云平臺請求服務(wù)支持，如圖2所示。

圖2 物聯(lián)云系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)圖

3 水利物聯(lián)網(wǎng)智能終端設(shè)計

3.1 智能終端設(shè)計思路

基于傳感器接口相關(guān)標準，設(shè)計傳感器標準化接口模塊與中間件，解決傳感器接入的信號適配、數(shù)據(jù)描述、協(xié)議轉(zhuǎn)換等一系列關(guān)鍵技術(shù)問題。

3.2 傳感器標準化接口模塊

1）電流型傳感器標準化接口模塊。用于實現(xiàn)對標準電流信號輸出類型傳感器的接入。

2）電壓型傳感器標準化接口模塊。用于實現(xiàn)對標準電壓信號輸出類型傳感器的接入。

3）電阻型傳感器標準化接口模塊。用于實現(xiàn)對標準電阻信號輸出類型傳感器的接入。

4）脈沖型傳感器標準化接口模塊。用于實現(xiàn)對標準脈沖信號輸出類型傳感器的接入。

5）傳感器標準化接口模塊中間件設(shè)計。為傳感器標準化接口模塊在集成應(yīng)用設(shè)計中提供規(guī)范化的配置過程和標準化的接口管理。

4 終端綜合管理和數(shù)據(jù)處理平臺設(shè)計

4.1 綜合管理系統(tǒng)總體架構(gòu)

1）通過CMS實現(xiàn)業(yè)務(wù)管理功能，比如前端（設(shè)備）管理，服務(wù)器管理，用戶管理等。

2）通過MDU接收來自客戶端或者錄像服務(wù)器的媒體流傳輸請求，通過PAG從前端設(shè)備獲取媒體流轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端或錄像服務(wù)器。系統(tǒng)中可以設(shè)置1～N個MDU。

3）通過NRU實現(xiàn)錄像的存儲，檢索，回放，下載等功能。

4）通過PAG管理與前端設(shè)備的連接，轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備與平臺系統(tǒng)之間的消息及媒體流，當設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和平臺內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不一致時，進行協(xié)議的轉(zhuǎn)換。

4.2 綜合管理系統(tǒng)主要功能

監(jiān)測數(shù)據(jù)自動采集服務(wù)、機電設(shè)備智能控制服務(wù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)編碼處理服務(wù)、數(shù)據(jù)接入/轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)、傳統(tǒng)終端接入服務(wù)、異地備份服務(wù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)異常報警服務(wù)、數(shù)據(jù)本地存儲和云端存儲服務(wù)、數(shù)據(jù)本地/遠程下載服務(wù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢服務(wù)、用戶管理服務(wù)、系統(tǒng)配置服務(wù)。

5 大數(shù)據(jù)集成應(yīng)用模型設(shè)計

建立各級應(yīng)用的數(shù)據(jù)層級分布和數(shù)據(jù)處理過程，其中最底層作為生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用ETL工具對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行加工清洗后到數(shù)據(jù)倉庫明細數(shù)據(jù)庫，滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用的需要。在最高層進一步對明細數(shù)據(jù)進行加工，以面向業(yè)務(wù)主題的方式組織數(shù)據(jù)，采用星型結(jié)構(gòu)或雪花型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并以各種分析主題的組織形式存放在多維數(shù)據(jù)倉庫中。利用分析引擎工具以及數(shù)據(jù)挖掘工具，根據(jù)業(yè)務(wù)需要選取、分析和展現(xiàn)數(shù)據(jù)，從而滿足輔助分析、決策的需要。

6 結(jié)語

水利物聯(lián)云系統(tǒng)模型，可以高效地支持各類終端的大規(guī)模實時在線接入和數(shù)據(jù)處理，在水利信息化集約化發(fā)展模式方面有突破。

水利物聯(lián)云集成應(yīng)用系統(tǒng)可以充分共享云存儲和云計算資源，實現(xiàn)水利信息化系統(tǒng)集約化發(fā)展，大大減少搭建應(yīng)用系統(tǒng)的總體成本，降低常年的運行費用。

[1]BeauWilliamson.DevelopingIPMulticastNetworks(Volume 1).USA:CISCOpress2000.

[2]褚誠云.云安全:云計算的安全風險、模型和策略[J].程序員,2010.

（責任編輯趙其芬）

TV131.2

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1009-6159（2017）-02-0028-02

2016-09-28

葛召華（1978—），男，工程師