CN111723143A - 一种智慧建筑数据共享交换平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智慧建筑数据共享交换平台，包括数据采集模块、数据存储模块、数据分析模块、数据推送模块、事件处理模块和API服务总线，数据采集模块通过大数据与数据存储模块连接，数据存储模块通过云计算与数据分析模块连接，数据分析模块通过无线网络与API服务总线连接，事件处理模块通过AI与数据分析模块连接，本发明的有益效果是本发明所涉及的平台将解决楼宇间设备数据封闭，协议复杂，难以集成监控与控制的问题，建立了强大的数据采集引擎，数据融合引擎，实时数据推送引擎，构建智慧建筑底层数据的统一底板，助力智慧建筑，智慧园区，智慧城市的发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种共享交换平台，特别涉及一种智慧建筑数据共享交换平台，属于智慧建筑技术领域。
背景技术
智能建筑是集现代科学技术之大成的产物，每一栋楼宇中无处不在的信息感知和采集终端为我们采集了海量的数据，以云计算为代表的计算技术的不断进步，为我们提供了强大的计算能力，再加上AI技术加持，数据正逐渐成为个人和组织最重要的资产，数据的大融合成为数据流、业务流统一的重中之重。
现有的建筑管理系统具体实施可能会由不同的系统集成商完成，这就导致了各个系统基本是各自为营，系统之间难以共享数据资源，数据之间互不连通，存在许多访问量低的“僵尸系统”，各个系统采集的数据质量层次不齐，数据无法有效融合，无法形成持续运转的数据流，“数据孤岛”现象严重发生，该平台的构建伴随着建筑体建设发展的全生命周期，建筑体每个采集终端采集的数据都应该是互联互通的，对于建筑体中产生的量体大，类型繁多，时效性强的数据进行特征化，对象化转换，实现了不同平台数据的智能异构融合，数据结构标准化，大大降底了客户的数据清洗难度，便捷了系统对接，以及开发人员的程序对接。该平台可服务于于单体建筑级、园区级、城市级等多级架构的智慧建筑综合运营管控平台，目的是数据共享、运营管控、移动物联、智能决策。
由于智慧建筑具有高效、节能、舒适等突出优点，在世界各地迅速发展，引起普遍重视，针对现有技术中智慧建筑领域存在协议转化困难，数据采集难度大，数据体量庞杂，数据分析不易，主数据分散，主数据不一致，监控运维复杂等不足之处，本发明提供一种能实现数据采集，数据接入，数据处理，数据存储分析，统一接口输出，数据互联互通的智慧建筑数据采集分析推送平台，提供多种高级统计分析模型，可根据需要进行复杂的高级统计，并能够对数据进行多层次、多角度展现，以支持数据分析的可视化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智慧建筑数据共享交换平台，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智慧建筑数据共享交换平台，包括数据采集模块、数据存储模块、数据分析模块、数据推送模块、事件处理模块和API服务总线，所述数据采集模块通过大数据与数据存储模块连接，所述数据存储模块通过云计算与数据分析模块连接，所述数据分析模块通过无线网络与API服务总线连接，所述事件处理模块通过AI与数据分析模块连接。
作为本发明的一种优选技术方案：所述数据采集模块包扩数据采集节点协议转换器。数据采集节点协议转化器兼容OPC、BACNET、MODBUS、API、TCP/IP、 RS485/232以及ODBC协议，通过标准的工业控制协议的转换完成数据采集工作。
作为本发明的一种优选技术方案：所述数据存储模块包括非关系型数据库Redis集群和MySQL集群，实时数据存储到非关系型数据库Redis集群，非实时数据、基础数据、配置信息、权限信息均存储到MySQL集群。
作为本发明的一种优选技术方案：所述数据分析模块包括Flink、 TensorFlow等流式数据分析框架和数据挖掘框架，实现对数据的统计分析，提供多种高级统计分析模型，可根据需要进行复杂的高级统计，并能够对数据进行多层次、多角度展现，以支持数据分析的可视化，将基于场景和基于实体的数据进行融合形成专题数据，数据融合过程利用quartz定时器技术，通过定义了不同频率的定时器，定时进行任务调度。
作为本发明的一种优选技术方案：所述数据推送模块包括WebSocket协议，WebSocket协议使得客户端和服务器之间的数据交换简单方便，允许服务端主动向客户端推送数据，通过WebSocket API，服务端和客户端之间直接可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输，该技术自带安全机制，保证实时数据推送的安全性。
作为本发明的一种优选技术方案：所述事件处理模块包括基础事件配置项表，对数据下发进行了定义和描述，数据采集模块采集到的特征数据、对象数据带有时间属性，某些数据还需要有行为属性，将采集点信息与基础事件配置项表进行绑定，在API服务总线对外提供对应的数据下行接口。
作为本发明的一种优选技术方案：所述API服务总线包括Restful Web Services服务接口、自定义SQL和API文档，对于非实时数据提供统一的 Restful Web Services服务接口，考虑到接口的扩展性，系统于定义了一套完备的SQL拼接规范，为用户提供动态接口，用户可采用自定义SQL的方式获取数据库表数据，API服务总线会定期征集并评估用户需求，更新对应的 API文档。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明所涉及的平台将解决楼宇间设备数据封闭，协议复杂，难以集成监控与控制的问题，建立了强大的数据采集引擎，数据融合引擎，实时数据推送引擎，构建智慧建筑底层数据的统一底板，助力智慧建筑，智慧园区，智慧城市的发展。
2.数据采集过程采用集群化部署和Redis的高效存取保证了数据采集的完整性。这里的数据并非样本数据而是所有数据，这也更符合大数据的思维。 Redis消息中间件实现毫秒级数据存取，使数据更具有实时性。
3.API服务总线中对于非实时数据提供规范的Restful Web Services接口，对于实时数据采用WebSocket订阅通道或者消息订阅的方式输出实时数据。实现了系统接口解耦，用户无需关注复杂技术集成，能灵活的应对业务变化，通过统一接口输出，极大的方便了用户对数据获取。
4.该平台发明打通了企业应用、数据、设备、合作伙伴等领域信息孤岛，极大解决了建筑数据获取困难，数据时效性差的问题，打破了建筑行业间壁垒，实现信息共享，将数据价值更大化，简化应用API、数据、工业协议、大大简化了集成工作，提高生产执行效率和执行质量。
附图说明
图1为本发明智慧建筑数据采集分析推送平台架构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供了一种智慧建筑数据共享交换平台的技术方案：
根据图1所示，包括数据采集模块、数据存储模块、数据分析模块、数据推送模块、事件处理模块和API服务总线，数据采集模块通过大数据与数据存储模块连接，数据存储模块通过云计算与数据分析模块连接，数据分析模块通过无线网络与API服务总线连接，事件处理模块通过AI与数据分析模块连接。
数据采集模块包扩数据采集节点协议转换器。数据采集节点协议转化器兼容OPC、BACNET、MODBUS、API、TCP/IP、RS485/232以及ODBC协议，通过标准的工业控制协议的转换完成数据采集工作。
数据存储模块包括非关系型数据库Redis集群和MySQL集群，实时数据存储到非关系型数据库Redis集群，非实时数据、基础数据、配置信息、权限信息均存储到MySQL集群。
数据分析模块包括Flink、TensorFlow等流式数据分析框架和数据挖掘框架，实现对数据的统计分析，提供多种高级统计分析模型，可根据需要进行复杂的高级统计，并能够对数据进行多层次、多角度展现，以支持数据分析的可视化，将基于场景和基于实体的数据进行融合形成专题数据，数据融合过程利用quartz定时器技术，通过定义了不同频率的定时器，定时进行任务调度。
数据推送模块包括WebSocket协议和STOMP传输协议，WebSocket协议使得客户端和服务器之间的数据交换简单方便，允许服务端主动向客户端推送数据，通过WebSocketAPI，服务端和客户端之间直接可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输，该技术自带安全机制，保证实时数据推送的安全性。
事件处理模块包括基础事件配置项表，对数据下发进行了定义和描述，数据采集模块采集到的特征数据、对象数据带有时间属性，某些数据还需要有行为属性，将采集点信息与基础事件配置项表进行绑定，在API服务总线对外提供对应的数据下行接口。
API服务总线包括Restful Web Services服务接口、自定义SQL和API 文档，对于非实时数据提供统一的Restful Web Services服务接口，考虑到接口的扩展性，系统于定义了一套完备的SQL拼接规范，为用户提供动态接口，用户可采用自定义SQL的方式获取数据库表数据，API服务总线会定期征集并评估用户需求，更新对应的API文档。
本发明工作原理：当需要构建数据共享交换平台时：
S1：建立数据采集模块；数据采集中所用的协议转化器，通过标准的通讯协议，无缝兼容不同厂家的系统，可将多种协议进行转化，如：OPC、BACNET、 MODBUS、API、TCP/IP、UDP、RS485/232、ODBC等，较简单地，可采用USB-RS232 协议转换器实现USB到RS232的转换。其中，数据采集节点，为楼宇内至少一个监控对象的监控装置。汇聚节点，部署协议转化器并与上述所有采集节点进行通讯连接，获取建筑内采集数据进行协议转换。这里的通讯连接具备灵活性、操作性，可动态配置采集点的个数，确保采集数据的时效性，准确性。协议转化器完成了应用系统和现场设备的通讯，将数据源的数据转化成符合OPC技术标准的数据，避免软件开发人员对硬件设备不熟悉造成的困境。
S2：建立事件处理模块；事件控制中心模块中定义的基础事件配置项表，配置项中主要包含了照明、空调和新风系统、给排水、电梯、消防、门禁等系统的事件控制，对于某些设备还包含了控制阈值，当采集到的数据超过阈值，平台会将异常数据记录日志，例如，在空调冷热源项中定义了调节季节模式事件，风机启停事件，送风温度设定事件等，该模块帮助用户更加方便直观进行事件控制。
S3:建立数据存储模块；数据采集过程采用多台服务器集群部署，例如门禁，空调，电表等采集数据协议转化的过程，我们分别部署到不同的服务器上进行采集转化，然后统一数据存储。数据存储过程也采用集群化技术，考虑到采集到的数据包括实时性较强的数据(比如：门禁系统门磁、门锁、消防状态)、实时性较弱的非实时数据(比如：空调参数、电梯参数)。本平台将采集数据进行了区分，实时数据存储到Redis集群，非实时数据存储到mySQL集群。
S4：建立数据分析模块，历史数据作为数据分析过程中的重要组成部分，利用了MyCat+PostgreSQL技术，开源、数据集群存储的优点将历史数据存储的SQL语句做特定分析：如分片分析、路由分析、读写分析、缓存分析等，然后SQL发往后端的真实数据库进行存储。为了解决数据采集和数据存储频率不一致的问题，该平台采用ActiveMQ作为消息中间件，高效可靠的消息传递机制保证了数据存储效率，定义一个生产者向多个消费者供给数据，很好的解决了数据采集过程快，数据存储过程慢的问题。
S5：建立数据推送模块；数据分析过程应用Flink、TensorFlow等流式数据分析框架和数据挖掘框架进行模型推导、模型计算、模型训练，批流数据分析，对数据流进行计算，存储，采用quartz定时器框架，定时形成专题化数据。数据推送采用WebSocket技术，WebSocket作为开源技术，主要管理订阅用户与推送目的地的关系，该技术自带安全机制，保证实时数据推送的安全性，浏览器页面只需要与平台服务器之间完成一次握手，二者之间就可以建立持久的连接，并进行持续数据传输，用户通过检验用户名、密码方式订阅通道，订阅完成后，服务端会按定义好的推送频率进行数据传输，实现数据的秒级推送。
S6：搭建API服务总线；对外提供Restful Web Servicesl接口，权限校验通过的用户可以GET、POST、PUT、DELETE数据资源，接口文档编制，采用Swagger自动生成，规范了API的设计，使前后端的协同变的更加有效率，保证了安全为用户提供统一的API服务总线。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种智慧建筑数据共享交换平台，包括数据采集模块、数据存储模块、数据分析模块、数据推送模块、事件处理模块和API服务总线，其特征在于，所述数据采集模块通过大数据与数据存储模块连接，所述数据存储模块通过云计算与数据分析模块连接，所述数据分析模块通过无线网络与API服务总线连接，所述事件处理模块通过AI与数据分析模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种智慧建筑数据共享交换平台，其特征在于：所述数据采集模块包扩数据采集节点协议转换器。数据采集节点协议转化器兼容OPC、BACNET、MODBUS、API、TCP/IP、RS485/232以及ODBC协议，通过标准的工业控制协议的转换完成数据采集工作。
3.根据权利要求1所述的一种智慧建筑数据共享交换平台，其特征在于：所述数据存储模块包括非关系型数据库Redis集群和MySQL集群，实时数据存储到非关系型数据库Redis集群，非实时数据、基础数据、配置信息、权限信息均存储到MySQL集群。
4.根据权利要求1所述的一种智慧建筑数据共享交换平台，其特征在于：所述数据分析模块包括Flink、TensorFlow等流式数据分析框架和数据挖掘框架，实现对数据的统计分析，提供多种高级统计分析模型，可根据需要进行复杂的高级统计，并能够对数据进行多层次、多角度展现，以支持数据分析的可视化，将基于场景和基于实体的数据进行融合形成专题数据，数据融合过程利用quartz定时器技术，通过定义了不同频率的定时器，定时进行任务调度。
5.根据权利要求1所述的一种智慧建筑数据共享交换平台，其特征在于：所述数据推送模块包括WebSocket协议，WebSocket协议使得客户端和服务器之间的数据交换简单方便，允许服务端主动向客户端推送数据，通过WebSocket API，服务端和客户端之间直接可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输，该技术自带安全机制，保证实时数据推送的安全性。
6.根据权利要求1所述的一种智慧建筑数据共享交换平台，其特征在于：所述事件处理模块包括基础事件配置项表，对数据下发进行了定义和描述，数据采集模块采集到的特征数据、对象数据带有时间属性，某些数据还需要有行为属性，将采集点信息与基础事件配置项表进行绑定，在API服务总线对外提供对应的数据下行接口。
7.根据权利要求1所述的一种智慧建筑数据共享交换平台，其特征在于：所述API服务总线包括Restful Web Services服务接口、自定义SQL和API文档，对于非实时数据提供统一的Restful Web Services服务接口，考虑到接口的扩展性，系统于定义了一套完备的SQL拼接规范，为用户提供动态接口，用户可采用自定义SQL的方式获取数据库表数据，API服务总线会定期征集并评估用户需求，更新对应的API文档。
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2020
- 2020-07-04 CN CN202010636804.6A patent/CN111723143A/zh active Pending
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