工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在智慧能源管理系統(tǒng)中應(yīng)用

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摘要：介紹了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析在智慧能源管理系統(tǒng)中的應(yīng)用。針對標(biāo)識解析的定義、定位，結(jié)合智慧能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用理念，展示了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析在智慧能源管理系統(tǒng)中應(yīng)用的數(shù)據(jù)流及功能設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)；標(biāo)識解析；智慧能源

0引言

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系是通過條形碼、二維碼、無線射頻識別標(biāo)簽等方式賦予每一個(gè)實(shí)體或虛擬對象唯一的身份編碼，同時(shí)承載相關(guān)數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)實(shí)體和虛擬對象的定位、連接和對話的新型基礎(chǔ)設(shè)施。標(biāo)識解析體系被認(rèn)為是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)”，是支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通的神經(jīng)樞紐，也是驅(qū)動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵核心設(shè)施，其作用類似于互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的域名解析系統(tǒng)（DNS）。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系分為根節(jié)點(diǎn)、國家頂級節(jié)點(diǎn)、二級節(jié)點(diǎn)、企業(yè)節(jié)點(diǎn)、公共遞歸節(jié)點(diǎn)五個(gè)層級[1]。二級節(jié)點(diǎn)是面向行業(yè)提供標(biāo)識注冊和解析服務(wù)的節(jié)點(diǎn)，企業(yè)節(jié)點(diǎn)是針對具體企業(yè)提供標(biāo)識注冊和解析服務(wù)的節(jié)點(diǎn)。本文針對這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)在智慧能源管理系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)分析、數(shù)據(jù)流分析、應(yīng)用場景分析[2]。

1整體設(shè)計(jì)

二級節(jié)點(diǎn)是直接面向行業(yè)和企業(yè)提供服務(wù)的，一般由龍頭企業(yè)或大型第三方機(jī)構(gòu)來搭建。本文主要考慮使用阿里的二級節(jié)點(diǎn)服務(wù)。企業(yè)節(jié)點(diǎn)是基于企業(yè)內(nèi)部實(shí)際需求提供標(biāo)識注冊和解析服務(wù)的節(jié)點(diǎn)?；谝陨隙x，系統(tǒng)整體框架圖如圖1所示。

2業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流

針對標(biāo)識解析，具體的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流如下：（1）標(biāo)識注冊：智慧能源管理系統(tǒng)通過二級節(jié)點(diǎn)獲取企業(yè)節(jié)點(diǎn)前綴，結(jié)合系統(tǒng)中錄入的設(shè)備標(biāo)識信息組合成新的標(biāo)識信息，并向企業(yè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)識注冊，如圖2所示。（2）標(biāo)識解析：終端用戶通過二級節(jié)點(diǎn)服務(wù)對標(biāo)識進(jìn)行解析，從具體的企業(yè)節(jié)點(diǎn)獲取標(biāo)識內(nèi)容，企業(yè)根據(jù)二級節(jié)點(diǎn)請求的標(biāo)識信息返回?cái)?shù)據(jù)，如圖3所示。（3）標(biāo)識寫入：標(biāo)識注冊完成后，可以通過智慧能源管理系統(tǒng)向企業(yè)節(jié)點(diǎn)寫入具體的數(shù)據(jù)，如圖4所示。

3功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用微服務(wù)的架構(gòu)方式，每個(gè)功能模塊可以獨(dú)立部署和運(yùn)行，相互之間采用標(biāo)準(zhǔn)的http接口，使用json進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。系統(tǒng)主要包含系統(tǒng)管理、檔案管理、通信管理、定時(shí)任務(wù)、標(biāo)識管理等模塊，如圖5所示。

3.1系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理模塊，主要是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)管理，包含登錄認(rèn)證、用戶管理、權(quán)限管理、菜單管理等子模塊。（1）登錄認(rèn)證：通過賬號、密碼（MD5加密）驗(yàn)證用戶的有效性，并發(fā)放密鑰（有效時(shí)長4h，可被二次登錄刷新）。（2）用戶管理：實(shí)現(xiàn)操作員用戶的新增、修改、刪除等維護(hù)管理，需要具備管理權(quán)限。（3）權(quán)限管理：本系統(tǒng)的權(quán)限采用RBAC（Role-BasedAccessControl）思想，基于角色對系統(tǒng)權(quán)限進(jìn)行分配，系統(tǒng)角色分為超級管理員、管理員、運(yùn)營、運(yùn)維[3]。（4）菜單管理：實(shí)現(xiàn)菜單的新增、修改、刪除、分配，針對用戶實(shí)現(xiàn)菜單管理。

3.2檔案管理模塊

檔案管理模塊，主要用于維護(hù)設(shè)備資產(chǎn)信息、參數(shù)信息等，包括表信息管理、表參數(shù)管理等子模塊。表信息主要包含設(shè)備編碼、設(shè)備安裝地址、設(shè)備用戶信息，表參數(shù)主要包含表地址、表協(xié)議、通信方式、通信參數(shù)等。

3.3通信管理模塊

通信管理模塊，實(shí)現(xiàn)設(shè)備和智慧能源管理系統(tǒng)之間的通信，采用TCP/IP和NB的方式進(jìn)行通信，主要包含數(shù)據(jù)下發(fā)、數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)解析等子模塊。根據(jù)設(shè)備通信方式等相關(guān)參數(shù)，數(shù)據(jù)通信模塊會通過不同的通道，對設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的下發(fā)和接收。TCP/IP采用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行通信，NB采用運(yùn)營商（主要為電信）提供的http接口進(jìn)行通信。

3.4定時(shí)任務(wù)模塊

定時(shí)任務(wù)模塊，主要用于管理和維護(hù)后臺的定時(shí)任務(wù)，通過定時(shí)任務(wù)的配置、管理和執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)后臺自動(dòng)抄表和數(shù)據(jù)入庫。（1）任務(wù)配置：新增、修改、刪除任務(wù)，使用Quartz框架，采用cron表達(dá)式的方式，精準(zhǔn)控制任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間、執(zhí)行周期、頻率[4-5]。（2）任務(wù)執(zhí)行：實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)的執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)流。（3）數(shù)據(jù)入庫：根據(jù)定時(shí)任務(wù)的執(zhí)行情況，將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中，以便后續(xù)進(jìn)行查詢和處理。

3.5標(biāo)識管理模塊

標(biāo)識管理模塊實(shí)現(xiàn)標(biāo)識的注冊、解析、數(shù)據(jù)寫入等功能。（1）標(biāo)識注冊：根據(jù)標(biāo)識注冊數(shù)據(jù)流，增加系統(tǒng)檔案后調(diào)用本模塊，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的標(biāo)識注冊。（2）標(biāo)識解析：用戶通過API接口或前端頁面查詢設(shè)備信息時(shí)，標(biāo)識解析模塊調(diào)用二級節(jié)點(diǎn)的遞歸解析，從企業(yè)節(jié)點(diǎn)獲取對應(yīng)數(shù)據(jù)。（3）數(shù)據(jù)寫入：注冊完成后，寫入設(shè)備的基礎(chǔ)信息，包含設(shè)備地址、安裝時(shí)間、安裝地址、通信協(xié)議等；定時(shí)任務(wù)在執(zhí)行完成數(shù)據(jù)抄收后，調(diào)用數(shù)據(jù)寫入模塊，將展示數(shù)據(jù)（日凍結(jié)電量、日凍結(jié)水量）寫入對應(yīng)的企業(yè)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識內(nèi)。

4解決的痛點(diǎn)

隨著全社會對能耗的重視，越來越多的企業(yè)對能耗有檢測、分析、優(yōu)化的需求。不同的行業(yè)性質(zhì)導(dǎo)致各行各業(yè)對能耗分析的需求不盡相同；同時(shí)，由各個(gè)廠家、平臺自建的智慧能源管理系統(tǒng)缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，缺乏品牌影響力和公信力。通過政府、龍頭行業(yè)、大型第三方企業(yè)等具備一定公信力的部門或企業(yè)，搭建統(tǒng)一的二級節(jié)點(diǎn)和企業(yè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，提供標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識注冊、標(biāo)識解析接口，將使展示層數(shù)據(jù)接入更加方便、靈活。

5結(jié)語

本文通過對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析的定義說明，結(jié)合智慧能源管理系統(tǒng)的具體功能，梳理了標(biāo)識解析在智慧能源管理系統(tǒng)中應(yīng)用的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流，并通過功能模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)，描述了標(biāo)識解析在系統(tǒng)中的具體實(shí)現(xiàn)。標(biāo)識解析在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系中的應(yīng)用將越來越廣泛，通過在智慧能源管理系統(tǒng)中擴(kuò)展標(biāo)識解析的應(yīng)用，可以提高系統(tǒng)后續(xù)的兼容性和適用性，拓展系統(tǒng)的使用場景，為后續(xù)系統(tǒng)接入更多行業(yè)提供基礎(chǔ)。

作者:鮑志堅(jiān) 藍(lán)軍平 楊興 單位:杭州西力智能科技股份有限公司