工业互联网标识解析在智慧能源管理系统中的应用

鲍志坚 蓝军平 杨兴

摘 要：介绍了工业互联网标识解析在智慧能源管理系统中的应用。针对标识解析的定义、定位，结合智慧能源管理系统的设计和应用理念，展示了工业互联网标识解析在智慧能源管理系统中应用的数据流及功能设计。

关键词：工业互联网;标识解析;智慧能源

中图分类号：F426;TP393.09    文献标志码：A    文章编号：1671-0797（2022）08-0040-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.08.011

0    引言

工业互联网标识解析体系是通过条形码、二维码、无线射频识别标签等方式赋予每一个实体或虚拟对象唯一的身份编码，同时承载相关数据信息，实现实体和虚拟对象的定位、连接和对话的新型基础设施。标识解析体系被认为是工业互联网“基础中的基础”，是支撑工业互联网互联互通的神经枢纽，也是驱动工业互联网创新发展的关键核心设施，其作用类似于互联网领域的域名解析系统（DNS）。工业互联网标识解析体系分为根节点、国家顶级节点、二级节点、企业节点、公共递归节点五个层级[1]。二级节点是面向行业提供标识注册和解析服务的节点，企业节点是针对具体企业提供标识注册和解析服务的节点。本文针对这两个节点在智慧能源管理系统中的应用进行详细的设计分析、数据流分析、应用场景分析[2]。

1    整体设计

二级节点是直接面向行业和企业提供服务的，一般由龙头企业或大型第三方机构来搭建。本文主要考虑使用阿里的二级节点服务。

企业节点是基于企业内部实际需求提供标识注册和解析服务的节点。

基于以上定义，系统整体框架图如图1所示。

2    业务数据流

针对标识解析，具体的业务数据流如下：

（1）标识注册：智慧能源管理系统通过二级节点获取企业节点前缀，结合系统中录入的设备标识信息组合成新的标识信息，并向企业节点进行标识注册，如图2所示。

（2）标识解析：终端用户通过二级节点服务对标识进行解析，从具体的企业节点获取标识内容，企业根据二级节点请求的标识信息返回数据，如图3所示。

（3）标识写入：标识注册完成后，可以通过智慧能源管理系统向企业节点写入具体的数据，如图4所示。

3    功能设计

系统采用微服务的架构方式，每个功能模块可以独立部署和运行，相互之间采用标准的http接口，使用json进行数据通信。

系统主要包含系统管理、档案管理、通信管理、定时任务、标识管理等模块，如图5所示。

3.1    系统管理模块

系统管理模块，主要是实现系统的基础管理，包含登录认证、用户管理、权限管理、菜单管理等子模块。

（1）登录认证：通过账号、密码（MD5加密）验证用户的有效性，并发放密钥（有效时长4 h，可被二次登录刷新）。

（2）用户管理：实现操作员用户的新增、修改、删除等维护管理，需要具备管理权限。

（3）权限管理：本系统的权限采用RBAC（Role-

Based Access Control）思想，基于角色对系统权限进行分配，系统角色分为超级管理员、管理员、运营、运维[3]。

（4）菜单管理：实现菜单的新增、修改、删除、分配，针对用户实现菜单管理。

3.2    档案管理模块

档案管理模块，主要用于维护设备资产信息、参数信息等，包括表信息管理、表参数管理等子模块。表信息主要包含设备编码、设备安装地址、设备用户信息，表参数主要包含表地址、表协议、通信方式、通信参数等。

3.3    通信管理模块

通信管理模块，实现设备和智慧能源管理系统之间的通信，采用TCP/IP和NB的方式进行通信，主要包含数据下发、数据接收、数据解析等子模块。根据设备通信方式等相关参数，数据通信模块会通过不同的通道，对设备进行数据的下发和接收。TCP/IP采用标准的网络协议进行通信，NB采用运营商（主要为电信）提供的http接口进行通信。

3.4    定时任务模块

定时任务模块，主要用于管理和维护后台的定时任务，通过定时任务的配置、管理和执行，实现后台自动抄表和数据入库。

（1）任务配置：新增、修改、删除任务，使用Quartz框架，采用cron表达式的方式，精准控制任务的执行时间、执行周期、频率[4-5]。

（2）任务执行：实现定时任务的执行，实现具体的业务流。

（3）数据入库：根据定时任务的执行情况，将数据保存在数据库中，以便后续进行查询和处理。

3.5    标识管理模块

标识管理模块实现标识的注册、解析、数据写入等功能。

（1）标识注册：根据标识注册数据流，增加系统档案后调用本模块，实现对设备的标识注册。

（2）标识解析：用户通过API接口或前端页面查询设备信息时，标识解析模块调用二级节点的递归解析，从企业节点获取对应数据。

（3）数据写入：注册完成后，写入设备的基础信息，包含设备地址、安装时间、安装地址、通信协议等;定时任务在执行完成数据抄收后，调用数据写入模块，将展示数据（日冻结电量、日冻结水量）写入对应的企业节点标识内。

4    解决的痛点

随着全社会对能耗的重视，越来越多的企业对能耗有检测、分析、优化的需求。不同的行业性质导致各行各业对能耗分析的需求不尽相同;同时，由各个厂家、平台自建的智慧能源管理系统缺少统一的标准，缺乏品牌影响力和公信力。通过政府、龙头行业、大型第三方企业等具备一定公信力的部门或企业，搭建统一的二级节点和企业节点服务器，提供标准标识注册、标识解析接口，将使展示层数据接入更加方便、灵活。

5    结语

本文通过对工业互联网标识解析的定义说明，结合智慧能源管理系统的具体功能，梳理了标识解析在智慧能源管理系统中应用的业务数据流，并通过功能模块的详细设计，描述了标识解析在系统中的具体实现。

标识解析在工业互联网体系中的应用将越来越广泛，通过在智慧能源管理系统中扩展标识解析的应用，可以提高系统后续的兼容性和适用性，拓展系统的使用场景，为后续系统接入更多行业提供基础。

[参考文献]

[1] 雷鋒网.何为工业互联网标识解析体系？[EB/OL].（2020-04-23）[2021-07-15].https：//www.zhihu.com/

question/421436020.

[2] 百度百科.工业互联网标识解析体系[EB/OL].[2021-

07-15].https：//baike.baidu.com/item/工业互联网标识解析体系/23735024.

[3] FERRAIOLO D F，CUGINI J A，KUHN D R.Role-based access control （RBAC）：features and motivations[C]//Proceedings of the 11th Annual Computer Security Applications Conference，1995：1-8.

[4] Quartz Documentation[EB/OL].[2021-07-15].http：//www.quartz-scheduler.org/documentation/.

[5] Alan_beijing.浅谈Quartz定时任务调度[EB/OL].（2018-11-28）[2021-07-15].https：//www.cnblogs.com/wangjiming/p/10027439.html.

收稿日期：2021-07-19

作者简介：鲍志坚（1988—），男，浙江人，工程师，研究方向：电力系统数字化应用。