CN109799742A - 一种供水设备全寿命周期状态追溯监控平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供水设备全寿命周期状态追溯监控平台，包括智能采集控制终端，统一视频监测系统，大数据平台和移动应用模块；智能采集控制终端用于采集二次供水设备泵房中各设备数据，并将采集后的数据进行处理、清洗后，打包上传大数据平台，同时接受大数据平台下发的数据命令；统一视频监测系统实现对泵房设备的监控，历史数据的查询以及权限管理；大数据平台用于前台展示和后台处理；移动应用模块用于通过移动APP展示大数据平台相关信息。本发明实现了二次供水设备全寿命周期内的精细化管理，实现了二次供水设备自动化运维能力，同时为后续物联网大数据分析挖掘提供了数据支撑。

Description

一种供水设备全寿命周期状态追溯监控平台

技术领域

本发明涉及一种供水设备全寿命周期状态追溯监控平台，属于供水设备自动化运维管控技术领域。

背景技术

目前，为了满足城市高层甚至超高层建筑的供水需求，供水领域基本都在使用二次供水设备。随着市场化的深入和经济结构转型，二次供水设备企业面临到前所未有的市场竞争，二次供水设备企业必须提高生产效率、提高产品质量、降低成本；并满足客户多样化和个性化的需求。传统的管理模式已不能适应当今二次供水设备企业的发展趋势，特别是信息化时代的到来， 对于每一个制造商来说，需要建立一套有效的信息系统，用于建立并且长期保存整机和消费者的有关资料、对技术服务过程中的动态信息，并且定期地向有关部门备案。因此，二次供水设备企业必须提高生产和质量管理水平，建立完善的、集成化的生产质量监控和管理体系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种供水设备全寿命周期状态追溯监控平台，实现了二次供水设备全寿命周期内的精细化管理，实现了二次供水设备自动化运维能力，同时为后续物联网大数据分析挖掘提供了数据支撑。

为解决上述技术问题，本发明提供一种供水设备全寿命周期状态追溯监控平台，包括智能采集控制终端，统一视频监测系统，大数据平台和移动应用模块；

所述智能采集控制终端和统一视频监控系统将采集的数据通过网络发送到大数据平台，所述大数据平台与移动应用模块进行数据交互；

所述智能采集控制终端用于采集二次供水设备泵房中各设备数据，并将采集后的数据进行处理、清洗后，打包上传大数据平台，同时接受大数据平台下发的数据命令；

所述统一视频监测系统实现对泵房设备的监控，历史数据的查询以及权限管理；

所述大数据平台用于前台展示和后台处理；所述前台展示包括系统管理模块、基础信息管理模块、GIS展示模块、运行管理模块、运营维护模块、门禁管理模块、统计分析与报表展示模块、和视频展示模块；所述后台处理包括数据接入模块、数据存储模块、实时计算模块、离线计算模块、数据导入模块、数据交换模块、监控报警模块和平台管理模块；

所述移动应用模块用于通过移动APP展示大数据平台相关信息。

前述的智能采集控制终端包括数据采集模块，数据计算模块，数据上传模块，数据接收模块和断点续传模块；

所述数据采集模块按照设定的周期对采集泵房中的PLC设备数据、仪表摄像头数据、门禁系统数据进行采集和存储，并将数据上传到大数据平台；

所述数据计算模块从采集泵房各类监测设备中读取原始数据，并对数据的正确性进行校验，进而提取出用于设备溯源的标准化的参数数据；

所述数据上传模块用于将数据计算模块提取出的参数数据进行分类、重组以及格式转换，通过统一的通信接口将信息发送至大数据平台；

所述数据接收模块用于接收大数据平台或后台系统的命令请求，并根据具体请求报文类型启动正确的响应流程；

所述断点续传模块用于在出现数据风暴、网络或信号中断异常情况下，控制终端停止数据上送，当网络或信号恢复正常后，重新发起上传。

前述的智能采集控制终端与现场采集设备之间采用基于RS485或TCP/IP的MODBUS协议进行通信。

前述的智能采集控制终端向大数据平台上传数据采用Mqtt协议或自定义协议。

前述的统一视频监测系统包括智能读表模块，读表传输模块，平台管理模块，设备管理模块，应用展现模块和安全与审计模块，

所述智能读表模块通过图像处理技术及标准物识别技术，读取指针式仪表盘的水压值；

所述读表传输模块用于将读取的水压值与水表关键帧图像数据传输至智能采集控制终端；

所述平台管理模块用于对读表传输模块上传的数据进行存储以及分组，提供集中存录像的配置以及磁盘信息，提供用户、角色以及资源、功能权限的管理，提供平台的告警管理；

所述设备管理模块用于对设备资产和设备运行状况进行管理；

所述应用展现模块用于展示所监控的视频和数据；

所述安全与审计模块提供用户的权限管理。

前述的系统管理模块用于对前台展示系统的功能和参数进行设置；

所述基础信息管理模块用于对泵房、水泵、门禁、监控设备和智能采集控制终端进行信息的管理；

所述GIS展示模块用于展示泵房，水泵，门禁，监控设备，智能采集控制终端的分布和异常报警，展示设备基础信息以及展示设备的运行工况信息；

所述运行管理模块用于查看水泵的运行信息；

所述运营维护模块用于对运维人员进行管理；

所述门禁管理模块用于进行门禁状态的查询、报警信息的查询、以及出入记录的查询；

所述统计分析与报表展示模块用于对工况、故障和预警的历史数据进行查询，并通过图表的方式展现出来；

所述视频展示模块用于实时视频的监控，以及历史视频的监控。

前述的数据接入模块用于水泵设备的数据接入、初步数据解析和指令下发；

所述数据存储模块用于对水泵原始数据、水泵解析后数据、和报警故障信息进行分布式存储；

所述实时计算模块用于对智能采集控制终端上报的水泵原始数据和门禁原始数据进行实时的解析和分析；

所述离线计算模块用于根据水泵历史数据对单个水泵进行周／月／年的使用频率分析；根据水泵历史故障信息对故障次数和故障类型进行统计；根据水泵历史数据对单个水泵和每个泵房进行能耗统计；

所述数据导入模块用于将消息中间件中的数据异步导入到HDFS、HBase中；

所述数据交换模块提供统一的数据交换接口，用于实现大数据平台与移动应用模块、前台展示与后台处理的数据交换；

所述监控报警模块用于对服务器的硬件系统，服务器的运行状态和服务进程进行监控报警；

所述平台管理模块提供可视化的运维管理界面。

本发明所达到的有益效果：

本发明实现了二次供水设备全寿命周期内的精细化管理，实现了二次供水设备自动化运维能力，同时为后续物联网大数据分析挖掘提供了数据支撑。

附图说明

图1 为本发明的供水设备全寿命周期状态追溯监控平台架构图；

图2为统一视屏监控系统架构图；

图3为大数据平台后台处理架构图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供一种供水设备全寿命周期状态追溯监控平台，包括智能采集控制终端，统一视频监测系统，大数据平台和移动应用模块。具体功能如下：

智能采集控制终端用于采集二次供水设备泵房中各设备数据，并将采集后的数据进行处理、清洗后，打包上传大数据平台，同时接受大数据平台下发的数据命令。智能采集控制终端包括数据采集模块，数据计算模块，数据上传模块，数据接收模块和断点续传模块；其中，

数据采集模块按照设定的周期对采集泵房中的PLC设备数据、仪表摄像头数据、门禁系统数据等进行采集和存储，并将数据上传到大数据平台。智能采集控制终端与现场采集设备之间采用基于RS485或TCP/IP的MODBUS协议进行通信。

数据计算模块通过在线数据传输、数据共享与交换传输等方式从采集泵房各类监测设备中读取原始数据，并对数据的正确性进行校验，进而提取出可用于设备溯源的标准化的参数数据。

数据上传模块用于将数据计算模块提取出的参数数据进行分类、重组以及格式转换，以通过统一的通信接口将信息发送至大数据平台。数据上传模式分为：主动上传和受控上传。智能采集控制终端向大数据平台上传数据采用Mqtt协议或自定义协议。

数据接收模块用于接收处理大数据平台或后台系统的命令请求，并根据具体请求报文类型启动正确的响应流程。上位机请求报文根据控制对象的不同可以分为两大类：对智能采集控制终端本身的控制请求和对采集泵房中监测设备的控制请求。

断点续传模块用于在出现数据风暴、网络或信号中断等异常情况下，智能采集控制终端采集的数据就不能上送到云平台或后台系统中，此时控制终端停止数据上送，当网络或信号恢复正常后，智能采集控制终端对未上传的数据和上传失败的数据，重新发起上传，用以保证数据的上送率，同时避免数据重复上送。

统一视频监测系统实现对泵房设备的监控，历史数据的查询以及权限管理。

统一视频监测系统参见图2，包括智能读表模块，读表传输模块，平台管理模块，设备管理模块，应用展现模块和安全与审计模块，具体如下：

智能读表模块在泵房的每个仪表盘上安装一个定制的智能读表摄像机，实现自动读取水压值，查看历史/实时查看关键帧等功能。智能读表模块通过图像处理技术及标准物识别（如OCR字符识别）技术，读取指针式仪表盘的水压值。

读表传输模块用于将读取的水压值与水表关键帧图像数据传输至智能采集控制终端。传输频次可动态调整。

平台管理模块用于对读表传输模块上传的数据进行存储以及分组，提供集中存录像的配置以及磁盘信息，提供用户、角色以及资源、功能权限的管理，提供平台的告警管理。

设备管理模块用于对设备资产和设备运行状况进行管理。

应用展现模块用于展示所监控的视频和数据，支持回放，下载等功能。

安全与审计模块提供用户的权限管理。

智能采集控制终端和统一视频监控系统采集的水泵数据通过网络发送到大数据平台，经过一系列的处理后存入到数据库中。

大数据平台包含前台展示和后台处理两部分。前台展示包括系统管理模块、基础信息管理模块、GIS展示模块、运行管理模块、运营维护模块、门禁管理模块、统计分析与报表展示模块、视频展示模块。后台处理包括数据接入模块、数据存储模块、实时计算模块、离线计算模块、数据导入模块、数据交换模块、监控报警模块和平台管理模块，后台处理功能结构参见图3。

系统管理模块用于对前台展示系统的功能和参数进行设置。包括数据字典维护，组织机构的管理，角色的管理，角色权限的管理，系统操作日志的查看等。

基础信息管理模块用于对泵房、水泵、门禁、监控设备和智能采集控制终端进行信息的管理，包括设备的信息注册（设备名称、设备型号、设备位置等）、设备信息的变更、设备信息的查询等。

GIS展示模块用于在地图上展示泵房，水泵，门禁，监控设备，智能采集控制终端的分布和异常报警、展示设备基础信息以及展示设备的运行工况信息。

运行管理模块用于查看水泵的运行信息，包括水泵的当前工况状态、水泵的报警信息、水泵的预警信息以及通过邮件将预警报警信息通知相应的运维人员。

运营维护模块用于对运维人员进行管理，包括注册运维人员的基础信息和注销运维人员的基础信息，对单个水泵的保养记录进行查询并设置保养策略，将设备维护信息通过邮件通知运维人员。

门禁管理模块用于进行门禁状态的查询（开关的状态）、报警信息的查询（非法入侵）、出入记录的查询以及把报警的信息通过邮件通知运维人员。

统计分析与报表展示模块主要针对工况、故障、预警的历史数据进行查询。将大数据分析后的结果通过图表的方式展现出来，方便运维人员直观的对数据进行分析。

视频展示模块用于实时视频的监控，可以查看不同泵房的实时监控视频。以及历史视频的监控，可以查看任意泵房的任意时间段的监控视频。

数据接入模块用于水泵设备的数据接入、初步数据解析和指令下发。

数据存储模块用于对水泵原始数据、水泵解析后数据、报警故障信息进行分布式存储，为大数据分析提供数据源。

实时计算模块主要用于对智能采集控制终端上报的水泵原始数据、门禁原始数据进行实时的解析和分析。

离线计算模块用于对水泵使用频率进行分析，根据水泵历史数据对单个水泵进行周／月／年的使用频率分析，为维护保养策略提供数据支撑。对水泵故障进行统计，根据水泵历史故障信息对故障次数、故障类型进行统计，对产品的质量改进提供数据支撑。对水泵能耗进行统计，根据水泵历史数据对单个水泵、每个泵房进行能耗统计，对产品的能耗节约提供数据支撑。

数据导入模块用于将消息中间件中的数据异步导入到HDFS、HBase中。网关把接收到的智能采集监控终端的原始数据写入Kafka中，实时计算把解析数据写入Kafka中 ,HDFS数据导入模块和HBase数据导入模块异步的将Kafka中的数据导入到相应的存储中。

数据交换模块提供统一的数据交换接口，用于实现大数据平台与移动应用模块、前台展示与后台处理的数据交换。平台数据的访问必须通过数据交换模块，以方便对数据访问安全做控制。

监控报警模块用于对服务器的硬件系统，服务器的运行状态，服务进程等进行监控报警。

平台管理模块提供可视化的运维管理界面。

移动应用模块用于通过移动APP展示大数据平台相关信息，包括设备信息的查询、设备运行状态的展示、设备运行实时数据、设备相关参数阈值的设置、设备阈值超过设定值的预警等、权限管理、用户管理和组织机构管理等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种供水设备全寿命周期状态追溯监控平台，其特征在于，包括智能采集控制终端，统一视频监测系统，大数据平台和移动应用模块；

所述智能采集控制终端和统一视频监控系统将采集的数据通过网络发送到大数据平台，所述大数据平台与移动应用模块进行数据交互；

所述智能采集控制终端用于采集二次供水设备泵房中各设备数据，并将采集后的数据进行处理、清洗后，打包上传大数据平台，同时接受大数据平台下发的数据命令；

所述统一视频监测系统实现对泵房设备的监控，历史数据的查询以及权限管理；

所述大数据平台用于前台展示和后台处理；所述前台展示包括系统管理模块、基础信息管理模块、GIS展示模块、运行管理模块、运营维护模块、门禁管理模块、统计分析与报表展示模块、和视频展示模块；所述后台处理包括数据接入模块、数据存储模块、实时计算模块、离线计算模块、数据导入模块、数据交换模块、监控报警模块和平台管理模块；

所述移动应用模块用于通过移动APP展示大数据平台相关信息。

2.根据权利要求1所述的一种供水设备全寿命周期状态追溯监控平台，其特征在于，所述智能采集控制终端包括数据采集模块，数据计算模块，数据上传模块，数据接收模块和断点续传模块；

所述数据采集模块按照设定的周期对采集泵房中的PLC设备数据、仪表摄像头数据、门禁系统数据进行采集和存储，并将数据上传到大数据平台；

所述数据计算模块从采集泵房各类监测设备中读取原始数据，并对数据的正确性进行校验，进而提取出用于设备溯源的标准化的参数数据；

所述数据上传模块用于将数据计算模块提取出的参数数据进行分类、重组以及格式转换，通过统一的通信接口将信息发送至大数据平台；

所述数据接收模块用于接收大数据平台或后台系统的命令请求，并根据具体请求报文类型启动正确的响应流程；

所述断点续传模块用于在出现数据风暴、网络或信号中断异常情况下，控制终端停止数据上送，当网络或信号恢复正常后，重新发起上传。

3.根据权利要求2所述的一种供水设备全寿命周期状态追溯监控平台，其特征在于，所述智能采集控制终端与现场采集设备之间采用基于RS485或TCP/IP的MODBUS协议进行通信。

4.根据权利要求2所述的一种供水设备全寿命周期状态追溯监控平台，其特征在于，所述智能采集控制终端向大数据平台上传数据采用Mqtt协议或自定义协议。

5.根据权利要求1所述的一种供水设备全寿命周期状态追溯监控平台，其特征在于，所述统一视频监测系统包括智能读表模块，读表传输模块，平台管理模块，设备管理模块，应用展现模块和安全与审计模块，

所述智能读表模块通过图像处理技术及标准物识别技术，读取指针式仪表盘的水压值；

所述读表传输模块用于将读取的水压值与水表关键帧图像数据传输至智能采集控制终端；

所述平台管理模块用于对读表传输模块上传的数据进行存储以及分组，提供集中存录像的配置以及磁盘信息，提供用户、角色以及资源、功能权限的管理，提供平台的告警管理；

所述设备管理模块用于对设备资产和设备运行状况进行管理；

所述应用展现模块用于展示所监控的视频和数据；

所述安全与审计模块提供用户的权限管理。

6.根据权利要求1所述的一种供水设备全寿命周期状态追溯监控平台，其特征在于，所述系统管理模块用于对前台展示系统的功能和参数进行设置；

所述基础信息管理模块用于对泵房、水泵、门禁、监控设备和智能采集控制终端进行信息的管理；

所述GIS展示模块用于展示泵房，水泵，门禁，监控设备，智能采集控制终端的分布和异常报警，展示设备基础信息以及展示设备的运行工况信息；

所述运行管理模块用于查看水泵的运行信息；

所述运营维护模块用于对运维人员进行管理；

所述门禁管理模块用于进行门禁状态的查询、报警信息的查询、以及出入记录的查询；

所述统计分析与报表展示模块用于对工况、故障和预警的历史数据进行查询，并通过图表的方式展现出来；

所述视频展示模块用于实时视频的监控，以及历史视频的监控。

7.根据权利要求1所述的一种供水设备全寿命周期状态追溯监控平台，其特征在于，所述数据接入模块用于水泵设备的数据接入、初步数据解析和指令下发；

所述数据存储模块用于对水泵原始数据、水泵解析后数据、和报警故障信息进行分布式存储；

所述实时计算模块用于对智能采集控制终端上报的水泵原始数据和门禁原始数据进行实时的解析和分析；

所述离线计算模块用于根据水泵历史数据对单个水泵进行周／月／年的使用频率分析；根据水泵历史故障信息对故障次数和故障类型进行统计；根据水泵历史数据对单个水泵和每个泵房进行能耗统计；

所述数据导入模块用于将消息中间件中的数据异步导入到HDFS、HBase中；

所述数据交换模块提供统一的数据交换接口，用于实现大数据平台与移动应用模块、前台展示与后台处理的数据交换；

所述监控报警模块用于对服务器的硬件系统，服务器的运行状态和服务进程进行监控报警；

所述平台管理模块提供可视化的运维管理界面。