一种具有多级管理平台的LNG分布式能源物联网系统的制作方法

一种具有多级管理平台的lng分布式能源物联网系统
技术领域
1.本发明涉及复合物联网技术领域，尤其涉及一种具有多级管理平台的lng分布式能源物联网系统。


背景技术：

2.仍然有大量的远郊区县、山区、农村等经济欠发达地区、管道辐射不足的区域内，无法使用优势明显、安全、洁净的天然气来进行生活、工作。
3.然而，远郊区县、山区、农村燃气市场是城镇燃气的潜在市场，这些地区的能源供应作为国家整个能源系统不可分割的组成部分，其供应与消费必然影响到中国能源的供求形势。目前城市建设的重点逐步从市区向远郊区县、山区、农村战略转移，需要建立高效、安全、经济的能源供应体系。
4.液化天然气（lng）作为清洁能源现备受关注，天然气燃烧后产生的二氧化碳和氮氧化合物仅为煤的50%和20%，污染为液化石油气的1/4，煤的1/800。由于管道铺设投资费用大，lng气化站具有比管道气更好的经济性，在中小城镇可采用lng气化站作为气源供居民使用，此外还可用于商业，事业单位的生活以及用户的采暖等。
5.现有能源管理系统缺乏对数据的有效融合分析，且通常采用中心服务器进行数据处理，对中心节点的数据处理负荷较大，容易造成数据更新不及时和任务堵塞。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有多级管理平台的lng分布式能源物联网系统，通过对采集的终端数据进行序列化，提升了数据的通用性，同时针对不同处理需求和相应的数据类型设计了不同的存储数据库，实现了数据的高效读写。在对数据进行分析时，通过构建分布式分级任务处理平台，高效协同并行调度执行任务，在进行大数据量业务操作时可显著提升任务处理能力和速度，从而保证了数据的及时更新，实现对分布式能源数据有效融合分析处理。
7.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种具有多级管理平台的lng分布式能源物联网系统，包括对象平台、传感网络平台、lng分布式能源综合管理平台、服务平台和用户平台；对象平台用于采集lng分布式能源仓储、物流运输和智能终端的运维信息，同时接收并执行传回的lng分布式能源综合管理平台的控制指令；传感网络平台用于上传对象平台采集的运维信息，以及下发lng分布式能源综合管理平台的指令至对象平台；lng分布式能源综合管理平台用于对上传的运维信息进行分级管理和数据分析，同时根据用户平台的控制信息生成控制指令发送至传感网络平台；服务平台用于接收用户平台传输的用户需求，从lng分布式能源综合管理平台获取用户需求的lng分布式能源仓储、物流运输和智能终端的运维信息并返回至用户平台；用户平台用于接收各类用户的需求并发送至服务平台，同时将从服务平台获取的运维信息返回给用户。
8.具体的，所述对象平台具体包括lng分布式能源仓储对象平台、lng分布式能源物流运输对象平台和lng分布式能源智能终端对象平台；其中，lng分布式能源仓储对象平台用于采集lng气化站仓储设备的设备监测数据，同时接收并执行传回的lng分布式能源综合管理平台的控制指令；lng分布式能源物流运输对象平台用于采集lng运输槽车的罐装配送补给数据，同时接收并执行传回的lng分布式能源综合管理平台的控制指令；lng分布式能源智能终端对象平台用于采集lng智能终端的运维数据，同时接收并执行传回的lng分布式能源综合管理平台的控制指令。
9.具体的，所述传感网络平台具体包括lng分布式能源仓储传感网络平台、lng分布式能源物流运输传感网络平台和lng分布式能源智能终端传感网络平台；lng分布式能源仓储传感网络平台、lng分布式能源物流运输传感网络平台和lng分布式能源智能终端传感网络平台用于对能源仓储、物流运输和智能终端的运维信息进行数据序列化，并将序列化后的数据传输至lng分布式能源综合管理平台；以及下发lng分布式能源综合管理平台的指令至对象平台。
10.具体的，所述lng分布式能源综合管理平台具体包括一级管理平台和多个二级管理平台；一级管理平台中设有数据库，用于对于上传的能源仓储、物流运输和智能终端的运维信息进行整理，根据用户平台的控制信息生成控制指令发送至传感网络平台；根据整理后的数据生成数据处理任务，并分批发送至二级管理平台进行分布式处理；二级管理平台用于根据接收的数据处理任务进行对应的数据处理，并将处理结果回传至一级管理平台。
11.具体的，所述一级管理平台具体包括任务注册模块、任务调度模块、任务监控模块和数据库模块；任务注册模块用于根据接收运维信息或用户平台发起的数据请求，通过执行器周期性自动注册生成数据处理任务；任务调度模块用于根据分片策略对数据处理任务进行任务分片，将数据处理任务拆分为n个独立的任务项，并分配到n个二级管理平台进行处理；任务监控模块用于通过事件订阅的方式对数据处理任务进行监控；数据库用于存储上传的运维信息和数据任务处理结果。
12.具体的，所述分片策略包括基于平均分配算法的分片策略、作业名的哈希值奇偶数决定ip升降序算法的分片策略、根据作业名的哈希值对job实例列表进行轮转的分片策略。
13.具体的，所述通过事件订阅的方式对数据处理任务进行监控具体包括：根据数据处理任务的分片记录查询获取对应处理任务项的二级管理平台，对二级管理平台的作业运行状态和作业服务器存活状况进行监控；对于数据流类型的数据处理任务，通过监测二级管理平台的数据处理成功数判断作业流量是否正常，如果小于作业正常处理的阈值则进行报警；同时监测二级管理平台数据处理失败数判断作业处理结果，如果大于0则进行报警。
14.具体的，所述数据库设有mqtt消息中间件mosquitto、内存数据库redis、mysql数据库和分布式文件系统hdfs；mqtt消息中间件mosquitto用于通过mqtt的订阅发布机制处理和存储实时数据；内存数据库redis用于存储准实时数据；mysql数据库用于存储和备份统计数据；分布式文件系统hdfs用于存储不需要修改的历史数据。
15.本发明的有益效果：1、本发明针对海量的分布式能源数据，通过数据序列化的方式对采集的终端数据等进行序列化，提高数据的通用性，保证了数据的高压缩比和系统平台的并发高速存取。
16.2、本发明根据用户和业务带来的不同数据处理需求，针对实时、准实时、统计数据和历史数据等不同时间尺度的数据分别设计了相应数据库进行数据存储，实现了数据的高效读写。
17.3、本发明在对数据进行分析时，通过构建分布式分级任务处理平台，高效协同并行调度执行任务，在进行大数据量业务操作时可显著提升任务处理能力和速度，从而保证了数据的及时更新，实现对分布式能源数据有效融合分析处理。
附图说明
18.图1是本发明的系统框图；图2是实施例二系统框图；图3是实施例三系统框图；图4是实施例四系统框图。
具体实施方式
19.为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案精选以下详细说明。显然，所描述的实施案例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，不能理解为对本发明可实施范围的限定。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。
20.实施例一：本实施例中，如图1所示，一种具有多级管理平台的lng分布式能源物联网系统，包括对象平台、传感网络平台、lng分布式能源综合管理平台、服务平台和用户平台；对象平台用于采集lng分布式能源仓储、物流运输和智能终端的运维信息，同时接收并执行传回的lng分布式能源综合管理平台的控制指令；传感网络平台用于上传对象平台采集的运维信息，以及下发lng分布式能源综合管理平台的指令至对象平台；lng分布式能源综合管理平台用于对上传的运维信息进行分级管理和数据分析，同时根据用户平台的控制信息生成控制指令发送至传感网络平台；服务平台用于接收用户平台传输的用户需求，从lng分布式能源综合管理平台获取用户需求的lng分布式能源仓储、物流运输和智能终端的运维信息并返回至用户平台；用户平台用于接收各类用户的需求并发送至服务平台，同时将从服务平台获取的运维信息返回给用户。
21.本实施例中，对象平台具体包括lng分布式能源仓储对象平台、lng分布式能源物流运输对象平台和lng分布式能源智能终端对象平台；其中，lng分布式能源仓储对象平台用于采集lng气化站仓储设备的设备监测数据，同时接收并执行传回的lng分布式能源综合管理平台的控制指令；lng分布式能源物流运输对象平台用于采集lng运输槽车的罐装配送补给数据，同时接收并执行传回的lng分布式能源综合管理平台的控制指令；lng分布式能源智能终端对象平台用于采集lng智能终端的运维数据，同时接收并执行传回的lng分布式能源综合管理平台的控制指令。
22.本实施例中，传感网络平台具体包括lng分布式能源仓储传感网络平台、lng分布式能源物流运输传感网络平台和lng分布式能源智能终端传感网络平台；lng分布式能源仓储传感网络平台、lng分布式能源物流运输传感网络平台和lng分布式能源智能终端传感网
络平台用于对能源仓储、物流运输和智能终端的运维信息进行数据序列化，并将序列化后的数据传输至lng分布式能源综合管理平台；以及下发lng分布式能源综合管理平台的指令至对象平台。
23.本实施例中，传感网络平台使用modbus协议来实现对象平台与lng分布式能源综合管理平台的数据传输。modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其他设备之间可以通信。它已经成为一个通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一个控制器请求访问其他设备的过程，如何回应来自其他设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。
24.其中，传感网络平台使用modbus协议来实现对象平台与lng分布式能源综合管理平台数据传输具体实现过程为：先在lng分布式能源综合管理平台建立modbus通信协议数据库，将各个对象平台中终端设备控制器的通信协议导入数据库。在各个对象平台中的终端设备中可设置多个传感器，如温度传感器、压力传感器等，将这些传感器与终端设备控制器相连接，即可实现对终端设备运维数据的采集，再利用终端设备的寄存器来存储运维数据。
25.然后传感网络平台利用物联网设备连接对象平台中终端设备控制器的数据接口。
26.lng分布式能源综合管理平台将物联网设备和终端设备控制器信息绑定。在绑定过程中，是将终端设备编号、物联网设备imei号以及控制器modbus通信协议进行绑定。在物联网设备与lng分布式能源综合管理平台建立通信连接后，发送的数据都包含imei号，由lng分布式能源综合管理平台根据imei号关联对应终端设备控制器和modbus通信协议。
27.将终端设备控制器和物联网设备接通电源，物联网设备连接终端设备控制器，传感网络平台根据物联网设备与终端设备控制器的绑定关系，从lng分布式能源综合管理平台获取终端设备控制器modbus通信协议中的通信参数和寄存器地址。传感网络平台利用物联网设备按照通信参数与终端设备控制器进行通信，读取寄存器中的数据，将寄存器数据上传至lng分布式能源综合管理平台。
28.最后，传感网络平台也可以按照通信参数，使用物联网设备与终端设备控制器进行通信，将lng分布式能源综合管理平台下发的控制指令分发到对应的对象平台终端设备控制器中。
29.此外，传感网络平台通过数据序列化的方式对采集的终端数据等进行序列化，提高数据的通用性，保证了数据的高压缩比和系统平台的并发高速存取。
30.本实施例中，lng分布式能源综合管理平台具体包括一级管理平台和多个二级管理平台；一级管理平台中设有数据库，用于对于上传的能源仓储、物流运输和智能终端的运维信息进行整理，根据用户平台的控制信息生成控制指令发送至传感网络平台；根据整理后的数据生成数据处理任务，并分批发送至二级管理平台进行分布式处理；二级管理平台用于根据接收的数据处理任务进行对应的数据处理，并将处理结果回传至一级管理平台。
31.本实施例中，数据库位于一级管理平台；二级管理平台在一级管理平台授权下获取对应数据，并进行权限内的管理。一级管理平台与二级管理平台可以由同一运营商管理，也可以由不同运营商。为同一运营商时，二级管理平台可以理解为不同的管理片区；为不同
运营商时，二级管理平台可以理解为下级代理运营商。
32.本实施例中，一级管理平台具体包括任务注册模块、任务调度模块、任务监控模块和数据库模块；任务注册模块用于根据接收运维信息或用户平台发起的数据请求，通过执行器周期性自动注册生成数据处理任务；任务调度模块用于根据分片策略对数据处理任务进行任务分片，将数据处理任务拆分为n个独立的任务项，并分配到n个二级管理平台进行处理；任务监控模块用于通过事件订阅的方式对数据处理任务进行监控；数据库用于存储上传的运维信息和数据任务处理结果。
33.本实施例中，通过事件订阅的方式对数据处理任务进行监控具体包括：：根据数据处理任务的分片记录查询获取对应处理任务项的二级管理平台，对二级管理平台的作业运行状态和作业服务器存活状况进行监控；对于数据流类型的数据处理任务，通过监测二级管理平台的数据处理成功数判断作业流量是否正常，如果小于作业正常处理的阈值则进行报警；同时监测二级管理平台数据处理失败数判断作业处理结果，如果大于0则进行报警。
34.对于数据处理失败的任务项，在下次作业运行前重分片，但本次作业执行的过程中，下线的服务器（二级管理平台）所分配的作业将不会重新被分配。失效转移功能可以在本次作业运行中用空闲服务器抓取孤儿作业分片执行。
35.本实施例中，分片策略包括基于平均分配算法的分片策略、作业名的哈希值奇偶数决定ip升降序算法的分片策略、根据作业名的哈希值对job实例列表进行轮转的分片策略。此外，本发明也支持自定义分片策略。
36.基于平均分配算法的分片策略采用elastic-job实现。elastic-job的分片是通过zookeeper来实现的，通过分片操作获得的分片由主节点分配，如下三种情况都会触发主节点上的分片算法执行：1、新的job实例加入集群；2、现有的job实例下线（如果下线的是leader节点，那么先选举然后触发分片算法的执行；3、主节点选举。
37.分片的执行结果会存储在zookeeper上，每个分片应该由哪个job实例来运行都已经分配好。分配的过程就是上面触发分片算法之后的操作。分配完成之后，各个job实例就会在下次执行的时候使用该分配结果。
38.本实施例中，所述数据库设有mqtt消息中间件mosquitto、内存数据库redis、mysql数据库和分布式文件系统hdfs。本实施例设计的数据库模块可存储4种时间尺度的数据。其中，mqtt消息中间件mosquitto用于通过mqtt的订阅发布机制处理和存储实时数据，响应速度快；内存数据库redis用于存储准实时数据，支持高并发；mysql数据库用于存储和备份统计数据，供用户随时查询；分布式文件系统hdfs用于存储不需要修改的历史数据，减小管理平台存储压力。
39.实施例二：如图2所示，在实施例一的基础上，本实施例设计了一种具有多级管理平台、服务平台和用户平台的lng分布式能源物联网系统，系统包括包括对象平台、传感网络平台、lng分布式能源综合管理平台、服务平台和用户平台；对象平台用于采集lng分布式能源仓储、物流运输和智能终端的运维信息，同时接收并执行传回的lng分布式能源综合管理平台的
控制指令；传感网络平台用于上传对象平台采集的运维信息，以及下发lng分布式能源综合管理平台的指令至对象平台；lng分布式能源综合管理平台用于对上传的运维信息进行分级管理和数据分析，同时根据用户平台的控制信息生成控制指令发送至传感网络平台；服务平台用于接收用户平台传输的用户需求，从lng分布式能源综合管理平台获取用户需求的lng分布式能源仓储、物流运输和智能终端的运维信息并返回至用户平台；用户平台用于接收各类用户的需求并发送至服务平台，同时将从服务平台获取的运维信息返回给用户。
40.其中，服务平台包括lng分布式能源一级服务平台和lng分布式能源二级服务平台。用户平台包括lng分布式能源一级用户平台和lng分布式能源二级用户平台。lng分布式能源综合管理平台包括一级管理平台和多个二级管理平台；一级管理平台中设有数据库。
41.本实施例所提供的系统具有以下特点：1、适用于二级管理平台为下级代理运营商，二级管理平台借助一级管理平台的分布式能源运营资源，独立向自身用户提供服务。
42.2、管理平台的数据库由一级管理平台管理。
43.实施例三：本实施例中，如图3所示，在实施例一的基础上，设计了一种有独立数据库的多级管理平台lng分布式能源物联网系统，系统包括对象平台、传感网络平台、lng分布式能源综合管理平台、服务平台和用户平台；对象平台用于采集lng分布式能源仓储、物流运输和智能终端的运维信息，同时接收并执行传回的lng分布式能源综合管理平台的控制指令；传感网络平台用于上传对象平台采集的运维信息，以及下发lng分布式能源综合管理平台的指令至对象平台；lng分布式能源综合管理平台用于对上传的运维信息进行分级管理和数据分析，同时根据用户平台的控制信息生成控制指令发送至传感网络平台；服务平台用于接收用户平台传输的用户需求，从lng分布式能源综合管理平台获取用户需求的lng分布式能源仓储、物流运输和智能终端的运维信息并返回至用户平台；用户平台用于接收各类用户的需求并发送至服务平台，同时将从服务平台获取的运维信息返回给用户。
44.其中，lng分布式能源综合管理平台包括一级管理平台和多个二级管理平台；一级管理平台中设有数据库。在每个二级管理平台下设有独立数据库，存储对应二级管理平台的处理数据，并对智能终端进行独立管理和维护。
45.本实施例设计的具有以下特点：1、二级管理平台有独立数据库，并对智能终端进行独立管理和维护；2、二级管理平台在一级管理平台授权下，获取相应的仓储和物流信息；3、二级管理平台通过一级管理平台获取对应用户信息并向用户提供服务。
46.实施例四：本实施例中，如图4所示，在实施例一的基础上，设计了一种有独立数据库、独立服务平台、独立用户平台的多级管理平台lng分布式能源物联网系统。该系统包括对象平台、传感网络平台、lng分布式能源综合管理平台、服务平台和用户平台；对象平台用于采集lng分布式能源仓储、物流运输和智能终端的运维信息，同时接收并执行传回的lng分布式能源综合管理平台的控制指令；传感网络平台用于上传对象平台采集的运维信息，以及下发lng分布式能源综合管理平台的指令至对象平台；lng分布式能源综合管理平台用于对上传的运维信息进行分级管理和数据分析，同时根据用户平台的控制信息生成控制指令发送至传
感网络平台；服务平台用于接收用户平台传输的用户需求，从lng分布式能源综合管理平台获取用户需求的lng分布式能源仓储、物流运输和智能终端的运维信息并返回至用户平台；用户平台用于接收各类用户的需求并发送至服务平台，同时将从服务平台获取的运维信息返回给用户。
47.其中，lng分布式能源综合管理平台包括一级管理平台和多个二级管理平台；一级管理平台中设有数据库。在每个二级管理平台下设有独立数据库，存储对应二级管理平台的处理数据，并对智能终端进行独立管理和维护。
48.同时，本实施还结合了实施例二的特点，服务平台设计了lng分布式能源一级服务平台和lng分布式能源二级服务平台。用户平台设计了lng分布式能源一级用户平台和lng分布式能源二级用户平台。
49.本实施例具有以下特点：1、二级管理平台有独立数据库，并对智能终端进行独立管理和维护；2、二级管理平台在一级管理平台授权下，获取相应的仓储和物流信息；3、二级管理平台通过二级服务平台独立为对应用户提供服务。
50.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。