工業互聯網在智慧能源管理系統中應用

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摘要：介紹了工業互聯網標識解析在智慧能源管理系統中的應用。針對標識解析的定義、定位，結合智慧能源管理系統的設計和應用理念，展示了工業互聯網標識解析在智慧能源管理系統中應用的數據流及功能設計。

關鍵詞：工業互聯網；標識解析；智慧能源

0引言

工業互聯網標識解析體系是通過條形碼、二維碼、無線射頻識別標簽等方式賦予每一個實體或虛擬對象唯一的身份編碼，同時承載相關數據信息，實現實體和虛擬對象的定位、連接和對話的新型基礎設施。標識解析體系被認為是工業互聯網“基礎中的基礎”，是支撐工業互聯網互聯互通的神經樞紐，也是驅動工業互聯網創新發展的關鍵核心設施，其作用類似于互聯網領域的域名解析系統（DNS）。工業互聯網標識解析體系分為根節點、國家頂級節點、二級節點、企業節點、公共遞歸節點五個層級[1]。二級節點是面向行業提供標識注冊和解析服務的節點，企業節點是針對具體企業提供標識注冊和解析服務的節點。本文針對這兩個節點在智慧能源管理系統中的應用進行詳細的設計分析、數據流分析、應用場景分析[2]。

1整體設計

二級節點是直接面向行業和企業提供服務的，一般由龍頭企業或大型第三方機構來搭建。本文主要考慮使用阿里的二級節點服務。企業節點是基于企業內部實際需求提供標識注冊和解析服務的節點。基于以上定義，系統整體框架圖如圖1所示。

2業務數據流

針對標識解析，具體的業務數據流如下：（1）標識注冊：智慧能源管理系統通過二級節點獲取企業節點前綴，結合系統中錄入的設備標識信息組合成新的標識信息，并向企業節點進行標識注冊，如圖2所示。（2）標識解析：終端用戶通過二級節點服務對標識進行解析，從具體的企業節點獲取標識內容，企業根據二級節點請求的標識信息返回數據，如圖3所示。（3）標識寫入：標識注冊完成后，可以通過智慧能源管理系統向企業節點寫入具體的數據，如圖4所示。

3功能設計

系統采用微服務的架構方式，每個功能模塊可以獨立部署和運行，相互之間采用標準的http接口，使用json進行數據通信。系統主要包含系統管理、檔案管理、通信管理、定時任務、標識管理等模塊，如圖5所示。

3.1系統管理模塊

系統管理模塊，主要是實現系統的基礎管理，包含登錄認證、用戶管理、權限管理、菜單管理等子模塊。（1）登錄認證：通過賬號、密碼（MD5加密）驗證用戶的有效性，并發放密鑰（有效時長4h，可被二次登錄刷新）。（2）用戶管理：實現操作員用戶的新增、修改、刪除等維護管理，需要具備管理權限。（3）權限管理：本系統的權限采用RBAC（Role-BasedAccessControl）思想，基于角色對系統權限進行分配，系統角色分為超級管理員、管理員、運營、運維[3]。（4）菜單管理：實現菜單的新增、修改、刪除、分配，針對用戶實現菜單管理。

3.2檔案管理模塊

檔案管理模塊，主要用于維護設備資產信息、參數信息等，包括表信息管理、表參數管理等子模塊。表信息主要包含設備編碼、設備安裝地址、設備用戶信息，表參數主要包含表地址、表協議、通信方式、通信參數等。

3.3通信管理模塊

通信管理模塊，實現設備和智慧能源管理系統之間的通信，采用TCP/IP和NB的方式進行通信，主要包含數據下發、數據接收、數據解析等子模塊。根據設備通信方式等相關參數，數據通信模塊會通過不同的通道，對設備進行數據的下發和接收。TCP/IP采用標準的網絡協議進行通信，NB采用運營商（主要為電信）提供的http接口進行通信。

3.4定時任務模塊

定時任務模塊，主要用于管理和維護后臺的定時任務，通過定時任務的配置、管理和執行，實現后臺自動抄表和數據入庫。（1）任務配置：新增、修改、刪除任務，使用Quartz框架，采用cron表達式的方式，精準控制任務的執行時間、執行周期、頻率[4-5]。（2）任務執行：實現定時任務的執行，實現具體的業務流。（3）數據入庫：根據定時任務的執行情況，將數據保存在數據庫中，以便后續進行查詢和處理。

3.5標識管理模塊

標識管理模塊實現標識的注冊、解析、數據寫入等功能。（1）標識注冊：根據標識注冊數據流，增加系統檔案后調用本模塊，實現對設備的標識注冊。（2）標識解析：用戶通過API接口或前端頁面查詢設備信息時，標識解析模塊調用二級節點的遞歸解析，從企業節點獲取對應數據。（3）數據寫入：注冊完成后，寫入設備的基礎信息，包含設備地址、安裝時間、安裝地址、通信協議等；定時任務在執行完成數據抄收后，調用數據寫入模塊，將展示數據（日凍結電量、日凍結水量）寫入對應的企業節點標識內。

4解決的痛點

隨著全社會對能耗的重視，越來越多的企業對能耗有檢測、分析、優化的需求。不同的行業性質導致各行各業對能耗分析的需求不盡相同；同時，由各個廠家、平臺自建的智慧能源管理系統缺少統一的標準，缺乏品牌影響力和公信力。通過政府、龍頭行業、大型第三方企業等具備一定公信力的部門或企業，搭建統一的二級節點和企業節點服務器，提供標準標識注冊、標識解析接口，將使展示層數據接入更加方便、靈活。

5結語

本文通過對工業互聯網標識解析的定義說明，結合智慧能源管理系統的具體功能，梳理了標識解析在智慧能源管理系統中應用的業務數據流，并通過功能模塊的詳細設計，描述了標識解析在系統中的具體實現。標識解析在工業互聯網體系中的應用將越來越廣泛，通過在智慧能源管理系統中擴展標識解析的應用，可以提高系統后續的兼容性和適用性，拓展系統的使用場景，為后續系統接入更多行業提供基礎。

作者:鮑志堅 藍軍平 楊興 單位:杭州西力智能科技股份有限公司