CN110032592A - 一种能源大数据整合系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能源大数据整合系统及方法，该系统通过接口采集和数据录入两种方式采集电力、热力、天然气相关信息，将采集到的信息发送到元数据服务器组中，并对存储的数据进行清洗、映射、转换，得到标准数据存入数据库节点，通过建立数据表中的数据关联，完成数据整合，实现在系统界面对各类型的能源数据进行关联展示、分析、应用。该发明解决了在传统能源系统中，各类能源耦合不紧，电力、供热、煤炭等行业相互割裂的问题，还能充分发挥需求响应与储能设备的综合调节潜力，促进分布式可再生能源消纳，实现供需双侧的高度耦合。

Description

一种能源大数据整合系统及方法
技术领域
本发明涉及能源大数据领域 ，具体地说是一种能源大数据整合系统及方法。
背景技术
目前海量能源数据的获取和整合是建设能源大数据的基础，但能源领域普遍存在的信息孤岛问题却成为推进能源数据资源整合的一个重要制约因素。一方面，在电力、煤炭、石油、天然气、供冷/热等能源企业信息化的进程中，由于缺乏有效的统一管理机制，造成能源企业存在多套独立的能源管理系统，通过各自的传感器可以采集单独系统的数据。但由于各系统架构、协议等不一致，各自采集的数据无法共享，制约了能源大数据进一步地分析与挖掘。另一方面，传统电力及其他能源系统长期保持着各自规划、独立运行、条块分割的局面，跨系统间的行业壁垒严重，数据标准和内容不一，封闭了不同能源系统之间的信息互通， 彼此之间缺乏协调与配合，导致能源使用效率总体不高，不利于供能系统的经济、高效运行，而且传统化石能源的短缺问题越来越严重，环境污染问题也层出不穷。为了提高能源的总体效率和可再生能源的消纳能力，对多类能源互联集成和互补融合的需求日益迫切。
发明内容
本发明公开了一种能源大数据整合系统及方法，通过采集电力设备信息、热力设备信息、天然气设备信息、交通信息并经过解析、处理、清洗数据，使不同数据源的数据整合成结构化数据，并按照一定的关系匹配关联，在系统界面展示能源数据的综合管理和经济调度，解决了能源领域信息孤岛的问题，及电能、储能、热能利用率不高的问题，实现了能源互联集成和互补融合。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种能源大数据整合系统，其特征在于，包括采集服务器、防火墙、元数据服务器组、光纤交换机、数据库节点、以及用户，其中，
所述采集服务器一端连接其他能源系统，用于采集能源数据，另一端通过防火墙将采集到的能源数据信息传输到元数据服务器组；
所述元数据服务器组对接收到的能源数据进行数据解析、处理、清洗后将能源数据通过光纤交换机传输到数据库节点；
所述数据库节点中按照能源数据关键字段拆分数据和配置能源数据的连接关系，并在系统界面上输出电力、热力、天然气能源情况及能量转换的计算结果，并图形化展示电、热、气、交通网中流经各线路的电功率、热功率信息及能源配置的最优方案；
所述用户通过系统界面查询能源综合信息和进行调度的操作。
优选的，所述采集服务器采集的数据包括自动采集和手工录入两种方式。采集的能源信息包括电力设备信息、热力设备信息、天然气设备信息、交通信息。
优选的，所述元数据服务器组包括集群管理主用节点、集群管理备用节点、存储计算服务器、非结构化应用服务器。
所述集群管理主用节点用于元数据的存放和元数据索引信息的管理。
所述集群管理备用节点用于群管理主用节点无法正常运行时，主备集群管理节点的切换。
所述存储计算服务器用于系统大量的计算需求的扩展。
所述非结构化应用服务器，主要对非结构化数据的存储、解析、处理、清洗，将大量的非结构化数据转换成结构化数据。
优选的，所述数据库节点是多台服务器组成的集群，这些服务器一起工作并运行一系列共同的应用程序，同时，为用户和应用程序提供单一的系统映射。集群内的计算机物理上通过电缆连接，程序上则通过集群软件连接。
优选的，所述能源数据的关键字段包括，设备所属站名、设备类型、投运
日期、状态、所属线路、能量类型、储能策略、产能均值。
优选的，所述能源数据的连接关系配置包括，电力设备、热力设备、天然气设备的物理空间的数据关联，能源发电、负荷用电、电能供热的数据的关联，及能量传输与交通信息的关联。
上述能源大数据整合系统中各种类型能源数据的整合方法的步骤如下：
步骤S1、系统采集服务器通过接口，连接电力的PMS、OMS、GIS系统、供热管理系统、天然气能源管理系统、以及交通系统；
步骤S2、采集的能源数据传输到元数据服务器组的非结构化数据服务器，在非结构化数据服务器中，将采集到的非结构化数据进行解析、翻译、清洗，生成系统需要的结构化数据；
步骤S3、将步骤2处理后的结构化数据和采集的结构化数据按照数据关键字段进行拆分；
步骤S4、将各类型能源数据拆分的关键字段进行条件匹配，符合条件的建立连接关系，并将连接关系信息存入对应数据表中；
步骤S5、将整合后的能源数据表随机存储到数据库节点，并将各资源存储的位置返回到系统的元数据服务器。
本发明具有以下有益效果及优点：
1、本发明的能源大数据整合系统及方法通过执行计算机程序解决各类能源数据结构不一致，标准不统一的问题，并将结构化数据和非结构化数据进行整合，将不同类型的能源数据建立关联关系，解决了能源领域信息孤岛的问题。
2、本发明的能源大数据整合系统及方法，通过大量能源数据及关联关系的分析挖掘能，图形化展示能源数据及计算出能源最优的配置方案，解决了电能、储能、热能利用率不高的问题，实现了能源互联集成和互补融合。
3、本发明的能源大数据整合系统采用分布式部署，提高了数据的读取速度、系统扩展性强。
附图说明
图1是本发明系统的结构拓扑图；
图2是元数据服务器组的结构框图；
图3是本发明能源数据整合方法的步骤图；
其图中标号：1采集服务器，2 防火墙，3元数据服务器组，4光纤交换机，5数据库节点，6用户。
具体实施方式
参见图1所示，能源大数据整合系统包括，1采集服务器，2 防火墙，3元数据服务器组，4光纤交换机，5数据库节点，6用户。采集服务器1一端连接其他能源系统采集能源数据，另一端通过防火墙2将采集到的能源数据信息传输到元数据服务器组3，元数据服务器组3对采集到的能源数据进行数据解析、处理、清洗后将能源数据通过光纤交换机4传输到数据库节点5，并在数据库节点5中按照能源数据关键字段拆分数据和配置能源数据的连接关系，当用户6在系统界面查询能源综合信息和进行调度的操作时，在系统界面上显示电力、热力、天然气能源情况及能量转换的计算，并图形化展示电、热、气、交通网中流经各线路的电功率、热功率信息及能源配置的最优方案。
采集服务器采集的数据包括自动采集和手工录入两种方式。采集的能源信息包括电力设备信息、热力设备信息、天然气设备信息、交通信息。
数据库节点是多台服务器组成的集群，这些服务器一起工作并运行一系列共同的应用程序，同时，为用户和应用程序提供单一的系统映射。集群内的计算机物理上通过电缆连接，程序上则通过集群软件建立联系。
能源数据的连接关系配置包括对电力设备、热力设备、天然气设备的物理空间的数据关联，对能源发电、负荷用电、电能供热的数据的分析计算，及对能量传输与交通信息的关联。
能源数据的关键字段包括：设备所属站名、设备类型、投运日期、状态、所属线路、能量类型、储能策略、以及产能均值。按照关键字段对结构化数据
和采集的结构化数据进行拆分，将各类型能源数据拆分的关键字段进行条件匹配，符合条件的建立连接关系，并将连接关系信息存入对应数据表中。
参见图2所示，元数据服务器组包括集群管理主用节点、集群管理备用节点、存储计算服务器、非结构化应用服务器。
集群管理主用节点用于元数据的存放和元数据索引信息的管理。
集群管理备用节点用于群管理主用节点无法正常运行时，主备集群管理节点的切换。
存储计算服务器用于系统大量的计算需求的扩展。
非结构化应用服务器，主要对非结构化数据的存储、解析、处理、清洗，将大量的非结构化数据转换成结构化数据。
参见图3所示，本发明提供一种能源大数据整合的方法，包括：
步骤S1、系统采集服务器通过接口，连接电力的PMS、OMS、GIS系统、供热管理系统、天然气能源管理系统、以及交通系统；
步骤S2、采集的能源数据传输到元数据服务器组的非结构化数据服务器，在非结构化数据服务器中，将采集到的非结构化数据进行解析、翻译、清洗，生成系统需要的结构化数据；
步骤S3、将步骤2处理后的结构化数据和采集的结构化数据按照数据关键字段进行拆分；
步骤S4、将各类型能源数据拆分的关键字段进行条件匹配，符合条件的建立连接关系，并将连接关系信息存入对应数据表中；
步骤S5、将整合后的能源数据表随机存储到数据库节点，并将各资源存储的位置返回到系统的元数据服务器。
其中，步骤S1采集的能源数据包括：电力设备信息、热力设备信息、天然气设备信息、交通信息。采集的能源数据分为结构化数据和非结构化数据。
步骤S2中的关键字段包括：设备所属站名、设备类型、投运日期、状态、所属线路、能量类型、储能策略、产能均值。
下面举例说明能源大数据整合过程及系统展示的功能效果：
实施例1系统采集电力、热力、天然气设备信息，经过数据清洗处理后，将能源设备信息与GIS系统中地理信息配置连接关系，在系统界面上以实际空间位置的图文方式展示可再生能源发电预测、火力发电机组发电管理、电锅炉、微燃气轮机产能等综合能源管理内容。
实施例2系统采集电力、热力、天然气设备信息，经过数据清洗处理后，将能源设备信息与交通系统中的信号监控、地埋监测、路感设备、卡扣监控设备配置连接关系，在系统界面上展示包括电、热、气、交通网中流经各线路的电功率、热功率和天然气体积流率，同时通过各条线路上的能量损耗及交通系统中相应数据，配置能量输送的最优方案。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种能源大数据整合系统，其特征在于，包括采集服务器（1）、防火墙（2）、元数据服务器组（3）、光纤交换机（4）、数据库节点（5）、以及用户（6），其中，
所述采集服务器（1）一端连接其他能源系统，用于采集能源数据，另一端通过防火墙（3）将采集到的能源数据信息传输到元数据服务器组（4）；
所述元数据服务器组（3）对接收到的能源数据进行数据解析、处理、清洗后将能源数据通过光纤交换机（4）传输到数据库节点（5）；
所述数据库节点（5）中按照能源数据关键字段拆分数据和配置能源数据的连接关系，并在系统界面上输出电力、热力、天然气能源情况及能量转换的计算结果，并图形化展示电、热、气、交通网中流经各线路的电功率、热功率信息及能源配置的最优方案；
所述用户通过系统界面查询能源综合信息和进行调度的操作。
2.根据权利要求1所述的能源大数据整合系统，其特征在于，所述采集服务器（1）采集的能源数据包括电力设备信息、热力设备信息、天然气设备信息、以及交通信息。
3.根据权利要求1所述的能源大数据整合系统，其特征在于，所述数据库节点（5）是多台服务器组成的集群，所述多台服务器同时工作并运行共同的应用程序，同时为用户和应用程序提供单一的系统映射，集群内的服务器物理上通过通信电缆连接，程序上则通过集群软件交互。
4.根据权利要求1所述的能源大数据整合系统，其特征在于，所述能源数据的关键字段包括：设备所属站名、设备类型、投运日期、状态、所属线路、能量类型、储能策略、以及产能均值。
5.根据权利要求1所述的能源大数据整合系统，其特征在于，所述配置能源数据的连接关系包括：电力设备、热力设备、和天然气设备的物理空间的数据进行关联；能源发电、负荷用电、和电能供热的数据的关联；及能量传输与交通信息的关联。
6.根据权利要求1所述的能源大数据整合系统，其特征在于，所述元数据服务器组（3）包括集群管理主用节点、集群管理备用节点、存储计算服务器、以及非结构化应用服务器。
7.根据权利要求6所述的能源大数据整合系统，其特征在于，所述集群管理主用节点用于元数据的存放和元数据索引信息的管理；
所述集群管理备用节点用于群管理主用节点无法正常运行时，主备集群管理节点的切换；
所述存储计算服务器用于系统大量的计算需求的扩展；
所述非结构化应用服务器，主要对非结构化数据的存储、解析、处理、清洗，将大量的非结构化数据转换成结构化数据。
8.一种能源大数据整合方法，采用上述权利要求1-7任一项所述的能源大数据整合系统完成，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、系统采集服务器通过接口，连接电力的PMS、OMS、GIS系统、供热管理系统、天然气能源管理系统、以及交通系统；
步骤S2、采集的能源数据传输到元数据服务器组的非结构化数据服务器，在非结构化数据服务器中，将采集到的非结构化数据进行解析、翻译、清洗，生成系统需要的结构化数据；
步骤S3、将步骤2处理后的结构化数据和采集的结构化数据按照数据关键字段进行拆分；
步骤S4、将各类型能源数据拆分的关键字段进行条件匹配，符合条件的建立连接关系，并将连接关系信息存入对应数据表中；
步骤S5、将整合后的能源数据表随机存储到数据库节点，并将各资源存储的位置返回到系统的元数据服务器。
9.根据权利要求8所述的能源大数据整合方法，其特征在于，步骤S1中系统采集服务器采集数据的方式包括自动采集和人工录入。
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