CN114710536A - 一种基于微服务的火电厂安防控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种基于微服务的火电厂安防控制系统及控制方法，包括安防设备单元、安防控制单元、火电厂业务服务单元，安防设备单元通过TCP网络协议连接安防控制单元，其作用是将采集的安防设备数据上传至安防控制单元；火电厂业务服务单元通过网关连接安防控制单元，为火电厂工作人员提供查看、操作各种安防设备的功能；其中安防控制单元包括设备管理模块，存储模块，设备连接模块，设备控制模块，功能服务模块，各模块采用微服务方式开发和部署于服务器；安防设备单元内的安防设备包括摄像头设备、门禁安防设备、测速雷达设备。本发明通过本平台基于SpringCloud微服务框架，由轻量级组件SpringBoot搭建，可通过增加服务节点的方式进行扩展，具备高可靠性和可扩展特性。

Description

一种基于微服务的火电厂安防控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于火力发电厂安防控制领域，特别涉及一种基于微服务的火电厂安防控制系统及控制方法。

背景技术

电力行业推动着社会经济不断向前发展，而电力安全生产是一个流程化、持续性的生产过程，所以保证电厂的稳定运行极其重要。目前火电厂的设备监控方式多以人力为主，但是凭借人工监管方式存在很多漏洞、缺陷，而且稍有疏忽，就会造成不可控的后果，从而使得电力生产安全面临着严重的“威胁”。

随着计算机技术的迅速发展，计算机通信已经深入到社会生活并对社会经济的发展起着决定性的作用，而火电厂也不断向信息化、智能化发展。近年来安全防范系统在火力发电厂的应用逐渐增多，对于提升火力发电厂的综合管控水平和增效有积极的促进作用。但厂区内各种安全防范系统设备(如摄像头、安防门禁、测速雷达等)与火电厂的业务系统之间都是相互独立、各自单独使用的，没有统一的进行集成，要靠不同的工作人员在不同系统上操作，存在操作繁琐、耗费人员精力和时间的问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于微服务的火电厂安防控制系统及控制方法。

本发明采用如下的技术方案。

一种基于微服务的火电厂安防控制系统，包括安防设备单元、安防控制单元、火电厂业务服务单元，

安防设备单元通过TCP网络协议连接安防控制单元，用于将采集的安防设备数据上传至安防控制单元；

火电厂业务服务单元通过网关连接安防控制单元，为火电厂工作人员提供查看、操作各种安防设备的功能；

其中安防控制单元包括设备管理模块，存储模块，设备连接模块，设备控制模块和功能服务模块，各模块采用微服务方式开发和部署于服务器；安防设备单元内的安防设备包括摄像头设备、门禁安防设备和测速雷达设备。

设备管理模块用于维护安防设备单元中保存的所有安防设备，包括摄像头设备、门禁安防设备和测速雷达设备，将安防设备数据存储于存储模块，并提供有数据接口和维护页面，电厂业务系统通过数据接口可维护上述安防设备数据，工作人员可通过维护页面维护上述安防设备数据。

安防设备数据包括安防设备的设备编码、设备名称、设备类型设备所属火电厂区域和设备所在位置坐标。

设备连接模块通过TCP网络协议连接安防设备单元，设备连接模块采集安防设备数据，设备连接模块监听安防设备并获取门禁设备采集的人员出入记录和测速雷达采集的车辆通行数据；设备连接模块将采集到的安防设备数据、人员出入记录和车辆通行数据传送到存储模块。

存储模块分别连接设备控制模块和设备管理模块，用于存储安防设备数据、设备日志信息、人员出入记录和车辆通行数据和各服务接口的被调用记录数据，在设备管理模块需要时从存储模块中获取并向其提供数据。

设备控制模块用于接收功能服务模块的设备控制请求，向安防设备单元内的安防设备发出执行指令。

执行指令包括门禁授权指令、门禁权限解除指令、控制摄像头转动指令、控制门禁开启指令和控制门禁关闭指令，对应设备接收到指令后给出对应的动作。

门禁授权指令采用A*算法规划出从厂区外到目标工作区域的路线；

其中，A*算法的公式表示为：f*(n)＝g*(n)+h*(n)，

式中，

n是搜索中遇到的当前任意状态，

f*(n)是从初始状态经由状态n到目标状态的最小代价估计，

g*(n)是在状态空间中从初始状态到状态n的最小代价，

h*(n)是从状态n到目标状态的路径的最小估计代价。

功能服务模块连接设备控制模块、设备管理模块和设备连接模块，并通过网关连接火电厂业务服务单元；功能服务模块其功能包括：注册事件；为火电厂业务服务单元提供查看、控制安防设备的功能接口。

火电厂业务服务单元包括人员管理模块、工作管理模块、用户终端和火电厂业务系统服务端，其中用户终端包括PC端、移动端、展示大屏。

一种基于微服务的火电厂安防控制方法，包括以下步骤：

步骤1，采集安防设备数据、工作人员信息、时间段信息和工作所在区域信息；

步骤2，筛选出没有门禁权限的临时外部人员；

步骤3，规划厂区外到目标工作区域的路线并采集该路线经过的门禁信息；

步骤4，对临时外部人员授予步骤1所述时间段信息内的规划路线经过的门禁权限。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，将火电厂业务系统的功能和安全防范系统的功能整合，当用户在用户终端上操作火电厂业务系统的同时，可直接查看、操作各种安防设备，而无需在pc电脑端登陆安全防范系统查看操作，更方便的实现了无限距离、场地的智能化控制。而且此设计还具备了原来安全防范系统无法做到的实时事件提醒报警给相关人员功能，提升了安防管理的高效性，可用性。

本发明的有益效果还包括以下方面：

1、通过将摄像头视频、门禁管理和测速雷达接入安防平台实现火电厂的智能安全管理，使管理人员能够实时掌握厂区的环境、人员、车辆等情况，提升了管理水平；

2、在工作清单审批完成后，系统智能为相关工作人员赋对应的门禁权限，避免人员进入其他不相关区域，有效防范安全事故发生；

3、功能服务模块对外提供功能API接口，火电厂第三方业务系统可通过API接入安防控制系统的功能，提升电厂安防工作的适用范围；

4、本系统采用微服务方式进行了开发和部署，各个子模块采用单独方式或集群方式部署于服务器，方便服务扩容，对未来业务的新增进行了提前部署，规避服务器压力大的问题。

附图说明

图1是本发明一种基于微服务的火电厂安防控制系统应用示意图；

图2是本发明一种基于微服务的火电厂安防控制系统结构示意图；

图3是本发明一种基于微服务的火电厂安防控制系统实现部分安防控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。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申请的保护范围。

如图1所示，本发明提供的是一种基于微服务的火电厂安防控制系统，包括安防设备单元、安防控制单元、火电厂业务服务单元；其中安防设备单元中的安防设备通过TCP网络协议连接安防控制单元，其作用是将采集的本系统使用的安防设备数据上传至安防控制单元；火电厂业务服务单元通过网关连接安防控制单元，为火电厂工作人员提供查看、操作各种安防设备的功能。

安防控制单元连接安防设备单元和火电厂业务服务单元，用于获取安防设备数据，并将设备信息发送给火电厂服务单元，以及接收来自火电厂服务单元的指令并指示安防设备单元内的安防设备做出响应。

其中安防设备单元内的安防设备包括但不限于，摄像头设备、门禁安防设备、测速雷达设备，其中门禁设备的认证开启方式支持RFID智能卡和面部识别。

其中安防控制单元包括设备管理模块，存储模块，设备连接模块，设备控制模块，功能服务模块，安防控制单元内各模块采用微服务方式开发和部署，各模块可采用单独方式或集群方式部署于服务器，方便服务扩容，对未来可能出现的关联设备的新增和相关业务量的新增导致的服务压力过大问题进行提前部署。

设备管理模块用于维护安防设备单元中保存的所有安防设备，包括摄像头设备、门禁安防设备、测速雷达设备，将这些设备的编码、名称、类型、所在区域、位置坐标等安防设备数据通过存储模块存储；设备管理模块还提供有相应数据接口和维护页面，火电厂业务服务单元通过数据接口可维护上述设备数据，安防管理人员可通过维护页面维护上述安防设备数据，从而实现对设备的统一管理；

设备连接模块通过TCP网络协议连接安防设备单元，其功能包括：采集安防设备的设备数据，包括设备编码、设备名称、设备类型，并将采集到的数据存放于存储模块；实时监听安防设备并实时获取门禁设备采集的人员出入记录和测速雷达采集的车辆通行数据，将采集到的人员出入记录和车辆通行数据传送到存储模块；

存储模块的功能是将设备控制模块传输来的设备数据和设备管理模块传输来的业务数据存储于数据库中；已存储的数据同时会提供给其他需要的模块。例如存储在安防控制单元内的数据(安防设备信息、设备日志信息、门禁记录的人员出入数据、雷达检测到的车辆通行数据)，本地日志存储数据(各服务接口的被调用记录数据)，在设备管理模块需要时从存储模块中获取并向其提供数据；

设备控制模块的功能是接收功能服务模块的设备控制请求，向安防设备单元内设备发出执行指令，其功能包括门禁授权、门禁权限解除、控制摄像头转动、控制门禁开启和关闭。对应设备接收到指令后给出对应的动作。

功能服务模块连接设备控制模块、设备管理模块、设备连接模块，并通过网关连接火电厂业务服务单元，其功能包括：注册事件，为火电厂业务服务单元提供查看、控制安防设备的功能接口，功能服务模块对外提供功能API接口，火电厂第三方业务系统可通过API接入安防控制系统的功能，提升电厂安防工作的适用范围。

火电厂业务服务单元包括人员管理模块、工作管理模块、用户终端和火电厂业务系统服务端，其中用户终端包括PC端、移动端、展示大屏。

如图2所示，为本发明系统内部各管理模块间的连接关系。

本系统的设备连接模块的输入端通过TCP网络协议连接安全防范系统内的安防设备，读取安防设备的设备信息(包括名称、编码、类型等)，设备信息经由设备管理模块分类整理，其输出端连接存储模块，再由其存储到数据库中。

实施例1提供了火电厂业务人员通过本发明提供的安防控制系统获取安防设备数据的流程，火电厂业务人员利用火电厂业务服务单元的用户终端，发出获取安防设备数据的请求，火电厂业务系统服务端访问到本系统安防控制单元的功能服务模块，功能服务模块将业务人员的请求传至设备管理模块，设备管理模块从存储模块中取出保存的符合条件的安防设备数据，并将获取到的安防设备数据通过功能服务模块返回给火电厂业务服务单元。

实施例2提供了火电厂业务人员通过本发明提供的安防控制系统获取摄像头设备提供的视频画面的过程，当业务人员需要查看视频画面，首先访问安防控制单元的功能服务模块，然后本系统内部再通过设备连接模块连接指定的安防设备获取视频播放地址，再将该地址返回给外部业务系统，外部终端即可用此地址播放摄像头拍摄到画面。当外部系统要控制安防设备时，如门禁授权、摄像头转动等，同样首先访问功能服务模块，然后本系统内部再通过设备控制模块来操作指定安防设备，完成后将操作结果返回给火电厂服务单元完成设备的控制操作。

本系统内部调用设备连接模块获取摄像头视频播放地址，然后返回给用户终端播放，设备控制模块控制摄像头转动，实现用户终端的控制功能。

本发明还提供一种基于微服务的火电厂安防控制方法，包括以下步骤：

步骤1，采集安防设备数据、工作人员信息、时间段信息和工作所在区域信息；

步骤2，筛选出没有门禁权限的临时外部人员；

步骤3，规划厂区外到目标工作区域的路线并采集该路线经过的门禁信息；

步骤4，对临时外部人员授予步骤1所述时间段信息内的规划路线经过的门禁权限。

实施例3提供了火电厂利用本发明的安防控制系统实现业务人员进出厂智能管理，在火电厂内，按照地域、功能将厂区划分为不同层级的区域，每个区域还包含多层级子区域，各区域间的通道有门禁系统，在为工作人员授予门禁权限时，本系统会根据工作情况排除其他不相关的门禁，只为其授予必要的门禁权限。当火电厂服务单元中某项工作，如该项工作需要一些员工包括临时外部人员在某段时间内完成，经厂领导审批通过后，厂内业务单元会自动将该项工作的所有参与人员信息、时间段信息和工作所在区域信息发送至本系统，本系统会首先使用A*算法规划出从厂区外到工作区域的路线，找出此路线经过的区域，结合设备管理模块内的门禁所在区域信息，找出此路线上要经过的门禁，再比对这些门禁的人员权限，将没有门禁权限的临时外部人员筛选出(本系统内设备连接模块，可查询每个门禁的人员权限，通过与该工作的参与人员信息对比，可筛选出没有门禁权限的人员)，然后再结合时间段信息，通过本系统的设备控制模块为这些临时外部人员授予这段时间内的门禁权限，从而实现了该项工作期间内，所有工作参与者都可进厂指定工作地点的功能。本系统的这种设计方式，不需要再在安全防范系统上手动对临时外部人员授门禁权限，实现了对进入厂区人员的智能化管理。

A*(A-Star)算法是一种静态路网中求解最短路径最有效的直接搜索方法，公式表示为：f*(n)＝g*(n)+h*(n)，n是搜索中遇到的当前任意状态，f*(n)是从初始状态经由状态n到目标状态的最小代价估计，g*(n)是在状态空间中从初始状态到状态n的最小代价，h*(n)是从状态n到目标状态的路径的最小估计代价，如果h(n)总是小于等于从n到目标状态的最短路径代价，那么称该算法是可采纳的。

如图3所示，本系统内部的设备连接模块连接至安防设备单元，在安防设备单元中配置本系统的接口地址，通过该接口，可获取门禁、测速雷达等设备的实时记录信息，并将这些记录信息通过存储模块存储于数据库中。在上述工作(火电厂内审批通过执行的)期间内，工作的监管者还可通过本系统提供的事件订阅功能，订阅该工作的出入厂区事件，本系统会将实时的把该项工作所有参与员工的门禁出入记录信息实时推送至监管者的手机上，使监管者能准确把控工作中的人员情况。

本系统通过设备连接模块监听安防设备单元并实时获取门禁设备的人员出入记录和测速雷达的车辆通行数据，并通过存储模块存储记录。当用户终端需要实时知晓人员的出入门禁事件或车辆的超速事件，可通过本系统的功能服务模块来注册相应的事件，经本系统验证身份通过并注册成功后，当符合情况的事件发生时，本系统可按照用户注册时的提醒方式推送消息或发送短信来实时通知到指定人员。

当用户终端要控制门禁的开启关闭、为员工赋门禁通过权限时，通过连接本系统的功能服务模块，经本系统验证身份通过后，再由内部的控制模块控制门禁的授权或开启关闭，从而实现用户终端的控制功能。

本发明的有益效果包含以下方面：

1、通过将摄像头视频、门禁管理和测速雷达接入安防平台实现火电厂的智能安全管理，使管理人员能够实时掌握厂区的环境、人员、车辆等情况，提升了管理水平。

2、在工作清单审批完成后，系统智能为相关工作人员赋对应的门禁权限，避免人员进入其他不相关区域，有效防范安全事故发生。

3、功能服务模块对外提供功能API接口，火电厂第三方业务系统可通过API接入安防控制系统的功能，提升电厂安防工作的适用范围。

4、本系统采用微服务方式进行了开发和部署，各个子模块采用单独方式或集群方式部署于服务器，方便服务扩容，对未来业务的新增进行了提前部署，规避服务器压力大的问题。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种基于微服务的火电厂安防控制系统，包括安防设备单元、安防控制单元、火电厂业务服务单元，其特征在于，

所述安防设备单元通过TCP网络协议连接安防控制单元，用于将采集的安防设备数据上传至安防控制单元；

火电厂业务服务单元通过网关连接安防控制单元，为火电厂工作人员提供查看、操作各种安防设备的功能；

其中安防控制单元包括设备管理模块，存储模块，设备连接模块，设备控制模块和功能服务模块，各模块采用微服务方式开发和部署于服务器；安防设备单元内的安防设备包括摄像头设备、门禁安防设备和测速雷达设备。

2.根据权利要求1所述的基于微服务的火电厂安防控制系统，其特征在于，

所述设备管理模块用于维护安防设备单元中保存的所有安防设备，包括摄像头设备、门禁安防设备和测速雷达设备，将安防设备数据存储于存储模块，并提供有数据接口和维护页面，电厂业务系统通过数据接口可维护上述安防设备数据，工作人员可通过维护页面维护上述安防设备数据。

3.根据权利要求2所述的基于微服务的火电厂安防控制系统，其特征在于，

所述安防设备数据包括安防设备的设备编码、设备名称、设备类型设备所属火电厂区域和设备所在位置坐标。

4.根据权利要求1所述的基于微服务的火电厂安防控制系统，其特征在于，

设备连接模块通过TCP网络协议连接安防设备单元，设备连接模块采集安防设备数据，设备连接模块监听安防设备并获取门禁设备采集的人员出入记录和测速雷达采集的车辆通行数据；设备连接模块将采集到的安防设备数据、人员出入记录和车辆通行数据传送到存储模块。

5.根据权利要求1所述的基于微服务的火电厂安防控制系统，其特征在于，

存储模块分别连接设备控制模块和设备管理模块，用于存储安防设备数据、设备日志信息、人员出入记录和车辆通行数据和各服务接口的被调用记录数据，在设备管理模块需要时从存储模块中获取并向其提供数据。

6.根据权利要求1所述的基于微服务的火电厂安防控制系统，其特征在于，

设备控制模块用于接收功能服务模块的设备控制请求，向安防设备单元内的安防设备发出执行指令。

7.根据权利要求6所述的基于微服务的火电厂安防控制系统，其特征在于，

所述执行指令包括门禁授权指令、门禁权限解除指令、控制摄像头转动指令、控制门禁开启指令和控制门禁关闭指令，对应设备接收到指令后给出对应的动作。

8.根据权利要求7所述的基于微服务的火电厂安防控制系统，其特征在于，

所述门禁授权指令采用A*算法规划出从厂区外到目标工作区域的路线；

其中，A*算法的公式表示为：f*(n)＝g*(n)+h*(n)，

式中，

n是搜索中遇到的当前任意状态，

f*(n)是从初始状态经由状态n到目标状态的最小代价估计，

g*(n)是在状态空间中从初始状态到状态n的最小代价，

h*(n)是从状态n到目标状态的路径的最小估计代价。

9.根据权利要求1所述的基于微服务的火电厂安防控制系统，其特征在于，

功能服务模块连接设备控制模块、设备管理模块和设备连接模块，并通过网关连接火电厂业务服务单元；功能服务模块其功能包括：注册事件；为火电厂业务服务单元提供查看、控制安防设备的功能接口。

10.根据权利要求1所述的基于微服务的火电厂安防控制系统，其特征在于，

所述火电厂业务服务单元包括人员管理模块、工作管理模块、用户终端和火电厂业务系统服务端，其中用户终端包括PC端、移动端、展示大屏。

11.基于权利要求1至10中任一项所述的基于微服务的火电厂安防控制系统的一种基于微服务的火电厂安防控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，采集安防设备数据、工作人员信息、时间段信息和工作所在区域信息；

步骤2，筛选出没有门禁权限的临时外部人员；

步骤3，规划厂区外到目标工作区域的路线并采集该路线经过的门禁信息；

步骤4，对临时外部人员授予步骤1所述时间段信息内的规划路线经过的门禁权限。

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