基于云計算的水利物聯網集成應用分析

葛召華，劉起超，劉玉峰

（山東省水利信息中心，山東 濟南 250014）

基于云計算的水利物聯網集成應用分析

葛召華，劉起超，劉玉峰

（山東省水利信息中心，山東 濟南 250014）

分析了水利物聯云系統、智能終端、終端綜合管理和數據處理平臺、大數據集成應用模型、綜合應用系統等設計思路。以期為各類水利信息的跨區域、跨部門業務、整合調度與協同提供參考。

云計算；物聯網；物聯云系統；智能終端

根據山東省水利改革發展和水利信息化集約化建設的需求，遵循全國水利信息化頂層設計，基于山東省水利信息化建設成果，充分利用云計算、物聯網、大數據、移動互聯網等先進技術，以應用為目標、以模型方法研究為先導、以產品研制為基礎、以系統研發為支撐，研究基于云計算的水利物聯網集成應用模型、水利物聯云系統構建方法、水利物聯網智能終端研制技術、水利全業務數據集成模型、水利綜合業務應用系統構建技術，實現多類水利基礎設施的彈性管理、多源水利信息的實時感知、多維水利數據的深度分析、多目標業務應用的有效協同，提升水利信息化技術水平。

1 總體框架及技術路線

1.1 總體框架

基于云計算的水利物聯網集成應用系統基于山東省水利數據中心的虛擬化服務平臺，研制水利實時感知數據云計算服務平臺，實現實時感知數據的云計算服務模式，提供海量、實時、精準的數據服務，如圖1所示。

1.2 技術路線

1）開發水利物聯網智能終端，實現對水庫、水閘、水廠等水利監測信息和視頻信息的綜合采集，彌補傳統終端采集數據單一性。

2）開發水利物聯網綜合數據接入網關，實現對水庫、水閘、水廠等終端數據無縫接入云平臺，解決終端數據格式不統一，共享困難的問題。

圖1 總體技術架構圖

3）搭建水利物聯網系統運行的云服務平臺，實現對水利物聯網終端采集數據的接收、存儲、轉發、共享、分析和應用。

4）搭建水利信息綜合服務云平臺，為業務系統提供集視頻、語音和監測數據于一體的綜合數據服務接口。

5）開發“智慧水利”綜合業務移動應用平臺，提供基于移動應用的綜合信息查詢，實現將重點水利工程信息的移動應用。

2 水利物聯云系統模型設計

物聯云系統是一個由云計算平臺和多個局域性物聯網系統構成的智慧系統。物聯網是云平臺的前端系統，云平臺是物聯網的后端系統。物聯網系統在本地化服務的過程中，依照數據共享規則向云平臺提交本地數據，同時，依照協同規則自動接收來自云平臺的控制指令，或按需向云平臺請求服務支持，如圖2所示。

圖2 物聯云系統模型結構圖

3 水利物聯網智能終端設計

3.1 智能終端設計思路

基于傳感器接口相關標準，設計傳感器標準化接口模塊與中間件，解決傳感器接入的信號適配、數據描述、協議轉換等一系列關鍵技術問題。

3.2 傳感器標準化接口模塊

1）電流型傳感器標準化接口模塊。用于實現對標準電流信號輸出類型傳感器的接入。

2）電壓型傳感器標準化接口模塊。用于實現對標準電壓信號輸出類型傳感器的接入。

3）電阻型傳感器標準化接口模塊。用于實現對標準電阻信號輸出類型傳感器的接入。

4）脈沖型傳感器標準化接口模塊。用于實現對標準脈沖信號輸出類型傳感器的接入。

5）傳感器標準化接口模塊中間件設計。為傳感器標準化接口模塊在集成應用設計中提供規范化的配置過程和標準化的接口管理。

4 終端綜合管理和數據處理平臺設計

4.1 綜合管理系統總體架構

1）通過CMS實現業務管理功能，比如前端（設備）管理，服務器管理，用戶管理等。

2）通過MDU接收來自客戶端或者錄像服務器的媒體流傳輸請求，通過PAG從前端設備獲取媒體流轉發給客戶端或錄像服務器。系統中可以設置1～N個MDU。

3）通過NRU實現錄像的存儲，檢索，回放，下載等功能。

4）通過PAG管理與前端設備的連接，轉發設備與平臺系統之間的消息及媒體流，當設備的網絡協議和平臺內部網絡協議不一致時，進行協議的轉換。

4.2 綜合管理系統主要功能

監測數據自動采集服務、機電設備智能控制服務、監測數據編碼處理服務、數據接入/轉發服務、傳統終端接入服務、異地備份服務、監測數據異常報警服務、數據本地存儲和云端存儲服務、數據本地/遠程下載服務、監測數據查詢服務、用戶管理服務、系統配置服務。

5 大數據集成應用模型設計

建立各級應用的數據層級分布和數據處理過程，其中最底層作為生產數據，利用ETL工具對基礎數據進行加工清洗后到數據倉庫明細數據庫，滿足業務系統應用的需要。在最高層進一步對明細數據進行加工，以面向業務主題的方式組織數據，采用星型結構或雪花型的數據結構，并以各種分析主題的組織形式存放在多維數據倉庫中。利用分析引擎工具以及數據挖掘工具，根據業務需要選取、分析和展現數據，從而滿足輔助分析、決策的需要。

6 結語

水利物聯云系統模型，可以高效地支持各類終端的大規模實時在線接入和數據處理，在水利信息化集約化發展模式方面有突破。

水利物聯云集成應用系統可以充分共享云存儲和云計算資源，實現水利信息化系統集約化發展，大大減少搭建應用系統的總體成本，降低常年的運行費用。

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

[2]褚誠云.云安全:云計算的安全風險、模型和策略[J].程序員,2010.

（責任編輯趙其芬）

TV131.2

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1009-6159（2017）-02-0028-02

2016-09-28

葛召華（1978—），男，工程師