基于云计算的水利物联网集成应用分析

2017-04-01葛召华刘起超刘玉峰

山东水利 2017年2期

关键词：水利联网终端

葛召华，刘起超，刘玉峰

（山东省水利信息中心，山东济南 250014）

基于云计算的水利物联网集成应用分析

葛召华，刘起超，刘玉峰

（山东省水利信息中心，山东济南 250014）

分析了水利物联云系统、智能终端、终端综合管理和数据处理平台、大数据集成应用模型、综合应用系统等设计思路。以期为各类水利信息的跨区域、跨部门业务、整合调度与协同提供参考。

云计算；物联网；物联云系统；智能终端

根据山东省水利改革发展和水利信息化集约化建设的需求，遵循全国水利信息化顶层设计，基于山东省水利信息化建设成果，充分利用云计算、物联网、大数据、移动互联网等先进技术，以应用为目标、以模型方法研究为先导、以产品研制为基础、以系统研发为支撑，研究基于云计算的水利物联网集成应用模型、水利物联云系统构建方法、水利物联网智能终端研制技术、水利全业务数据集成模型、水利综合业务应用系统构建技术，实现多类水利基础设施的弹性管理、多源水利信息的实时感知、多维水利数据的深度分析、多目标业务应用的有效协同，提升水利信息化技术水平。

1 总体框架及技术路线

1.1 总体框架

基于云计算的水利物联网集成应用系统基于山东省水利数据中心的虚拟化服务平台，研制水利实时感知数据云计算服务平台，实现实时感知数据的云计算服务模式，提供海量、实时、精准的数据服务，如图1所示。

1.2 技术路线

1）开发水利物联网智能终端，实现对水库、水闸、水厂等水利监测信息和视频信息的综合采集，弥补传统终端采集数据单一性。

2）开发水利物联网综合数据接入网关，实现对水库、水闸、水厂等终端数据无缝接入云平台，解决终端数据格式不统一，共享困难的问题。

图1 总体技术架构图

3）搭建水利物联网系统运行的云服务平台，实现对水利物联网终端采集数据的接收、存储、转发、共享、分析和应用。

4）搭建水利信息综合服务云平台，为业务系统提供集视频、语音和监测数据于一体的综合数据服务接口。

5）开发“智慧水利”综合业务移动应用平台，提供基于移动应用的综合信息查询，实现将重点水利工程信息的移动应用。

2 水利物联云系统模型设计

物联云系统是一个由云计算平台和多个局域性物联网系统构成的智慧系统。物联网是云平台的前端系统，云平台是物联网的后端系统。物联网系统在本地化服务的过程中，依照数据共享规则向云平台提交本地数据，同时，依照协同规则自动接收来自云平台的控制指令，或按需向云平台请求服务支持，如图2所示。

图2 物联云系统模型结构图

3 水利物联网智能终端设计

3.1 智能终端设计思路

基于传感器接口相关标准，设计传感器标准化接口模块与中间件，解决传感器接入的信号适配、数据描述、协议转换等一系列关键技术问题。

3.2 传感器标准化接口模块

1）电流型传感器标准化接口模块。用于实现对标准电流信号输出类型传感器的接入。

2）电压型传感器标准化接口模块。用于实现对标准电压信号输出类型传感器的接入。

3）电阻型传感器标准化接口模块。用于实现对标准电阻信号输出类型传感器的接入。

4）脉冲型传感器标准化接口模块。用于实现对标准脉冲信号输出类型传感器的接入。

5）传感器标准化接口模块中间件设计。为传感器标准化接口模块在集成应用设计中提供规范化的配置过程和标准化的接口管理。

4 终端综合管理和数据处理平台设计

4.1 综合管理系统总体架构

1）通过CMS实现业务管理功能，比如前端（设备）管理，服务器管理，用户管理等。

2）通过MDU接收来自客户端或者录像服务器的媒体流传输请求，通过PAG从前端设备获取媒体流转发给客户端或录像服务器。系统中可以设置1～N个MDU。

3）通过NRU实现录像的存储，检索，回放，下载等功能。

4）通过PAG管理与前端设备的连接，转发设备与平台系统之间的消息及媒体流，当设备的网络协议和平台内部网络协议不一致时，进行协议的转换。

4.2 综合管理系统主要功能

监测数据自动采集服务、机电设备智能控制服务、监测数据编码处理服务、数据接入/转发服务、传统终端接入服务、异地备份服务、监测数据异常报警服务、数据本地存储和云端存储服务、数据本地/远程下载服务、监测数据查询服务、用户管理服务、系统配置服务。

5 大数据集成应用模型设计

建立各级应用的数据层级分布和数据处理过程，其中最底层作为生产数据，利用ETL工具对基础数据进行加工清洗后到数据仓库明细数据库，满足业务系统应用的需要。在最高层进一步对明细数据进行加工，以面向业务主题的方式组织数据，采用星型结构或雪花型的数据结构，并以各种分析主题的组织形式存放在多维数据仓库中。利用分析引擎工具以及数据挖掘工具，根据业务需要选取、分析和展现数据，从而满足辅助分析、决策的需要。