基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)平臺(tái)

袁志毅

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；企業(yè)用戶；綜合能效；服務(wù)平臺(tái)；實(shí)時(shí)性

引言

能源是企業(yè)發(fā)展與進(jìn)步中的重要問題，企業(yè)的能源利用效率也直接影響企業(yè)的綜合利潤(rùn)[1]。研究表明，目前我國(guó)大多數(shù)企業(yè)不具備較科學(xué)的能效服務(wù)體系[2]，綜合能效服務(wù)水平偏低，即使有部分特定的能源類企業(yè)構(gòu)建了常規(guī)的企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)平臺(tái)。但由于在實(shí)際應(yīng)用中缺乏相關(guān)的維護(hù)技術(shù)[3]，導(dǎo)致平臺(tái)的綜合能效服務(wù)延時(shí)較長(zhǎng)，無(wú)法滿足目前我國(guó)各個(gè)企業(yè)的用戶綜合能效服務(wù)需求。

常規(guī)的企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)平臺(tái)主要使用指標(biāo)體系劃分法創(chuàng)建服務(wù)指標(biāo)[4]，為用戶提供能效管理服務(wù)，但其通信效果較差[5]，綜合服務(wù)延時(shí)較長(zhǎng)，服務(wù)效果也無(wú)法得到保證，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以利用相關(guān)的信息傳感設(shè)備，結(jié)合有效的服務(wù)協(xié)議進(jìn)行通信[6]，能實(shí)現(xiàn)智能化管理、跟蹤、定位，完成實(shí)時(shí)通信，滿足企業(yè)綜合能效服務(wù)平臺(tái)的實(shí)時(shí)服務(wù)需求。因此，本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)了新的企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)平臺(tái)。

一、硬件設(shè)計(jì)

（一）W5100網(wǎng)絡(luò)芯片

在企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)過程中，需要使用合理的網(wǎng)絡(luò)芯片進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信息處理[7]，因此選取W5100網(wǎng)絡(luò)芯片作為設(shè)計(jì)系統(tǒng)的核心網(wǎng)絡(luò)芯片。該網(wǎng)絡(luò)芯片主要由TCP＼IP協(xié)議棧組成，在相應(yīng)的核心電路支持下，完成用戶綜合能效服務(wù)。該芯片的主要參數(shù)如下表1所示。

表1 W5100網(wǎng)絡(luò)芯片參數(shù)

由表1可知，該芯片的開發(fā)時(shí)間周期較短，使用較方便，且支持各種信號(hào)的傳輸基線[8]，使用SPI結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，能有效地提升企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸速率，保證平臺(tái)的獨(dú)立通信功能，該芯片的內(nèi)部組成框圖如下圖1所示。

圖1 W5100網(wǎng)絡(luò)芯片內(nèi)部組成框圖

由圖1可知，W5100網(wǎng)絡(luò)芯片不需要使用多余的微控制器資源即可執(zhí)行通信任務(wù)，因此其通信業(yè)務(wù)能力較強(qiáng)，工作效率較高，符合本文設(shè)計(jì)的企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)平臺(tái)的需求，可以作為平臺(tái)通信的核心芯片發(fā)揮相關(guān)的作用。

（二）RS-232接口

企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)平臺(tái)中包含著眾多能效數(shù)據(jù)，為了保證綜合能效服務(wù)的有效性[9]，需要使用恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)傳輸接口作支撐，因此本文設(shè)計(jì)的企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)平臺(tái)使用RS-232作為數(shù)據(jù)傳輸接口，該數(shù)據(jù)傳輸接口滿足UART數(shù)據(jù)傳輸總線標(biāo)準(zhǔn)，支持多種有效邏輯，該接口內(nèi)部示意圖如下圖2所示。

圖2 RS-232接口示意圖

由圖2可知，RS-232接口使用正邏輯電平與負(fù)邏輯電平聯(lián)合共同進(jìn)行微控制轉(zhuǎn)換，該接口與外圍電路之間使用UART-RXD、UART-TXD、UART-CON完成數(shù)據(jù)發(fā)送接收。同時(shí)，該電路具有動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換特性，可以根據(jù)編程需要或平臺(tái)核心需求切換接口的電平狀態(tài)，保證接收效果，當(dāng)平臺(tái)需要接收數(shù)據(jù)時(shí)，該接口可以立刻調(diào)整為接收狀態(tài)，當(dāng)平臺(tái)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)該接口可以立即將自身轉(zhuǎn)換為發(fā)送狀態(tài)。因此RS-232接口也屬于一個(gè)自動(dòng)收發(fā)接口，滿足本文設(shè)計(jì)的企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸需求。

二、軟件設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)框架

根據(jù)企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)平臺(tái)的針對(duì)性、規(guī)范性、完備性、可擴(kuò)展性、安全性需求，結(jié)合ISO＼IEEE802技術(shù)規(guī)范，在J2EE開發(fā)模塊中設(shè)計(jì)了企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)框架。該服務(wù)框架使用B＼S完成基礎(chǔ)開發(fā)，其內(nèi)部使用WebLogic軟件搭建技術(shù)中心，基于此構(gòu)建的企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)框架如下圖3所示。

圖 3 企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)框架

由圖3可知，該框架總共含有三個(gè)基礎(chǔ)層次，第一個(gè)是表現(xiàn)層，其主要包括有效的JSP界面，便于平臺(tái)與用戶的交互。第二是業(yè)務(wù)層，該層是連接表現(xiàn)層與數(shù)據(jù)層的中心層，可以有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問和數(shù)據(jù)讀取，反饋表現(xiàn)層的數(shù)據(jù)需求，及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)加工，再將加工好的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層可以響應(yīng)業(yè)務(wù)層的請(qǐng)求，將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，為平臺(tái)的穩(wěn)定運(yùn)行做基礎(chǔ)，上述三層共同運(yùn)行，給平臺(tái)提供技術(shù)支持。

（二）基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)模型

此時(shí)可以使用該模型判斷綜合能效服務(wù)平臺(tái)的服務(wù)現(xiàn)狀，完成服務(wù)反饋，降低服務(wù)延時(shí)。

（三）設(shè)計(jì)綜合能效服務(wù)功能模塊

實(shí)現(xiàn)企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)的最后一步就是設(shè)計(jì)該平臺(tái)的功能模塊。本文設(shè)計(jì)的企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)平臺(tái)結(jié)合實(shí)際服務(wù)需求設(shè)計(jì)了多個(gè)功能模塊，這些功能模塊相互協(xié)作，共同進(jìn)行服務(wù)。

第一是用戶登錄模塊，在該模塊用戶可以輸入用戶名和密碼，驗(yàn)證用戶名和密碼的正確性，還可以檢查用戶權(quán)限，一旦用戶在1小時(shí)內(nèi)輸入錯(cuò)誤密碼次數(shù)達(dá)到上限，會(huì)立即鎖定該賬號(hào)，保證賬號(hào)的安全性。

第二是考核模塊，該模塊包含了較多企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)數(shù)據(jù)，為了保證服務(wù)質(zhì)量，該模塊設(shè)置了服務(wù)質(zhì)量篩選中心，實(shí)時(shí)比對(duì)考核服務(wù)信息，提高平臺(tái)的使用效率。

第三是實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊，該模塊可以實(shí)時(shí)監(jiān)控存在的服務(wù)問題，并進(jìn)行快速處理，從根本上避免服務(wù)漏洞產(chǎn)生。

第四是管理模塊，該模塊是綜合能效服務(wù)平臺(tái)的核心，通過該模塊可以有效地查看歷史用能曲線和設(shè)備用能比例，為用戶提供合理的能效服務(wù)。

第五、六、七分別是節(jié)能診斷模塊、報(bào)表打印模塊，以及報(bào)警模塊，這些模塊均可以聯(lián)合上述模塊的處理結(jié)果，進(jìn)行積極反饋，提高綜合能效服務(wù)平臺(tái)的服務(wù)質(zhì)量，降低服務(wù)延時(shí)，保證了用戶綜合能效服務(wù)平臺(tái)的服務(wù)實(shí)時(shí)性。

三、平臺(tái)測(cè)試

為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)平臺(tái)的服務(wù)效果，構(gòu)建測(cè)試環(huán)境，將設(shè)計(jì)平臺(tái)與常規(guī)的企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)平臺(tái)對(duì)比，進(jìn)行平臺(tái)測(cè)試，如下。

（一）測(cè)試準(zhǔn)備

選取HP Proliant能效測(cè)試中心作為測(cè)試中心進(jìn)行平臺(tái)測(cè)試，HP Proliant能效測(cè)試中心使用DL380p中心測(cè)試主板，為了提高測(cè)試有效性，該測(cè)試中心選取Intel Xeon E5-2620CPU處理器進(jìn)行處理，測(cè)試內(nèi)存為4GB，該測(cè)試中心的部署示意圖如下圖4所示。

圖4 測(cè)試中心部署示意圖

由圖4可知，該測(cè)試中心由多個(gè)測(cè)試節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)測(cè)試節(jié)點(diǎn)的測(cè)試功能存在一定的差異，除此之外，該測(cè)試中心使用Microsoft SQL＼Google Chrome共同完成綜合能效服務(wù)延時(shí)測(cè)試，本文選取的測(cè)試內(nèi)容及樣本參數(shù)如下表2所示。

表2 平臺(tái)測(cè)試參數(shù)

由表2可知，選取的測(cè)試選項(xiàng)和樣本參數(shù)均符合后續(xù)的綜合能效服務(wù)平臺(tái)測(cè)試需求，可以作為后續(xù)測(cè)試的基礎(chǔ)。

（二）測(cè)試結(jié)果與討論

根據(jù)上述的平臺(tái)測(cè)試準(zhǔn)備可以進(jìn)行有效的平臺(tái)測(cè)試，即分別使用本文設(shè)計(jì)的企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)平臺(tái)和常規(guī)的企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行服務(wù)，并使用HPProliant能效測(cè)試中心測(cè)試不同數(shù)量用戶下兩個(gè)平臺(tái)的服務(wù)延時(shí)，測(cè)試結(jié)果如下表3所示。

表3 測(cè)試結(jié)果

結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)對(duì)能源的重視，各種各樣的能效服務(wù)平臺(tái)也隨之產(chǎn)生，但因其缺少相關(guān)的服務(wù)技術(shù)導(dǎo)致其服務(wù)延時(shí)較高，且隨使用用戶的增加，常規(guī)的企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)平臺(tái)的服務(wù)效果也在逐漸下降。因此本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)了新的企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)平臺(tái)，通過測(cè)試結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)平臺(tái)的綜合服務(wù)延時(shí)較低，且隨用戶量增長(zhǎng)的變化范圍較小，證明設(shè)計(jì)的企業(yè)用戶綜合能效服務(wù)平臺(tái)的性能良好，具有有效性，有一定的應(yīng)用價(jià)值，可以作為后續(xù)企業(yè)綜合能效服務(wù)實(shí)時(shí)性優(yōu)化的參考。