葛召華，劉起超，劉玉峰

（山東省水利信息中心，山東 濟(jì)南 250014）

基于云計(jì)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(jì)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(tái)、大數(shù)據(jù)集成應(yīng)用模型、綜合應(yīng)用系統(tǒng)等設(shè)計(jì)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(jì)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(guó)水利信息化頂層設(shè)計(jì)，基于山東省水利信息化建設(shè)成果，充分利用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，以應(yīng)用為目標(biāo)、以模型方法研究為先導(dǎo)、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(jì)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(shí)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(shí)時(shí)感知、多維水利數(shù)據(jù)的深度分析、多目標(biāo)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(jì)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(tái)，研制水利實(shí)時(shí)感知數(shù)據(jù)云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)感知數(shù)據(jù)的云計(jì)算服務(wù)模式，提供海量、實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)服務(wù)，如圖1所示。

1.2 技術(shù)路線

1）開(kāi)發(fā)水利物聯(lián)網(wǎng)智能終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)水庫(kù)、水閘、水廠等水利監(jiān)測(cè)信息和視頻信息的綜合采集，彌補(bǔ)傳統(tǒng)終端采集數(shù)據(jù)單一性。

2）開(kāi)發(fā)水利物聯(lián)網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)接入網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水庫(kù)、水閘、水廠等終端數(shù)據(jù)無(wú)縫接入云平臺(tái)，解決終端數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，共享困難的問(wèn)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(yùn)行的云服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水利物聯(lián)網(wǎng)終端采集數(shù)據(jù)的接收、存儲(chǔ)、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(tái)，為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供集視頻、語(yǔ)音和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)于一體的綜合數(shù)據(jù)服務(wù)接口。

5）開(kāi)發(fā)“智慧水利”綜合業(yè)務(wù)移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)，提供基于移動(dòng)應(yīng)用的綜合信息查詢，實(shí)現(xiàn)將重點(diǎn)水利工程信息的移動(dòng)應(yīng)用。

2 水利物聯(lián)云系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)

物聯(lián)云系統(tǒng)是一個(gè)由云計(jì)算平臺(tái)和多個(gè)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(tái)的前端系統(tǒng)，云平臺(tái)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(guò)程中，依照數(shù)據(jù)共享規(guī)則向云平臺(tái)提交本地?cái)?shù)據(jù)，同時(shí)，依照協(xié)同規(guī)則自動(dòng)接收來(lái)自云平臺(tái)的控制指令，或按需向云平臺(tái)請(qǐng)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(jì)

3.1 智能終端設(shè)計(jì)思路

基于傳感器接口相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)傳感器標(biāo)準(zhǔn)化接口模塊與中間件，解決傳感器接入的信號(hào)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(wèn)題。

3.2 傳感器標(biāo)準(zhǔn)化接口模塊

1）電流型傳感器標(biāo)準(zhǔn)化接口模塊。用于實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出類型傳感器的接入。

2）電壓型傳感器標(biāo)準(zhǔn)化接口模塊。用于實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)輸出類型傳感器的接入。

3）電阻型傳感器標(biāo)準(zhǔn)化接口模塊。用于實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電阻信號(hào)輸出類型傳感器的接入。

4）脈沖型傳感器標(biāo)準(zhǔn)化接口模塊。用于實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)輸出類型傳感器的接入。

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

4 終端綜合管理和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)設(shè)計(jì)

4.1 綜合管理系統(tǒng)總體架構(gòu)

1）通過(guò)CMS實(shí)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(guò)MDU接收來(lái)自客戶端或者錄像服務(wù)器的媒體流傳輸請(qǐng)求，通過(guò)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(gè)MDU。

3）通過(guò)NRU實(shí)現(xiàn)錄像的存儲(chǔ)，檢索，回放，下載等功能。

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

4.2 綜合管理系統(tǒng)主要功能

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集服務(wù)、機(jī)電設(shè)備智能控制服務(wù)、監(jiān)測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)異常報(bào)警服務(wù)、數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)和云端存儲(chǔ)服務(wù)、數(shù)據(jù)本地/遠(yuǎn)程下載服務(wù)、監(jiān)測(cè)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(jì)

建立各級(jí)應(yīng)用的數(shù)據(jù)層級(jí)分布和數(shù)據(jù)處理過(guò)程，其中最底層作為生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用ETL工具對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工清洗后到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)明細(xì)數(shù)據(jù)庫(kù)，滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用的需要。在最高層進(jìn)一步對(duì)明細(xì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(cāng)庫(kù)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(yǔ)

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(shí)時(shí)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(chǔ)和云計(jì)算資源，實(shí)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(yùn)行費(fèi)用。

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

[2]褚誠(chéng)云.云安全:云計(jì)算的安全風(fēng)險(xiǎn)、模型和策略[J].程序員,2010.

（責(zé)任編輯趙其芬）

TV131.2

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2016-09-28

葛召華（1978—），男，工程師