基于EM平臺(tái)的數(shù)據(jù)匯集子平臺(tái)的研發(fā)和應(yīng)用

李 強(qiáng)

(沈陽智信佰達(dá)科技有限公司，沈陽 110000)

1 EM平臺(tái)的研發(fā)

EM平臺(tái)全稱Easy-Monitoring平臺(tái)，是基于云平臺(tái)架構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，由兩大平臺(tái)組成，一個(gè)是數(shù)據(jù)中臺(tái)另一個(gè)是應(yīng)用平臺(tái)，數(shù)據(jù)中臺(tái)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的匯集、整編、分析、儲(chǔ)存、計(jì)算以及與應(yīng)用平臺(tái)或者第三方平臺(tái)的數(shù)據(jù)對(duì)接、支撐、轉(zhuǎn)發(fā)和共享；應(yīng)用平臺(tái)是行業(yè)平臺(tái)也是業(yè)務(wù)平臺(tái)，根據(jù)不同行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以及用戶的具體業(yè)務(wù)需求定制開發(fā)應(yīng)用模塊組成千人千面的行業(yè)應(yīng)用平臺(tái)，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)服務(wù)[1]。

2 數(shù)據(jù)中臺(tái)的總體設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)中臺(tái)包含物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、數(shù)據(jù)交互與分析平臺(tái)和應(yīng)用支撐平臺(tái)三部分主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)分布在世界各地的多種類型、通訊協(xié)議復(fù)雜的工業(yè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)協(xié)議解析、大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)應(yīng)用開發(fā)及實(shí)現(xiàn)。

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)：采用分布式設(shè)備數(shù)據(jù)處理技術(shù)，支持對(duì)數(shù)據(jù)的匯聚、通信協(xié)議的解析、數(shù)據(jù)的分析、數(shù)據(jù)的處理和數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存。

數(shù)據(jù)交互與分析平臺(tái)：主要用于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的分發(fā)、各種數(shù)據(jù)的加密、大規(guī)模設(shè)備的接入、各種關(guān)系型和非關(guān)系型數(shù)據(jù)的挖掘分析，各種數(shù)據(jù)的二次應(yīng)用。

應(yīng)用支撐平臺(tái)：通過應(yīng)用云平臺(tái)的方式為用戶建設(shè)一套集設(shè)備管理、網(wǎng)關(guān)管理、變量管理、報(bào)警管理、設(shè)備運(yùn)維、地理信息系統(tǒng)和業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊為一體的綜合的行業(yè)應(yīng)用平臺(tái)，從而為客戶量身打造一套專業(yè)的分布式設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，為應(yīng)用平臺(tái)提供有力的數(shù)據(jù)和技術(shù)支持[2]。

3 數(shù)據(jù)中臺(tái)總體架構(gòu)

從技術(shù)實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)服務(wù)的角度，數(shù)據(jù)中臺(tái)分為4個(gè)層次，稱為“一源三臺(tái)”：一源是指一個(gè)數(shù)據(jù)資源池，遵循“一數(shù)一源”的建設(shè)原則，將數(shù)據(jù)分為五大類，即基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)和多媒體數(shù)據(jù)。三臺(tái)是指物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、數(shù)據(jù)交互與分析平臺(tái)和應(yīng)用支撐平臺(tái)，按照先后層次和順序組成了數(shù)據(jù)中臺(tái)。①物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是專門負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的匯聚、處理、分析和儲(chǔ)存的平臺(tái)，對(duì)于自動(dòng)采集站點(diǎn)采取設(shè)備配置、采集點(diǎn)配置、網(wǎng)關(guān)配置和協(xié)議配置來完成數(shù)據(jù)匯集和儲(chǔ)存格式的統(tǒng)一，人工采集上報(bào)只需配置采集點(diǎn)即可，外部數(shù)據(jù)的對(duì)接和共享在解析通訊協(xié)議和數(shù)據(jù)格式的前提下通過數(shù)據(jù)同步來完成，離線互換數(shù)據(jù)與外部對(duì)接相似，不同點(diǎn)是離線互換不是實(shí)時(shí)交互數(shù)據(jù)，是定期通過儲(chǔ)存媒介導(dǎo)入數(shù)據(jù)來完成的。②數(shù)據(jù)交互與分析平臺(tái)用于數(shù)據(jù)的分發(fā)、加密、挖掘、交換和應(yīng)用，這里的數(shù)據(jù)主要是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還有少部分的人工上報(bào)數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)。③應(yīng)用支撐平臺(tái)將所有統(tǒng)一的通用服務(wù)集成在此，減輕上層業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)的負(fù)擔(dān)，方便服務(wù)模塊的管理，提高平臺(tái)整體運(yùn)行效率，降低未來的維護(hù)成本。系統(tǒng)架構(gòu)圖見圖1。

圖1 數(shù)據(jù)中體總體架構(gòu)

4 平臺(tái)功能

4.1 設(shè)備管理

4.1.1 設(shè)備信息空間展示

設(shè)備的空間展示采用google、百度、天地圖等公共地圖資源或者自繪地圖，在地圖上采用圖表的形式展示各類設(shè)備的空間分布，空間分布支持點(diǎn)聚合展示(即在某一個(gè)區(qū)域點(diǎn)分布比較集中的情況下聚合在一起展示，并顯示該區(qū)域的點(diǎn)數(shù))。在地圖的右側(cè)提供(默認(rèn)按照設(shè)備名稱排序)設(shè)備列表，設(shè)備列表中展示基本的設(shè)備狀態(tài)、名稱和編號(hào)。地圖的下邊是設(shè)備的告警信息，告警信息需要人工進(jìn)行處理。

4.1.2 設(shè)備信息管理

設(shè)備信息管理支持設(shè)備信息的在線增加、刪除和修改。主要包括網(wǎng)關(guān)信息配置、設(shè)備信息、配置、變量信息配置和典型機(jī)型管理。

4.1.3 設(shè)備全生命周期管理

以設(shè)備全生命周期檔案信息為基礎(chǔ)，著重采集設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、環(huán)境信息等數(shù)據(jù)，設(shè)備運(yùn)行超過生命周期，自動(dòng)提醒更換備品備件。如果設(shè)備在使用期間損壞過、維護(hù)過都會(huì)有相應(yīng)的運(yùn)維記錄，保證使用的連續(xù)性[3]。

4.1.4 設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控模塊

實(shí)時(shí)采集理設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，包括溫度、電壓等；通過應(yīng)用系統(tǒng)，在 PC，APP，大屏對(duì)各流程設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及參數(shù)的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控；實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警。依據(jù)每天設(shè)備的上數(shù)情況，如果依照采集時(shí)間間隔，當(dāng)天沒有任何數(shù)據(jù)上來，則認(rèn)為設(shè)備故障。

4.1.5 設(shè)備智能升級(jí)及分組

如果設(shè)備與LCU控制柜連接，平臺(tái)有支持的接口，與設(shè)備的 PLC 進(jìn)行對(duì)接，實(shí)現(xiàn) PLC 程序的傳輸、接收和解析等。所有的設(shè)備支持人工分組，分組名稱可以自由定義。

4.1.6 設(shè)備模板

設(shè)備模板主要是指一類設(shè)備，該設(shè)備固定按照字節(jié)長(zhǎng)度采集指定的點(diǎn)，主要為在向網(wǎng)關(guān)添加設(shè)備的時(shí)候，直接指定目前所支持的設(shè)備，之后智能網(wǎng)關(guān)上會(huì)自動(dòng)按照設(shè)備模板定期采集設(shè)備的信息，并上報(bào)道云平臺(tái)。

4.1.7 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

通過智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，自動(dòng)采集設(shè)備(PLC、RTU、現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備)的數(shù)據(jù)，通過平臺(tái)協(xié)議，按照設(shè)定時(shí)間上報(bào)到平臺(tái)服務(wù)器，平臺(tái)服務(wù)器上為所有的訂閱者分發(fā)智能網(wǎng)關(guān)上來的數(shù)據(jù)。智能網(wǎng)關(guān)同時(shí)也是平臺(tái)的訂閱者，上層業(yè)務(wù)可以向?qū)?yīng)平臺(tái)服務(wù)器發(fā)布消息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)下行配置和設(shè)備召測(cè)數(shù)據(jù)[4]。

4.1.8 數(shù)據(jù)中臺(tái)能解決哪些實(shí)際的問題

與普通的軟件系統(tǒng)和平臺(tái)相比數(shù)據(jù)中臺(tái)的強(qiáng)大在于能夠匯集各種類型和各種廠家的不同設(shè)備，平臺(tái)基于標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議(485協(xié)議、Modbus協(xié)議等)對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，也可通過數(shù)據(jù)同步將數(shù)據(jù)共享到平臺(tái)數(shù)據(jù)庫，然后由用戶自由定義各參數(shù)的含義和用途，平臺(tái)的高兼容性為未來的智慧整合提供了有利的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

4.2 平臺(tái)對(duì)接入的采集設(shè)備執(zhí)行身份認(rèn)證制度

即平臺(tái)會(huì)給每一次接入的設(shè)備一個(gè)身份識(shí)別碼，這個(gè)編碼會(huì)隨其整個(gè)生命周期，編碼不重復(fù)，即是同一設(shè)備兩次接入也會(huì)有兩個(gè)編碼且第一個(gè)編碼會(huì)作廢。這樣就能夠保證設(shè)備、部位、數(shù)據(jù)的唯一性，做到“一數(shù)一源”，并且無論是更換設(shè)備、管理設(shè)備還是銜接數(shù)據(jù)(同一部位，先后幾個(gè)設(shè)備工作后采集的數(shù)據(jù))都能夠自動(dòng)準(zhǔn)確地處理，不會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失、不兼容、錯(cuò)誤等問題。

4.3 與其他軟件平臺(tái)相比數(shù)據(jù)中臺(tái)具有完善的后臺(tái)自定義和工具模塊

首先后臺(tái)自定義可以根據(jù)用戶需求隨意改變接入設(shè)備的屬性和數(shù)據(jù)格式按照用戶意愿配置；其次對(duì)于新建項(xiàng)目、為項(xiàng)目分配自動(dòng)采集設(shè)備、在一張圖上添加要素信息等這些之前通過代碼來實(shí)現(xiàn)的功能現(xiàn)在通過工具模塊都可以在前臺(tái)實(shí)現(xiàn)；最后對(duì)于應(yīng)用層需要的計(jì)算整編數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中臺(tái)也能夠在前端提供以及通過選擇實(shí)現(xiàn)，復(fù)雜的計(jì)算模塊可以通過共享和對(duì)接來實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié) 論

這樣云架構(gòu)的數(shù)據(jù)中臺(tái)改變了傳統(tǒng)軟件平臺(tái)的定制開發(fā)模式，利用SOA架構(gòu)和微服務(wù)將應(yīng)用從模塊向工具進(jìn)行演化，在提高建設(shè)效率的同時(shí)讓數(shù)據(jù)后臺(tái)更加方便靈活，穩(wěn)定可靠，使其功能更加強(qiáng)大，不但能夠保證數(shù)據(jù)的安全、準(zhǔn)確、及時(shí)、穩(wěn)定、有效，還能減輕應(yīng)用層的負(fù)擔(dān)，將數(shù)據(jù)壓力下放。相信在未來的物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)應(yīng)用中將會(huì)成為主流和趨勢(shì)，為大規(guī)模集團(tuán)式的水利信息化軟件平臺(tái)體系和智慧水務(wù)平臺(tái)整合提供建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)。