CN110647315A - 一种河道智慧管控系统 - Google Patents

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胡克刚
李连全
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Abstract

本发明公开了一种河道智慧管控系统，属于河道智能管路技术领域，其特征在于：包括基础设施层、数据层、服务层及应用层；其中：基础设施层包括开发环境系统、数据库管理系统、操作系统、网络环境及硬件设备；所述基础设施层为数据层、服务层与应用层提供服务器、交换机、终端、安全及存储的软硬件、场地和网络通信环境；所述数据层为业务基础数据库，用于存储基础数据，所述数据层为不同应用系统提供IoT数据支撑；所述服务层包括设备监测感知服务、设备连接管理服务、模型与监测数据交换服务和权限控制服务；所述应用层包括内外网门户网站；所述基础设施层、数据层、服务层及应用层之间通过数据交换系统依次进行数据交互。

Description

一种河道智慧管控系统
技术领域
本发明属于河道智能管路技术领域，具体涉及一种河道智慧管控系统。
背景技术
2016年，水利部明确要求水利工程建设要紧紧围绕防灾减灾、水资源配置、水生态文明建设、水利工程管理等水利中心工作，深化信息技术与各项水利工作的融合，积极研究大数据、云计算、物联网、移动互联等技术应用，强化信息化对水利各业务领域的服务与支撑，推进各类信息化资源的整合共享。因此，水利行业必然要朝着智能化自动化的方向不断发展。
尤其在经历过多次河道洪灾危害后，传统水利的弊端日渐明显，主要表现在河道工程的建设缺乏统一的功能规划，管理部门对于信息化各系统的沟通、使用不畅，使河道信息系统成为信息孤岛。因此，利用物联网技术进行河道智慧水利系统的开发，对于河道信息化系统建设具有有重要的提升作用。
物联网通过各种信息传感设备，实时采集各类监控信息，与互联网结合形成的一个巨大网络，实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接。
河道信息化系统涉及到的子系统主要包括堤防监测系统、闸门监控系统、视频监视系统、防洪管理系统、运维管理系统等，数据处理量大、涉及到的监测设备多，各系统软件管理不尽相同，会造成各系统沟通使用不畅，设备管理困难等问题，因此需要一套可统一管理河道建设期与运维期的各类型监测数据的信息支撑平台，实现海量数据处理及各系统之间的互联互通，实现各个部门、系统之间的协同操作，实现不同系统的信息共享，包括文字、图表、音频、影像等各类数据全面共享，使各项功能操作更加科学、合理，最终实现河道智慧化管理。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种河道智慧管控系统，可以统一管理河道建设期与运维期的各类型监测数据的信息支撑平台，将工程项目监测设备采集到的数据进行整合，掌握工程的建设动态，可在海量设备中快速检索到指定设备，实现对设备的远程调试、远程监控、远程维护；实现多平台数据交换与多样数据分析，集成堤防监测系统、闸门监控系统、视频监视系统、防洪信息管理系统、运行维护管理系统等河道智慧管理子系统同构、异构数据，打通各系统间数据交换壁垒。提供标准统一的开发接口，满足第三方系统的无缝接入及业务平台快速搭建。打造多平台统一入口，实现单点登录。
本发明的发明目的是提供一种河道智慧管控系统，包括基础设施层、数据层、服务层及应用层；其中：
基础设施层包括开发环境系统、数据库管理系统、操作系统、网络环境及硬件设备；所述基础设施层为数据层、服务层与应用层提供服务器、交换机、终端、安全及存储的软硬件、场地和网络通信环境；
所述数据层为业务基础数据库，用于存储基础数据，所述数据层为不同应用系统提供IoT数据支撑；
所述服务层包括设备监测感知服务、设备连接管理服务、模型与监测数据交换服务和权限控制服务；
所述应用层包括内外网门户网站；
所述基础设施层、数据层、服务层及应用层之间通过数据交换系统依次进行数据交互。
进一步：所述数据层通过数据接入接口和设备控制接口采集水位信息、流量信息、堤坝安全信息、闸门监控信息、视频信息，所述数据层将实时监测数据存储于业务基础数据库，所述数据层从当地水文部门及气象部门系统接入水文及气象数据并存储于业务基础数据库。
进一步：所述数据交换系统基于TCP/IP、ODBC和FTP协议。
进一步：所述数据层采集各个物联网设备的监测信息，通过物联设备的统一认证后进入业务综合数据库。
进一步：所述河道智慧管控系统的用户认证采用LDAP集成登录，支持标准的LDAP集成登录，集成应用OpenLDAP的业务系统，实现单点登录。
进一步：所述河道智慧管控系统的接口组件采用SOAP组件实现系统间的数据交互；采用DB组件，实现异构系统之间的数据交互。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明在河道智慧管理系统中可对数据进行管理，起到承上启下的作用，对下，面对感知层监测设备，通过定制的数据接入标准化接口和设备控制接口，采集监测数据，实现对各类感知设备的实时控制与管理。对上，面对河道智慧管理平台的其他子系统，通过平台内开发的数据交换系统，打破数据壁垒，实现数据交换与共享。对于不同类型的监测数据和系统用户，提供数据交换的权限控制服务，保证相关数据的私密性与安全性。同时，开发内外网门户网站，集成河道智慧管理平台中的堤防监测系统、闸门监控系统、视频监视系统、防洪信息管理系统、运行维护管理系统等子系统，打造统一访问入口和信息服务，借助用户权限管理体系进行用户权限控制，本发明可实时管理河道智慧管理系统中涉及到的不同前端设备，通过统一的接口汇聚各类监测设备数据，实现设备的统一管理，满足状态监测与实时控制的要求。可在统一的标准或协议下与其他系统进行数据交换，满足第三方系统的无缝接入及业务平台快速搭建需要，能够与政府等其他平台进行数据共享，打破数据壁垒，最大化的发挥数据的价值。支持为各大集成系统提供统一用户管理服务和统一入口，实现用户在门户中一键登录其他信息系统，无需用户进行二次登录，简化工程管理工作。
附图说明
图1为本发明优选实施例的系统架构图；
图2为本发明优选实施例的业务流程图；
图3为本发明优选实施例的数据流程图；
图4为本发明优选实施例的功能结构图；
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如图1至图4所示，一种河道智慧管控系统，采用基础设施层、数据层、服务层及应用层相结合的架构体系，采用统一标准的硬件支撑体系，设定统一的标准或协议，对布设的监测系统设备进行数据采集，通过功能设计及集成设计实现河道智慧管理各子系统同构、异构数据共享，通过统一的认证服务，实现单点登录，通过单点登录集成，实现用户在门户中一键登录其他信息系统而不必输入用户名/密码。
所述基础设施层包括开发环境、数据库管理系统、操作系统、网络环境及硬件设备，基础设施层为数据层、服务层与应用层提供服务器、交换机、终端、安全及存储等软硬件、场地和网络通信环境。
所述数据层为业务基础数据库，存储基础数据，为不同应用系统提供IoT数据支撑。
所述服务层包括设备监测感知服务、设备连接管理服务、模型与监测数据交换服务和权限控制服务。
所述应用层为内外网用户和系统提供内、外网门户网站，集成河道智慧管理系统中的各个子系统，打造统一访问入口和信息服务，借助用户权限管理体系进行用户权限控制。
所述基础设施层包括开发环境、数据库管理系统、操作系统、网络环境及硬件设备等，基础设施层为数据层、服务层与应用层提供服务器、交换机、显示控制终端、安全及存储等软硬件、场地和网络通信环境。所述数据层为业务基础数据库，存储基础数据，为不同应用系统提供IoT数据支撑。所述服务层包括设备监测感知服务、设备连接管理服务、模型与监测数据交换服务和权限控制服务。所述应用层包括内外网门户网站，为内外网用户和系统提供门户网站和数据服务。
上述优选实施例可以通过定制的数据接入标准化接口和设备控制接口采集水位信息、流量信息、堤坝安全信息、闸门监控信息、视频信息等信息，实时监测数据存储于业务基础数据库，结合包括从当地水文部门及气象部门系统接入水文及气象数据。搭建数据支撑管理平台，通过数据交换共享，集成闸门监控系统、堤坝监测系统、视频监视系统、防洪管理系统、运维管理系统等多系统功能，实现各系统单点登录及多源数据融合可视化展示。
上述优选实施例可以通过定制的数据接入标准化接口和设备控制接口进行监测数据采集，实现下层设备的实时控制与管理。
上述优选实施例可以为河道智慧管理系统的其他子系统提供数据支撑。
上述优选实施例可以通过开发数据交换系统，打破数据壁垒，实现数据交换与共享。
上述优选实施例可以为整个河道智慧管理系统的统一入口，集成各业务系统。
上述优选实施例的系统集成功能包括用户认证、接口组件、流程集成、消息集成、页面集成。
上述优选实施例的用户认证采用LDAP集成登录，支持标准的LDAP集成登录，集成应用OpenLDAP的业务系统，实现单点登录。
上述优选实施例可以的接口组件采用SOAP组件实现系统间的数据交互；采用 DB(DataBase)组件,实现异构系统之间的数据交互。
上述优选实施例的消息集成包括邮箱、短信、即时通讯三种消息集成。
上述优选实施例从层次上分为基础设施层、数据层、服务层及应用层。
基础设施层包括开发环境、数据库管理系统、操作系统、网络环境及硬件设备等。基础设施层为数据层、服务层与应用层提供服务器、交换机、终端、安全及存储等软硬件、场地和网络通信环境。服务器包括数据库服务器、应用服务器、文件服务器及备用服务器等，交换机用于下层数据上传及交换，终端包括工作站、显示屏等，场地选择河道管理局(处)数据中心。
数据层为业务基础数据库，存储的数据包括自建系统监测数据和第三方系统接入的 IoT数据。自建系统监测数据指工程各类硬件监测设备采集的数据，包括水位数据、流量数据、闸门监控数据、视频监视数据、堤防各类监测数据等，第三方系统接入数据包括从当地水文部门及气象部门接入的水文数据及气象数据。数据层为不同应用系统提供IoT 数据支撑。
服务层包括各类型设备监测感知服务、设备连接管理服务、模型与监测数据交换服务和权限控制服务。监测感知服务与连接管理服务层主要面对的是感知层多种监测设备，通过制定统一的标准协议，实现平台与各类设备间的通讯。其中，监测感知服务主要对各类设备的监测数据进行采集，通过开发数据接入接口，将数据汇聚到平台端，功能主要包括数据管理、设备认证、安全管理、应用支撑等。连接管理服务主要对各类设备进行控制与管理，通过开发设备控制接口，实现对各类监控设备的实时监控，功能主要包括查看其当前的状态、对其下发控制命令、识别设备的故障。数据交换服务主要面对其他系统，通过数据交换系统，向其他系统提供数据交换服务，实现与其他系统之间的数据交换。其他系统包括防洪信息管理系统、运行维护管理系统以及其他政府部门等。在与其他系统交换数据时设置权限控制，按照系统权限的不同控制数据交换的种类，并能够支持不同上报频率和异构数据的数据进行交换并保证期实时性和一致性。用户控制服务指将用户服务与权限服务连接于一体，为堤防监测系统、闸门监控系统、视频监视系统、防洪信息管理系统、运行维护管理系统提供统一用户认证。
应用层包括门户网站的开发。通过开发门户网站，实现对本平台数据的展示、查询功能。门户包括外网门户与内网门户。外网门户针对互联网访问的用户，提供可对外公开的数据的查询功能，并实现与用户之间的互动。内网门户针对内部工作人员，按照工作人员权限的不同提供与权限相对应的数据的检索、查询功能，同时集成堤防监测系统、闸门监控系统、视频监视系统、防洪信息管理系统、运行维护管理系统，提供统一用户登录入口。
河道智慧管控系统的业务流程为：首先采集各个物联网设备的监测信息，通过物联设备的统一认证后进入河道智慧管控系统的业务综合数据库，为河道智慧管控系统提供数据服务。然后从河道智慧管控系统按照应用场景和数据的标准划分，将数据分类成堤防监测信息、水雨情信息、气象信息、视频监控信息、语音信息等，为堤防监测系统、闸门监控系统、视频监控系统、防洪信息系统等提供数据接口，实现数据的共享。
河道智慧管控系统的数据流程为：从物联感知端采集的堤防监测信息、水雨情信息、气象信息、闸门监控信息、视频监控信息、语音信息等，在通过物联设备的统一认证后进入物联支撑数据库。一方面内部其他系统从物联支撑服务器端调用数据服务，实现统一的数据查询、设备运行监测功能；一方面为政府部门系统等第三方应用平台提供标准数据接口，实现数据交互和数据展示。
河道智慧管控系统包括五大功能模块，分别为监测感知、连结管理、数据集成服务、权限控制和门户网站。
所述监测感知包括：设备身份认证(编制监测设备统一编码标准，涵盖系统所有接入设备，统一编码，有利于确保编码唯一性，建立数据库索引基础上加快数据检索)，监测数据采集(按需要对各类监测设备进行数据采集，设备客户端接收后需优先处理，客户端通知设备进行数据采集，在数据采集进程中需要按约定频次上报采集过程)，监测数据推送(在平台端按照数据上报周期自动生成的上报数据任务，客户端收到任务后，向硬件设备实时招采，硬件设备采集后，客户端推送到平台)
所述连接管理包括：设备状态采集(按需要对各类监测设备自身的状态进行采集，记录设备目前的状态，发生损坏的设备进行告警)，设备状态推送(按数据上报周期自动生成设备状态上报任务，设备将自身的状态推送到平台，发生损坏的设备实时告警) 设备控制(通过在平台端发送操作命令，对各类设备实现实时远程控制)，设备参数设置(在平台端对设备的各类参数进行远程设置)
所述数据集成服务包括：数据统一接口，数据交换，数据分析，数据预警，数据标准服务。
所述权限控制包括：用户管理，权限管理。
所述门户网站包括：系统时间：在平台门户顶部显示服务器时间信息；用户注册与登录：平台内网门户顶部区域提供用户注册入口，跳转至用户注册界面，顶部区域提供用户登录入口，弹出用户登录界面，并在平台内网门户顶部区域显示当前用户名称；消息提醒：登录成功用户在顶部右侧会以消息机制提醒用户存在未处理信息；系统通知：系统设置一块区域用于展示系统发布的实时通告信息；系统监测数据展示：系统展示各类型监测数据的实时信息，用户可根据下拉选项进行切换；系统分析数据展示：系统展示基于各类型监测数据统计分析之后的结果，同时用户获取关注的信息；系统预警数据展示：系统实时更新显示当前监测设备的运行状态，用户根据信息提示动态处理；内容检索：平台门户具有内容检索功能，方便信息查询；多平台统一入口：系统集成堤防监测系统、闸门监控系统、视频监视系统、防洪信息管理系统、运行维护管理系统，在网站提供统一的跳转入口，利用单点登录机制，用户无需重复登录。
数据交换系统通过协议配置方式对各类协议的接入数据进行解析、上报和存储。同时数据交换能够以监测数据上报频率、数据实时性要求等为基准对已存储的监测设备数据进行系统间的数据交换。
对于数据交换的源地址和数据交换的目标地址，通过配置方式来实现各系统、各平台之间的灵活的数据交换，即使数据源的存储方式和目标数据的存储方式不同，也可实现异构数据之间的交换。
数据交换系统基于TCP/IP、ODBC和FTP协议，保证将同构、异构数据在各系统之间进行交换时数据的一致性和时效性，并能保证数据在传输过程中的安全性和正确性。
物联服务集成组件主要包括：用户认证、接口组件、流程集成、消息集成、页面集成。
所述用户认证：采用统一的认证服务，实现单点登录，通过单点登录集成，实现用户在门户中一键登录其他信息系统而不必输入用户名/密码。采用LDAP集成登录，支持标准的LDAP集成登录，集成应用OpenLDAP的业务系统。
所述接口组件为SOAP组件和DB(DataBase)组件,SOAP组件通过发布、调用WebService来实现系统间的数据交互。DB组件用于数据库中间表集成，通过建立平台与其他系统的数据库中间表来实现异构系统之间的数据交互。
所述流程集成包括：流程接口注册，注册后可重复调用，流程接口部署，已注册的流程接口，可被具体流程调用。
所述消息集成可将各信息系统的消息提醒统一集中，然后按照需求推送到指定位置。采用邮箱、短信、即时通讯三种进行消息集成。
所述页面集成通过集成平台引用其他系统的数据，以图表的形式展现到门户。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种河道智慧管控系统，其特征在于：包括基础设施层、数据层、服务层及应用层；其中：
基础设施层包括开发环境系统、数据库管理系统、操作系统、网络环境及硬件设备；所述基础设施层为数据层、服务层与应用层提供服务器、交换机、终端、安全及存储的软硬件、场地和网络通信环境；
所述数据层为业务基础数据库，用于存储基础数据，所述数据层为不同应用系统提供IoT数据支撑；
所述服务层包括设备监测感知服务、设备连接管理服务、模型与监测数据交换服务和权限控制服务；
所述应用层包括内外网门户网站；
所述基础设施层、数据层、服务层及应用层之间通过数据交换系统依次进行数据交互。
2.根据权利要求1所述的河道智慧管控系统，其特征在于：所述数据层通过数据接入接口和设备控制接口采集水位信息、流量信息、堤坝安全信息、闸门监控信息、视频信息，所述数据层将实时监测数据存储于业务基础数据库，所述数据层从当地水文部门及气象部门系统接入水文及气象数据并存储于业务基础数据库。
3.根据权利要求1所述的河道智慧管控系统，其特征在于：所述数据交换系统基于TCP/IP、ODBC和FTP协议。
4.根据权利要求1所述的河道智慧管控系统，其特征在于：所述数据层采集各个物联网设备的监测信息，通过物联设备的统一认证后进入业务综合数据库。
5.根据权利要求1所述的河道智慧管控系统，其特征在于：所述河道智慧管控系统的用户认证采用LDAP集成登录，支持标准的LDAP集成登录，集成应用OpenLDAP的业务系统，实现单点登录。
6.根据权利要求1所述的河道智慧管控系统，其特征在于：所述河道智慧管控系统的接口组件采用SOAP组件实现系统间的数据交互；采用DB组件，实现异构系统之间的数据交互。
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