1曹小勐 2 陈俊
1中天光伏技术有限公司 江苏省南通市 226009 2中天光伏技术有限公司 江苏省南通市 226009
摘要:提出一种基于物联网技术的企业用电信息管理系统设计方案。其核心是在企业已有用电采集硬件资源和通信环境下,综合 应用物联网与云计算技术,构建一个具有良好扩展性、高稳定性、松散耦合、复用性强、易维护的企业用电信息管理平台,实现企业内部用电信息便捷高效的通信服务与数据交互。基于物联网技术的企业用电信息管理系统已在中天科技集团以及各产业园区投入运行,运行结果证实了整个系统结构设计与实现的优越性。
关键词:用电信息;物联网;信息管理系统;云计算
0 引言
传统的信息系统在系统结构方面的仍然延用就地采集、就地分析与存储、就地展现的系统设计与实施体系结构。然而,随着物联网与云计算技术的发展,原有信息系统设计模式与数据展现方式已经很难满足现代大型工业企业对于能耗管理的应用要求[1]。为此,文中提出基于物联网技术的信息系统设计方案,并在中天集团及其生产园区的能耗管理中应用,运行结果证实该系统完全满足前述“三不”原则。
1 信息系统概述
早期的信息系统结构,现场采集装置与电表均通过现场组网的方式实现信息的采集与处理;现场采集装置再通过企业内部通信网络与主站系统实现业务系统的集成和应用开发,电表、采集终端、主站系统各业务系统之间通过部署园区内通信网络实现数据的三层、二网的处理与信息交互。基于上述思路构建的信息系统结构上层次清晰,各业务系统功能明确,但是整个信息系统有效延续和扩展受制于企业内部的组网条件,在数据展示上更无法实现全区域覆盖与应用[2]。
针对早期信息系统中信息源标准不统一、业务系统间相互封闭、信息共享性差、发展不平衡等问题,文中提出应用物联网技术构建信息系统基础结构,通过对不同业务进行规范化数据建模,实现不同业务数据在公用的网络环境中有效的传输与相互独立[3]。
2 基于物联网技术的信息系统结构设计
2.1 物联网技术
物联网技术起源于十二世纪末美国麻省理工学院所提出的概念,物联网技术是批将物与物进相互的连接的互联网技术,该技术主要依托于互联网,并将互联网作为物联网技术最主要的核心内容,物联网技术是在互联网的基础之上,实现人与物、物与物之间的相互通信与沟通,其主要特征是全面感知、可靠传递和智能处理。物联网技术目前已经广泛地运用到了很多领域,目前已经开发出了智能农业、智能工业、智能交通、智能家居等涉及多个领域的多种智能产物,这些智能产业的核心技术都是物联网技术,对相关产业技术领域产生了广泛而又深远的影响。
若将物联网技术应用于用电信息管理系统的体系模型,封装的软构件通过标准的数据访问接口组件向物联网发出请求,物联网对其进行解释并确定接收方的位置,向网络层发送消息,从而完成不同构件之间数据交互,其数据交互的基本原理如图1所示。
由图1可知,在基于物联网技术构建的系统体系架构下,不同构件间的数据交互通过物联网来实现。不同的构件需要数据访问接口组件来对数据进行必要的转换,使得数据从请求构件端流入物联网后能够识别和处理,或者将经物联网处理过的数据转换成能让数据服务构件端识别和处理的数据。
2.2 数据交互实现方式
目前,物联网的数据交互实现方式主要有二种:数据请求和消息队列。在数据请求方式中,相互通信的主、子站系统在设计与开发的过程中都需遵守严格的接口规范,均为耦合程度较高的实现方式;而消息队列的实现方式则为构造以同步或异步方式实现的分布式应用提供了松耦合方式。文中主要研究这二种数据交互方式在用电信息管理系统中的应用,其数据交互体系结构如图2所示。
Fig.2 the system structure of software bus
基于物联网技术的总线数据交互方案由总线消息、数据规范、信息管理中心和数据访问接口构成。基于物联网构建的总线中应用的消息主要由消息属性和消息数据两部分组成,用来标识消息的来源和所需要处理的数据;数据规范对于所有在总线中流通的数据格式进行了统一与规范;信息管理中心则负责接收由构件发出的消息、消息的路由,并分派到适当的数据访问接口进行处理。
3 基于物联网技术的信息系统实现
3.1 系统概况
为提高信息系统灵活性与开放性,解决以往基于传统网络组建与信息交互平台投资大、周期长、使用效率低等问题,本次系统建设引入了物联网与云计算相关结合的数据交互技术,开发了面向智慧企业园区的用电信息管理系统。
信息系统的体系结构主要由数据采集、数据处理、数据发布三部分组成,如图3所示。
数据采集部分主要由用电侧数据采集终端与电表、逆变器或汇流箱进行通信的子系统组成;数据处理主要对各种用电侧上送的数据进行综合分析与处理;数据发布部分主要实现系统中各种信息资源通过不同的应用平台进行数据展现。
3.2 系统特点
1)系统主站与子站通信的“热插拔”特性。
信息系统主站与现场数据采集终端的通信系统是整个信息系统的信息来源与基础,它的可靠性与可用性直接决定了信息系统的实用化水平。以往绝大多数的信息系统主站与子站通信方案采用集中式进行处理,部分接入设备的调试都会对整个信息系统主站的运行带来不利的影响[4]。采用物联网技术设计的系统主站结构实现了业务应用系统与数据通信完全分离,保证了信息系统中通信系统部分调试过程中的“热插拔”特性,提高了信息系统可用性。
2)信息系统数据处理具有良好的独立性与可扩展性。
信息系统主站数据处理中心是整个系统的核心,数据处理中心的数据处理能力决定了系统的实时性与可用性。数据处理中心需实时处理所有用电侧上送的设备运行信息,信息的差异性使得信息处理变得复杂。
通过物联网技术的应用,将数据处理功能与其他功能应用相互分离;针对不同厂家的不同类型设备进行模块化数据处理,实现了数据处理的相对独立性。尤其是在信息系统中有新厂家或者新类型设备需要接入时,只需对数据处理模块进行扩展,而对信息系统中已有的数据处理流程和方式无任何影响,因而信息系统数据处理具有良好的独立性与可扩展性[3]。
3)业务应用系统的独立性与可扩展性。
原有信息系统主站的多业务应用是基于数据库系统的集成,这些数据具有离散性、异构性、标准不一致性等缺陷;导致信息系统的应用与数据库结构设计需紧密结合,难于实现业务应用系统的扩展。
基于物联网技术的信息系统的数据交互与集成信息系统平台,可保证业务应用系统与数据库结构设计的分离。当需要加入新的业务应用系统时,在不影响已有业务流程和系统运作的前提下,即可实现与原有系统的协同运作和信息交互,其独立性与可扩展性不言而喻。
4 总结
文中提出了一种基于物联网技术的企业用电信息管理系统的设计模式,并在中天集团面向智慧企业园区的用电信息管理系统上实现,系统具有良好的独立性与可扩展性。
基于物联网技术的信息系统自投入运行以来,相比于常规的信息系统,优势逐步显现。具体表现在新业务应用系统的开发与应用不影响已有应用系统的运行模式与数据处理流程,对已有业务系统不构成任何影响;数据访问接口的“热插拔”特性使得即使采用不同数据标准的业务应用系统之间也可实现有效的数据交互。
参考文献
[1].基于云计算的用电信息采集系统性能提升关键技术研究及应用 [J], 陕西电力, 2016,07(4);1-5
[2].刘洋,基于智能电表的用电信息采集系统的设计与实现[J],2016(12);182
[3].罗荣艳,企业用户电能信息采集系统设计及其实现分析 [J],科技风,2012(23);93