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摘要：随着全国能源行业布局的快速发展，全国各地加油加气站点犹如雨后春笋，遍布全国各大城市和地区。然而加油加气站生产设备的安全监控管理，成为各大能源企业的一个新挑战，为避免发生安全事故，各能源企业亟待寻求一个监管解决方案，能够专业化、智能化，且能够实现远程监管的设备管理及运营统计分析的平台辅助经营管理。基于物联网技术的加油加气站设备运营监管云平台，实现了加油加气站有序、规范、全方位、实时的生产过程运营监控管理，同时提供了加油加气站设备运营集中远程监管，能够为加油加气站的设备运营监管服务提供信息化支撑。本文对物联网技术的加油加气站设备运营监管进行研究。
关键词：物联网；数据分析；无线传输；安全监管
1、Web应用端系统设计
Web应用端系统共有8项功能，包括设备实时监控管理、曲线报表管理、报警与预警管理、工艺图管理、设备数据回放管理、设备维保管理、运营分析管理和中心集中监控管理。Web应用端系统功能模块如图1所示。
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图1 Web应用端系统功能模块图
2、Web云服务系统设计
本系统分为5层：云服务管理层、业务应用管理层、数据库管理层、数据处理层、中间件层和数据采集传输层。云服务管理层用于响应来自数据采集模块和手机APP端发来的数据访问请求，完成双方的数据通信交互工作。业务应用管理层用于处理来自云服务管理层的请求数据，根据不同业务类型进行数据处理和发送。数据库管理层用于管理数据库操作，主要存储设备业务数据和状态数据。数据处理层主要用于接收采集模块上传的数据，根据不同设备的数据，分发给不同的数据库表，同时下发设备参数至数据采集模块。中间件层用于推送不同设备业务场景的报警与预警信息。
2.1云服务管理层关键技术
本层采用虚拟化技术，使用虚拟化软件将服务器划分为3个虚拟化系统。对Web系统及手机APP应用、后台数据库应用、后台数据通信应用进行统一管理，同时3个后台应用相互之间可进行数据交互及数据请求访问。分布式部署可提高服务器的利用率和数据应用查询速度，平衡负载使得服务器性能达到更优。
2.2业务应用管理层技术要求
本层应用通过HTTP协议、TCP/UDP协议实现业务与数据的前后端分离，在原始数据的基础上，可根据不同的用户业务需求进行相应数据展现及分析功能。
2.3数据库管理层技术
本层采用3种开源数据库技术进行数据管理任务，分别是MySQL数据库、MongoDB数据库和Redis数据库。由于MySQL数据库、MongoDB数据库应用广泛，这里不再一一赘述。Redis数据库是一种内存数据库，速度快，也支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启时可以再次加载进行使用。Redis数据库不仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供list、set、zset、hash等数据结构的存储。本层的数据分为业务数据、实时数据、历史数据，其中业务数据存储在Mysql中，实时数据和历史数据存储在Redis和Mongodb中。业务数据包括用户信息、组织机构信息、权限与资源信息、设备信息、参数信息、数据中继器信息、采集协议信息和数据采集终端信息。实时数据表示设备的最新状态，会首先存储在redis中，然后拷贝一个副本存入mongodb中。历史数据用于平台生成运行日志和数据分析，因此历史数据需要具备可快速查询的存储方式。在协议处理器中需要设置一个周期性执行的自动任务，自动任务的主要功能是从mongodb中查询出未聚合的设备数据，并将其写入设备的基础文档中，自动任务根据不同的业务可灵活设置。利用上述的设计模式，可以快速实现图表、图形及曲线统计功能。
2.4数据处理层技术
本层采用数据ETL技术，通过ETL技术将接收到设备数据进行萃取、转换、加载，利用数据仓库技术进行存储。为大数据分析、计算后形成可视化的设备管理数据和报表数据，在移动终端设备APP或Web页面进行展示。数据处理方式如图2所示。
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图2 数据处理方式
2.5中间件处理技术
中间件是一类连接软件组件和应用的计算机软件，它包括一组服务，以便于运行在一台或多台机器上的多个软件通过网络进行交互。该技术所提供的互操作性，推动了一致分布式体系架构的演进，该架构通常用于支持并简化那些复杂的分布式应用程序，包括Web服务器、事务监控器和消息队列软件。本系统采用了RabbitMQ消息中间件技术完成设备报警与预警消息推送，Storm中间件技术凭借免费开源、分布式、高容错的实时计算系统，完成数据采集通信端实时传输的数据处理，将处理的数据存入数据单元中。RabbitMQ位于数据传输通信软件与Storm之间，目的是为上述两个模块解耦合，并降低协议处理器在高并发时出现的阻塞情况。Storm组件用于将终端上传的数据按照指定协议解析为标准格式数据并存入相应数据库。
3、数据采集传输设计
本采集传输系统主要完成对加油加气站设备数据实时采集和实时传输到中心服务端，由数据采集软件模块和硬件数据采集网关组成。
3.1数据采集软件模块设计
数据采集传输模块首先会进行数据采集网关的身份认证，保证网关的合法性，采用MD5加密方式与数据采集网关通信，接收数据并存储在中心RabbitMQ服务队列中，由中心服务端Storm中间件负责处理数据。智联网关通过有线或4G网络的方式进行数据传输。数据采集传输如图3所示。
图3 数据采集系统
3.2数据采集网关
数据采集网关采用工业级ARM的芯片设计，运行嵌入式Linux系统，支持RJ45、RS232等多种通讯接口，采集网关自带有2G/3G/4G通信模组，可通过SIM卡接入营商的移动网络。数据采集网关软件支持Modbus标准通讯协议，同时支持多种PLC通信协议。因数据采集网关具备运算能力，可以进行边缘运算，将部份中间数据运算、传感器告警判断等放在网关上计算。
结束语
基于物联网技术的加油加气站设备运营监管云平台，提高了传统加油加气站的运营管理效率，全方位为加油加气站的设备安全运行提供了管理保障，为设备运行提供科学的大数据分析，从而实现了加油加气站的信息化与智能化管理。目前，该系统通过现场多站点运行取得了较好的效果，具有大面积推广的价值。
参考文献
[1]陈龙.物联网信息安防[J].物联网智慧城市,2011(2):78-79.
[2]孙建华.车辆GPS远程监控系统开发[J].现代电子技术,2012,35(17)