一种冷热电混合能源综合信息管理系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种冷热电混合能源综合信息管理系统，其特征包括数据采集层、通讯层和主站控制处理层。数据采集层包括能源采集终端和设置于用户侧的多个采集模块，以采集用户侧的水表、气表和热表数据，并通过通讯层传输至主站控制处理层，主站控制处理层对接受到的数据进行信息集成和融合后，再进行标准化、清洗、存储管理、计算分析等一系列处理后，以图表或报表的形式输出。本发明可更好的采集冷热电混合能源数据，并对海量数据进行系统的分析处理，实现终端与用户双向互动的系统架构，同时可进一步提升系统的对多能源信息数据之间可靠、高效的集成与分析能力，构建信息化的综合管理平台，实现冷热电混合能源优化系统的智能化、节能化综合管理。
【专利说明】
一种冷热电混合能源综合信息管理系统
技术领域
[0001]本发明涉及智能电网管控技术领域，特别是一种冷热电混合能源综合信息管理系统。
【背景技术】
[0002]能源产业作为国民经济的基础产业，不仅是确保国家战略安全的必要前提，也是实现经济可持续发展的重要保障。我国的煤炭、石油和天然气这几种主要能源的基础储量虽然巨大，但人均占有量与世界平均水平相比还相差甚远。另外，虽然我国能源生产量和消费量均已居世界前列，但在能源供给和利用方式上存在着一系列突出问题，如能源结构不合理、能源利用效率不高、可再生能源开发利用比例低、能源安全利用水平有待进一步提高等。能源已经成为制约国民经济可持续的主要瓶颈，人们必须从传统的粗放型能源利用方式向精细化、分散化、可持续的能源利用方式转变。
[0003]针对区域冷热电混合能源的综合信息管理及控制，确定数据信息模型结构，研究冷热电混合能源的信息传感、采集及传输技术，可为实时数据采集和信息监测提供基础支撑。而现有技术对于冷热电混合能源系统的数据挖掘采集和处理技术，还无法实现多能源信息数据之间可靠、高效的集成和分析能力水平，冷热电混合能源同的智能化和节能化水平也较低。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题为:针对冷热电混合能源电网进行数据的采集和分析处理，提高数据处理的效率，以及电网的智能化、节能化水平。
[0005]本发明采取的技术方案具体为:一种冷热电混合能源综合信息管理系统，包括: 数据采集层，包括能源采集终端和设置于用户侧的多个采集模块，各采集模块分别包括电表、水表、气表和热表;上述采集模块中，电表、水表、气表和热表分别连接有无线通信模块，组成无线M-Bus通信网络;水表、气表和热表将采集到的相应数据通过无线M-Bus通信网络传输至电表，电表将从水表、气表和热表中接收到的数据，以及米集到的用电数据传输至用户能源采集终端；
通讯层，设有数据通讯通道；
和主站控制处理层，包括信息集成和融合模块以及数据处理模块;信息集成和融合模块通过通讯层的数据通讯通道连接数据采集层的能源采集终端;数据处理模块包括依次连接的数据采集单元、数据存储单元、数据计算与分析单元和数据输出单元;上述数据采集单元的输入端连接信息集成和融合模块的输出端，并对接收到的数据进行标准化和数据清洗;数据存储单元对接收到的数据进行存储和管理，数据计算与分析单元对接收到的数据进行计算与分析，数据输出单元将计算分析结果输出。
[0006]进一步的，本发明所述通讯层中，数据通讯通道由230M无线专网通信通道和GPRS公网通信通道组成。通讯层为上述两通信通道的复合，可将230M无线专网通信通道作为主通道，在230M无线专网通信通道不通的情况下，再利用GPRS公网进行通信，保证通信正常。
[0007]本发明通讯层中，首先利用230M优质信道资源，采用高速数传技术，应用TDMA技术、CSMA-CA技术以及4FSK调制方式，在窄带信道实现19.2Kbps高速度。并且实现自动路由，配合终端的连接状态和智能中继路由功能，智能优化通讯路径，使数据采集更为方便;其次每个大用户终端配置一个带智能CHJ及外部接口 GPRS公网通信模块，模块可定时采集大用户终端的数据，保证设备实时在线，提供数据通讯成功率。
[0008]数据采集层中，用户能源采集终端包括PLC电力线载波通信控制器，用户能源采集终端通过PLC电力线载波通信控制器的通信接口连接各采集模块中的电表输出端。
[0009]主站控制处理层中:
信息集成和融合模块基于现在的冷热电混合能源电网控制系统结构，从信息交互的角度出发，以用电统一数据模型和交互模型为支撑，在用电信息采集系统、电能服务平台、运营管理系统、智能用能系统等各类系统中按统一标准建立接口适配器，通过系统间信息交互的方式实现用户能源管理、分布式电源并网、自备电源管理、电能替代等业务。
[0010]信息集成技术可采用现有的数据中心集成方式:
数据中心集成方式将分布在用电各类系统中的数据统一到一个数据库中，建立统一的企业数据仓库，各类系统和应用从数据仓库中抽取所需的数据。整个存储系统由数据库存储层、数据登台层、数据仓库存储层构成。数据仓库为整个存储系统的顶层，是对整个数据环境的重构。数据仓库通过将多个异构数据库的数据集成到一起，对数据间的关联模式进行整合，使数据由面向业务的应用转变成面向分析决策的应用。数据仓库包含4大类数据:档案模型数据、实时运行数据、历史数据、非结构化数据；
这种信息交互总线式集成在数据上分布部署，通过统一的交互标准来实现系统间的信息交互。数据模型研究方面，采用(ΠΜ模型以及CIS交互方式，对输出数据进行标准化模型处理。信息访问交互方式方面，采用协议方式、文件方式、和WebService等方式。基于实现技术及安全考虑，与外部系统的接口方式，涉及到基础数据交互的系统，采用中间库方式;对于异常信息、拓扑信息等实时性较高、信息量较少的信息交互，采用WebSerViCe、JMS等交互方式。信息交互总线式集成方式以信息交互总线为媒介，采用SOA系统架构，建立各类服务的请求端和应答端。
[0011]信息集成技术的实现方式采用省级集中部署，多级应用的方式。省级集中部署既是通过集中建立大容量数据存储区和应用服务器、接口服务器等共同构成核心主机平台，在通过多种强隔离装置与外部网络隔离的条件下，通过企业内网实现各地市的数据远程/分布应用。
[0012]主站控制处理层的数据处理模块中，数据采集单元对数据进行的标准化包括数据资源框架标准化、统一编码标准和数据交换标准化、数据存储标准化、历史数据存储标准化、统计数据标准化、图形标准化，和数据传输接口标准化。可参考现有的海量数据标准化技术，能够为数据的标准化采集、存储、传输等提供方便。
[0013]在进行数据清洗时，数据采集单元采用数据挖掘预清洗技术，系统海量数据包含大量的脏数据，采用数据预清洗技术，在数据采集层通过建模、校验、转换、过滤等规则把这些脏数据纠正或者过滤，结合数据规约与数据变换，完成数据的预处理。
[0014]数据处理模块的数据存储单元中，采用现有的云数据管理及海量存储技术，云计算系统运算和处理的核心是大量数据的管理和存储，配置大量的存储设备，云计算系统转变成为一个云存储系统，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作。建立云数据存储平台，通过云数据管理及海量存储技术可以提高系统海量数据查询与发布效率。
[0015]同时数据存储单元还采用了现有的分布式资源虚拟化技术，分布式资源虚拟化技术包括资源分享、资源定制以及细粒度资源管理等关键技术。开发集成计算资源池、存储资源池、网络资源池、数据资源池以及细粒度资源管理池的资源虚拟化服务技术。
[0016]数据处理模块的数据计算与分析单元中，对接收到的数据进行计算和分析，采用了云计算安全决策管理技术，系统海量数据汇集接入和存储后，“云安全”通过网状的大量客户端对网络中软件行为的异常监测，获取互联网中木马、恶意程序的最新信息，推送到Server端进行自动分析和处理，再把病毒和木马的解决方案分发到每一个客户端。
[0017]本发明的有益效果为:可更好的采集冷热电混合能源数据，并对海量数据进行系统的分析处理，实现终端与用户双向互动的系统架构。通过信息集成和融合模块定义多源异构管理系统的数据交换格式和接口形式，从而可突破冷热电混合能源管理系统的传统数据处理和挖掘技术，进一步提升系统的对多能源信息数据之间可靠、高效的集成能力与分析能力，最终构建信息化的综合管理平台，真正实现冷热电混合能源优化系统的智能化、节能化综合管理。
【附图说明】
[0018]图1所示为本发明系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图和具体实施例进一步描述。
[0020]参考图1所示，本发明的冷热电混合能源综合信息管理系统，包括:
数据采集层，包括能源采集终端和设置于用户侧的多个采集模块，即用户I到用户N的采集模块，每个采集模块分别包括电表、水表、气表和热表;各采集模块中，电表、水表、气表和热表分别连接有无线通信模块，组成无线M-Bus通信网络，其中电表连接无线通信模块作为无线M-Bus客户端，水表、气表和热表分别连接无线通信模块作为无线M-Bus服务器端端；无线M-Bus客户端通过无线M-Bus通信网络获取无线M-Bus服务器端中水表、气表和热表数据，进而将获取到的数据与电表采集到的用电数据传输至用户能源采集终端。
[0021 ] 通讯层，设有数据通讯通道；
和主站控制处理层，包括信息集成和融合模块以及数据处理模块;信息集成和融合模块通过通讯层的数据通讯通道连接数据采集层的能源采集终端;数据处理模块包括依次连接的数据采集单元、数据存储单元、数据计算与分析单元和数据输出单元;上述数据采集单元的输入端连接信息集成和融合模块的输出端，并对接收到的数据进行标准化和数据清洗;数据存储单元对接收到的数据进行存储和管理，数据计算与分析单元对接收到的数据进行计算与分析，数据输出单元即知识展现单元，其将计算分析结果输出。
实施例
[0022]数据采集层中，用户能源采集终端包括PLC控制器，用户能源采集终端通过PLC控制器的通信接口连接各采集模块中的电表输出端。
[0023]作为服务器的水表、气表、热表每天定时从睡眠模式中唤醒，启动M-Bus服务器端，等待作为客户端的电表在规定的时间窗口内主动发起与服务器端的连接，并由电表主动完成对水表、气表、热表每日的计量数据的抄读；
电表在完成户内局域网络水表、气表、热表等计量数据的抄读后，再通过PLC通信接口将每日采集的用户侧能源计量数据上送到安装在配电变压器下的能源采集终端，由此实现配电台区下所有用户端能源计量数据的采集和汇总。
[0024]通讯层中，数据通讯通道由230M无线专网通信通道和GPRS公网通信通道组成。通讯层为上述两通信通道的复合，可将230M无线专网通信通道作为主通道，在230M无线专网通信通道不通的情况下，再利用GPRS公网进行通信，保证通信正常。
[0025]用户能源采集终端具备多种通信接口，从而实现对上层主站和对下层电表、水表、气表、热表等能源计量设备的双向通信。它通过本地PLC通信网络的下行通信信道，将储存在电表内的电、水、气、热等各类能源计量数据采集到自身的数据库中；然后再通过GPRS和230M专网复合上行信道将采集得到的各类能源计量数据上传给冷热电混合能源综合管理主站系统。用户能源采集终端具有自动执行定时任务采集、数据存储、数据转发等多种功能，而且能够自动检查采集数据的完整性并完成自动数据补抄。
[0026]用户能源采集终端在对上层主站进行数据传输时，首先利用230M优质信道资源，采用高速数传技术，应用TDMA技术、CSMA-CA技术以及4FSK调制方式，在窄带信道实现19.2Kbps高速度。并且实现自动路由，配合终端的连接状态和智能中继路由功能，智能优化通讯路径，使数据采集更为方便;其次每个大客户终端配置一个带智能CPU及外部接口 GPRS公网通信模块，模块可定时采集大客户终端的数据，保证设备实时在线，提供数据通讯成功率。
[0027]主站控制处理层中:
信息集成和融合模块基于现在的冷热电混合能源电网控制系统结构，从信息交互的角度出发，以用电统一数据模型和交互模型为支撑，在各类系统按统一标准建立接口适配器，通过系统间信息交互的方式实现配用电综合性业务。
[0028]信息集成技术采用现有的数据中心集成方式:
数据中心集成方式将分布在用电各类系统中的数据统一到一个数据库中，建立统一的企业数据仓库，各类系统和应用从数据仓库中抽取所需的数据。整个存储系统由数据库存储层、数据登台层、数据仓库存储层构成。数据仓库为整个存储系统的顶层，是对整个数据环境的重构。数据仓库通过将多个异构数据库的数据集成到一起，对数据间的关联模式进行整合，使数据由面向业务的应用转变成面向分析决策的应用。数据仓库包含4大类数据:档案模型数据、实时运行数据、历史数据、非结构化数据；
这种信息交互总线式集成在数据上分布部署，通过统一的交互标准来实现系统间的信息交互。数据模型研究方面，采用CM模型以及CIS交互方式。信息访问交互方式方面，采用协议方式、文件方式、和WebService等方式。基于实现技术及安全考虑，与外部系统的接口方式，涉及到基础数据交互的系统，采用中间库方式;对于异常信息、拓扑信息等实时性较高、信息量较少的信息交互，采用WebServiceJMS等交互方式。信息交互总线式集成方式以信息交互总线为媒介，采用SOA系统架构，建立各类服务的请求端和应答端。
[0029]集成式的实现方式采用省级集中部署，多级应用的方式。在省级层面，通过集中建立大容量数据存储区和应用服务器、接口服务器等共同构成核心主机平台，在通过多种强隔离装置与外部网络隔离的条件下，通过企业内网实现各地市的数据远程/分布应用。
[0030]数据处理模块的数据采集单元中，在采集数据的同时，对数据进行标准化和数据清洗，其中数据标准化技术采用现有的海量数据标准化技术，包括数据资源框架标准化、统一编码标准和数据交换标准、数据存储标准、历史数据存储标准、统计数据标准和图形标准、数据传输接口标准等标准化技术，为数据的标准化采集、存储、传输等提供方便。
[0031]在进行数据清洗时，数据采集单元采用数据挖掘预清洗技术，系统海量数据包含大量的脏数据，采用数据预清洗技术，在数据采集层通过建模、校验、转换、过滤等规则把这些脏数据纠正或者过滤，结合数据规约与数据变换，完成数据的预处理。
[0032]数据处理模块的数据存储单元中，采用云数据管理及海量存储技术，云计算系统运算和处理的核心是大量数据的管理和存储，配置大量的存储设备，云计算系统转变成为一个云存储系统，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作。建立云数据存储平台，通过云数据管理及海量存储技术可以提高系统海量数据查询与发布效率。
[0033]同时数据存储单元还采用了分布式资源虚拟化技术，分布式资源虚拟化技术包括资源分享、资源定制以及细粒度资源管理等关键技术。开发集成计算资源池、存储资源池、网络资源池、数据资源池以及细粒度资源管理池的资源虚拟化服务技术。
[0034]数据处理模块的数据计算与分析单元中，对接收到的数据进行计算和分析，采用了云计算安全决策管理技术，系统海量数据汇集接入和存储后，“云安全”通过网状的大量客户端对网络中软件行为的异常监测，获取互联网中木马、恶意程序的最新信息，推送到Server端进行自动分析和处理，再把病毒和木马的解决方案分发到每一个客户端。
[0035]本发明可更好的采集冷热电混合能源数据，并对海量数据进行系统的分析处理，实现终端与用户双向互动的系统架构。通过信息集成和融合模块定义多源异构管理系统的数据交换格式和接口形式，从而可突破冷热电混合能源管理系统的传统数据处理和挖掘技术，进一步提升系统的对多能源信息数据之间可靠、高效的集成能力与分析能力，最终构建信息化的综合管理平台，真正实现冷热电混合能源优化系统的智能化、节能化综合管理。
【主权项】
1.一种冷热电混合能源综合信息管理系统，其特征是，包括: 数据采集层，包括能源采集终端和设置于用户侧的多个采集模块，各采集模块分别包括电表、水表、气表和热表;上述采集模块中，电表、水表、气表和热表分别连接有无线通信模块，组成无线M-Bus通信网络;水表、气表和热表将采集到的相应数据通过无线M-Bus通信网络传输至电表，电表将从水表、气表和热表中接收到的数据，以及米集到的用电数据传输至用户能源采集终端； 通讯层，设有数据通讯通道； 和主站控制处理层，包括信息集成和融合模块以及数据处理模块；信息集成和融合模块通过通讯层的数据通讯通道连接数据采集层的能源采集终端;数据处理模块包括依次连接的数据采集单元、数据存储单元、数据计算与分析单元和数据输出单元;上述数据采集单元的输入端连接信息集成和融合模块的输出端，并对接收到的数据进行标准化和数据清洗;数据存储单元对接收到的数据进行存储和管理，数据计算与分析单元对接收到的数据进行计算与分析，数据输出单元将计算分析结果输出。2.根据权利要求1所述的冷热电混合能源综合信息管理系统，其特征是，通讯层中，数据通讯通道由230M无线专网通信通道和GPRS公网通信通道组成。3.根据权利要求1所述的冷热电混合能源综合信息管理系统，其特征是，数据采集层中，用户能源采集终端包括PLC电力线载波通信控制器，用户能源采集终端通过PLC电力线载波通信控制器的通信接口连接各采集模块中的电表输出端。4.根据权利要求1所述的冷热电混合能源综合信息管理系统，其特征是，主站控制处理层的数据处理模块中，数据采集单元对数据进行的标准化包括数据资源框架标准化、统一编码标准和数据交换标准化、数据存储标准化、历史数据存储标准化、统计数据标准化、图形标准化，和数据传输接口标准化。
【文档编号】G06Q10/06GK105844395SQ201610163550
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】王伟, 栾开宁, 李奕杰, 戚艳, 王旭东, 杨永标, 宋杰, 黄莉, 王金明, 颜盛军, 谢敏, 朱庆
【申请人】国家电网公司, 国电南瑞科技股份有限公司, 国网天津市电力公司, 国网江苏省电力公司, 南京南瑞集团公司, 国电南瑞南京控制系统有限公司