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(lián)網(wǎng)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(lián)云系統(tǒng)、智能終端、終端綜合管理和數(shù)據(jù)處理平臺、大數(shù)據(jù)集成應用模型、綜合應用系統(tǒng)等設計思路。以期為各類水利信息的跨區(qū)域、跨部門業(yè)務、整合調度與協(xié)同提供參考。

云計算；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(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等先進技術，以應用為目標、以模型方法研究為先導、以產(chǎn)品研制為基礎、以系統(tǒng)研發(fā)為支撐，研究基于云計算的水利物聯(lián)網(wǎng)集成應用模型、水利物聯(lián)云系統(tǒng)構建方法、水利物聯(lián)網(wǎng)智能終端研制技術、水利全業(yè)務數(shù)據(jù)集成模型、水利綜合業(yè)務應用系統(tǒng)構建技術，實現(xiàn)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(shù)據(jù)的深度分析、多目標業(yè)務應用的有效協(xié)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(lián)網(wǎng)集成應用系統(tǒng)基于山東省水利數(shù)據(jù)中心的虛擬化服務平臺，研制水利實時感知數(shù)據(jù)云計算服務平臺，實現(xiàn)實時感知數(shù)據(jù)的云計算服務模式，提供海量、實時、精準的數(shù)據(jù)服務，如圖1所示。

1.2 技術路線

1）開發(fā)水利物聯(lián)網(wǎng)智能終端，實現(xiàn)對水庫、水閘、水廠等水利監(jiān)測信息和視頻信息的綜合采集，彌補傳統(tǒng)終端采集數(shù)據(jù)單一性。

2）開發(fā)水利物聯(lián)網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)接入網(wǎng)關，實現(xiàn)對水庫、水閘、水廠等終端數(shù)據(jù)無縫接入云平臺，解決終端數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，共享困難的問題。

圖1 總體技術架構圖

3）搭建水利物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運行的云服務平臺，實現(xiàn)對水利物聯(lián)網(wǎng)終端采集數(shù)據(jù)的接收、存儲、轉發(fā)、共享、分析和應用。

4）搭建水利信息綜合服務云平臺，為業(yè)務系統(tǒng)提供集視頻、語音和監(jiān)測數(shù)據(jù)于一體的綜合數(shù)據(jù)服務接口。

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

2 水利物聯(lián)云系統(tǒng)模型設計

物聯(lián)云系統(tǒng)是一個由云計算平臺和多個局域性物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構成的智慧系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)是云平臺的前端系統(tǒng)，云平臺是物聯(lián)網(wǎng)的后端系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在本地化服務的過程中，依照數(shù)據(jù)共享規(guī)則向云平臺提交本地數(shù)據(jù)，同時，依照協(xié)同規(guī)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(lián)云系統(tǒng)模型結構圖

3 水利物聯(lián)網(wǎng)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(shù)據(jù)描述、協(xié)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(guī)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(shù)據(jù)處理平臺設計

4.1 綜合管理系統(tǒng)總體架構

1）通過CMS實現(xiàn)業(yè)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(fā)給客戶端或錄像服務器。系統(tǒng)中可以設置1～N個MDU。

3）通過NRU實現(xiàn)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(fā)設備與平臺系統(tǒng)之間的消息及媒體流，當設備的網(wǎng)絡協(xié)議和平臺內部網(wǎng)絡協(xié)議不一致時，進行協(xié)議的轉換。

4.2 綜合管理系統(tǒng)主要功能

監(jiān)測數(shù)據(jù)自動采集服務、機電設備智能控制服務、監(jiān)測數(shù)據(jù)編碼處理服務、數(shù)據(jù)接入/轉發(fā)服務、傳統(tǒng)終端接入服務、異地備份服務、監(jiān)測數(shù)據(jù)異常報警服務、數(shù)據(jù)本地存儲和云端存儲服務、數(shù)據(jù)本地/遠程下載服務、監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢服務、用戶管理服務、系統(tǒng)配置服務。

5 大數(shù)據(jù)集成應用模型設計

建立各級應用的數(shù)據(jù)層級分布和數(shù)據(jù)處理過程，其中最底層作為生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用ETL工具對基礎數(shù)據(jù)進行加工清洗后到數(shù)據(jù)倉庫明細數(shù)據(jù)庫，滿足業(yè)務系統(tǒng)應用的需要。在最高層進一步對明細數(shù)據(jù)進行加工，以面向業(yè)務主題的方式組織數(shù)據(jù)，采用星型結構或雪花型的數(shù)據(jù)結構，并以各種分析主題的組織形式存放在多維數(shù)據(jù)倉庫中。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 結語

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)模實時在線接入和數(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)云集成應用系統(tǒng)可以充分共享云存儲和云計算資源，實現(xiàn)水利信息化系統(tǒng)集約化發(fā)展，大大減少搭建應用系統(tǒng)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