引言

云計算技術(shù)是一種專門處理海量數(shù)據(jù)的新技術(shù),其具有虛擬化、動態(tài)可擴展、靈活性高、可靠性好、性價比高等特點,可以有效解決專家系統(tǒng)平臺數(shù)據(jù)集成和應(yīng)用中面臨的海量數(shù)據(jù)集成、功能整合和數(shù)據(jù)存儲、管理、檢索以及面向第三方的應(yīng)用擴展等難題。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的不斷深入,云計算技術(shù)在電力行業(yè)也得到了越來越多的應(yīng)用,其相關(guān)的研究和產(chǎn)品開發(fā)發(fā)展迅速。

本文以云計算技術(shù)在xx發(fā)電有限責任公司機組振動管理專家系統(tǒng)平臺(簡稱"專家系統(tǒng)平臺")集成的應(yīng)用為案例,圍繞數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)存儲管理和分布式計算平臺建立等難點,針對多機組、大容量系統(tǒng)云平臺開發(fā)的實際問題,對關(guān)鍵技術(shù)進行了分析和研究,最后給出了基于云計算技術(shù)的振動管理專家系統(tǒng)平臺的設(shè)計方案與實現(xiàn)方法。

1云計算技術(shù)

云計算技術(shù)提供的服務(wù)類型分為三類,即基礎(chǔ)服務(wù)層(1nfrastructureasaservice,1aas)、平臺服務(wù)層(platformasaservice,paas)和軟件服務(wù)層(softmareasaservice,saas)。

1aas基礎(chǔ)服務(wù)層主要通過網(wǎng)絡(luò)向用戶提供虛擬化的計算機、存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)等物理設(shè)施,用戶可以在自己提供的基礎(chǔ)設(shè)施上進行操作系統(tǒng)等軟件的部署和應(yīng)用。

paas平臺服務(wù)層為用戶提供了軟件開發(fā)平臺和測試環(huán)境,在計算機集群的基礎(chǔ)上,開展云計算應(yīng)用的開發(fā)與測試工作。

saas軟件服務(wù)層為用戶提供了滿足特殊需求的軟件,用戶不需要配置、部署軟件系統(tǒng)的硬件環(huán)境,只需要獲得軟件的授權(quán)即可使用。

2振動管理專家系統(tǒng)平臺

專家系統(tǒng)平臺監(jiān)測對象包括汽輪發(fā)電機組、汽泵給水泵組、引風機組、送風機組、一次風機組和空冷島風機組等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的相關(guān)工況參數(shù)。專家系統(tǒng)平臺由數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)集成接口層和數(shù)據(jù)中心層三部分構(gòu)成,用以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)發(fā)布和數(shù)據(jù)對外接口等功能,其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

數(shù)據(jù)采集層(wataDollect):負責采集不同物理位置的數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù),不同監(jiān)測對象的數(shù)據(jù)采樣標準和精度要求不盡相同。

數(shù)據(jù)集成接口層(wata1nterface):針對數(shù)據(jù)采集層的數(shù)據(jù)制定統(tǒng)一的接口標準,通過硬件設(shè)備將數(shù)據(jù)集成至接口層,形成統(tǒng)一標準的數(shù)據(jù)后發(fā)送到數(shù)據(jù)中心層。

數(shù)據(jù)中心層(wataDenter):負責數(shù)據(jù)集中存儲、集中發(fā)布和集中應(yīng)用。提供對外標準的數(shù)據(jù)接口,以確保系統(tǒng)的開放性:提供二次開發(fā)平臺,以確保系統(tǒng)功能的擴展性:提供統(tǒng)一的對外交互窗口、統(tǒng)一的用戶安全認證機制等服務(wù)。

3基于云計算的火電機組振動數(shù)據(jù)集成

專家系統(tǒng)平臺在數(shù)據(jù)集成方面面臨著較大的技術(shù)難度。首先是設(shè)備眾多,其次是需要處理的數(shù)據(jù)量大,第三是計算量大。為解決以上問題,本系統(tǒng)將云計算技術(shù)應(yīng)用在振動數(shù)據(jù)集成、存儲和應(yīng)用方面。

3.l數(shù)據(jù)的整合與集成

云計算技術(shù)能夠?qū)⒉煌脑O(shè)備和服務(wù)協(xié)同在一起,通過特有的虛擬化技術(shù),從不同架構(gòu)、不同平臺、不同接口的設(shè)備和服務(wù)中抽象出統(tǒng)一架構(gòu)、統(tǒng)一平臺和統(tǒng)一接口的虛擬應(yīng)用資源和服務(wù)。

3.2海量數(shù)據(jù)存儲管理

云計算虛擬技術(shù)能夠?qū)⒉煌臄?shù)據(jù)庫歸一到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫接口,采用分布式冗余存儲策略實時映像和備份,保證數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。針對毫秒級的振動數(shù)據(jù),云計算分布式壓縮算法能夠高效地壓縮振動數(shù)據(jù),使其對存儲空間的占有率達到最小。

3.3數(shù)據(jù)應(yīng)用分析

專家系統(tǒng)平臺涉及兩個層面的數(shù)據(jù)應(yīng)用,一方面是對機組數(shù)據(jù)的監(jiān)測和分析:另一方面是對數(shù)據(jù)的高級應(yīng)用計算、智能趨勢預(yù)測、歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計、典型特征數(shù)據(jù)提取、監(jiān)督報表生成等等。云計算技術(shù)采用分布式計算方法,通過任務(wù)分解中樞,將計算任務(wù)分解為多個計算單元后分配給相應(yīng)的計算節(jié)點執(zhí)行計算,并列執(zhí)行,提高計算效率。

4基于PaaS的云平臺的設(shè)計

Paas是云計算提供的一種服務(wù)類型,為專家系統(tǒng)平臺應(yīng)用提供服務(wù)器平臺和開發(fā)環(huán)境?；赑aas的火電機組振動管理專家系統(tǒng)云平臺總體架構(gòu)如圖2所示。

4.1數(shù)據(jù)存儲中心

數(shù)據(jù)存儲中心具備分布式數(shù)據(jù)存儲的能力,數(shù)據(jù)采集層提供數(shù)據(jù)通信規(guī)約和接口軟件,采集機組數(shù)據(jù),并根據(jù)數(shù)據(jù)存儲策略以分布式存儲方式將數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲層,同時以數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)集市等公共數(shù)據(jù)服務(wù)方式向數(shù)據(jù)應(yīng)用中心提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

以xx發(fā)電有限責任公司為例,TN8000振動監(jiān)測系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)采集層設(shè)備,負責獲取振動數(shù)據(jù),通過接口軟件將數(shù)據(jù)寫入生產(chǎn)Ⅱ區(qū)的專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成中心的數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫集中存儲全廠10臺機組主輔機的振動數(shù)據(jù)和DCs數(shù)據(jù)。Ⅱ區(qū)數(shù)據(jù)庫集成的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后通過安全隔離網(wǎng)閘和軟件接口存儲到Ⅲ區(qū)的數(shù)據(jù)倉庫中,再通過數(shù)據(jù)集市對外響應(yīng)數(shù)據(jù)服務(wù)請求,并提供后續(xù)數(shù)據(jù)服務(wù)。

4.2數(shù)據(jù)應(yīng)用中心

數(shù)據(jù)應(yīng)用中心具有分散數(shù)據(jù)并行計算能力。應(yīng)用中心提供統(tǒng)一標準的應(yīng)用開發(fā)環(huán)境、數(shù)據(jù)組態(tài)工具、移動開發(fā)環(huán)境、數(shù)據(jù)分析環(huán)境和應(yīng)用管理平臺,并以桌面應(yīng)用和移動端應(yīng)用方式發(fā)布數(shù)據(jù)應(yīng)用。Paas平臺的數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)為系統(tǒng)應(yīng)用的二次開發(fā)提供了開放、統(tǒng)一、便利的開發(fā)環(huán)境,實現(xiàn)了應(yīng)用軟件的一體化設(shè)計、模塊化開發(fā)和輕量化部署,經(jīng)過整合的服務(wù)器資源和數(shù)據(jù)資源大大簡化了開發(fā)步驟,提高了開發(fā)效率。

4.3云平臺部署

在xx發(fā)電有限責任公司實施的專家系統(tǒng)平臺項目中,云平臺的數(shù)據(jù)存儲中心與數(shù)據(jù)應(yīng)用中心分別部署在生產(chǎn)Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)。其中振動數(shù)據(jù)采集設(shè)備和DCs數(shù)據(jù)采集軟件部署在生產(chǎn)Ⅱ區(qū),數(shù)據(jù)存儲中心部署在生產(chǎn)Ⅱ區(qū),數(shù)據(jù)倉庫/集市、公共數(shù)據(jù)服務(wù)、應(yīng)用中心運行環(huán)境、管理平臺、公共服務(wù)組件部署在生產(chǎn)Ⅲ區(qū)。數(shù)據(jù)應(yīng)用中心層集中對外提供數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù),通過防火墻接入電廠生產(chǎn)辦公網(wǎng)絡(luò),響應(yīng)客戶端用戶的數(shù)據(jù)請求,并與第三方應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)生數(shù)據(jù)的橫向交互。

5結(jié)語

云計算技術(shù)具有很強的適應(yīng)性、擴展性和可靠性,可適用于電力行業(yè)等工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域,具有強大的資源整合能力和海量數(shù)據(jù)處理能力,將會成為工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)集成應(yīng)用的主要技術(shù)手段。云平臺的架構(gòu)設(shè)計、服務(wù)構(gòu)建和實施部署必須結(jié)合項目實際情況綜合考慮,制定符合現(xiàn)實情況的實施方案,務(wù)必要在項目設(shè)計初期對數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)計算等方面做統(tǒng)一規(guī)劃和整體設(shè)計,以確保整體平臺設(shè)計得科學(xué)合理。

云計算技術(shù)在火電機組振動管理專家系統(tǒng)平臺的應(yīng)用只是云計算技術(shù)在電力行業(yè)專業(yè)監(jiān)測領(lǐng)域的一次嘗試,隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的不斷深入,云計算技術(shù)將在智慧電廠和智能電網(wǎng)建設(shè)中發(fā)揮更大、更突出的作用。