一种基于物联网的智慧城市能耗数据挖掘系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的智慧城市能耗数据挖掘系统及方法，包括从底层到顶层依次设置的物联网接入层、通信接口层、广域网层、数据采集层、数据处理层、服务层和应用层。本发明专利技术基于物联网重塑智慧城市能耗数据采集系统底层支撑架构，提高能耗数据采集系统的通信能力和处理能力等；基于云计算技术架构设计并实现智慧城市能耗数据集成框架，为智慧城市海量数据处理提供分布式并行处理服务；设计并实现智慧城市能耗分析预测、能耗缺陷管理和能耗差别化管理的多种模型和方法，展示典型应用示范，有助于推动智慧城市能耗的网络化、实时化、智能化监管，为各区域、各行业、各企业提供分析数据和决策参考。数据和决策参考。数据和决策参考。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的智慧城市能耗数据挖掘系统及方法


[0001]本专利技术主要涉及数据挖掘
，具体地说，涉及一种基于物联网的智慧城市能耗数据挖掘系统及方法。

技术介绍

[0002]智慧城市建设是未来城市发展的重要趋势，是城市可持续发展的必然要求。能耗数据智能挖掘是智慧城市节能监管体系的基础和重要组成部分，对提高智慧城市能源利用效率和节能减排具有决定性作用。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于物联网的智慧城市能耗数据挖掘系统及方法，有助于推动智慧城市能耗的网络化、实时化、智能化监管。
[0004]本专利技术的基于物联网的智慧城市能耗数据挖掘系统，包括从底层到顶层依次设置的物联网接入层、通信接口层、广域网层、数据采集层、数据处理层、服务层和应用层，所述物联网接入层用于实现不同底层设备的互联互通；所述通信接口层用于搭建通信信道；所述广域网层用于将不同区域范围和/或不同应用划分和/或不同底层协议的设备子网统一到预设标准平台上，屏蔽物联网接入层上各种物联网实现的具体细节，抽象出不同属性数据；所述数据采集层，以数据中转站为核心，基于一种插件式可扩展数据采集框架支持多种数据采集方式，且基于统一数据编码和SOAP/XML实现协议转换；所述数据处理层用于实现区域采集、分布式处理、海量数据存储；所述服务层用于提供能耗分析预测、能耗缺陷管理、能耗差别化管理服务；所述应用层用于展示典型应用示范。
[0005]进一步地，所述数据采集层包括从底部到顶部设置的物联网感知层、前端数据采集层和区域数据中心，所述物联网感知层用于各类传感器、控制器和功能终端的布置；所述前端数据采集层包括插入式可扩展数据采集框架、自动化编码转换系统、自动化末端控制系统、能耗管理系统和自动化监测系统，利用插入式可扩展数据采集框架集成不同的数据采集系统，利用自动化编码转换系统、自动化末端控制系统、能耗管理系统和自动化监测系统进行采集数据的综合管理，所述不同的数据采集系统包括ModBus数据采集系统、PLC数据采集系统、ilon数据采集系统和传感器网络数据采集系统；所述区域数据中心通过部署在前端数据采集层中的数据中转站来获取各类数据并进行分析处理。
[0006]进一步地，所述物联网感知层通过如下过程实现高可用性的物联网感知：在预设的网络测试平台上进行传感器网络架构冗余部署的仿真测试；在考虑网络传输数据路径选择负载均衡的前提下，优化传感器网络路由协议，将优于原网络路由方案的网络布置应用；在已进行路由与负载均衡优化的传感器网络上，利用无线传感器数据融合技术减少传感器网络内数据传输量，并在仿真测试成功后将之应用于实际网络中；将适用于传感器网络的简单心跳机制嵌入到传感器网络中，实时反馈传感器网络各节点的工作情况。
[0007]进一步地，所述数据处理层包括区域采集监测调节系统、分布式云处理系统、区域
数据采集中转控制系统和数据仓库管理系统，区域采集监测调节系统用于对采集设备以及采集设备所采集的各类数据进行监测调节，分布式云处理系统用于对采集的各类数据提供存储和计算服务，区域数据采集中转控制系统用于对采集中转设备和所采集的中转数据进行监测调节，数据仓库管理系统用于对采集的各类数据进行有效管理。
[0008]进一步地，还包括数据集成框架，所述数据集成框架包括从底部到顶部依次设置的物理资源池、基础平台层、基础框架层、应用集成层、应用服务层，所述物理资源池用于纳入各类软硬件资源；所述基础平台层用于在虚拟化资源的基础上，建立各种分布式基础；所述基础框架层，至少通过其中间件引擎、规则引擎、数据存取引擎、ETL引擎、协同过滤引擎、数据清洗引擎、数据分析预测引擎来完成技术支撑，并通过系统组件化设计，保证系统的可扩展性、可配置性及可管理性；所述应用集成层用于整合各种应用接口；所述应用服务层在应用集成层的基础上，实现智慧城市能耗数据挖掘应用服务。
[0009]进一步地，所述服务层包括能耗分析预测模块、能耗缺陷管理模块和能耗差别化管理模块，所述能耗分析预测模块采用BP神经网络对采集的能耗数据进行有效存储、可靠分析和趋势预测，所述能耗缺陷管理模块用于对符合能耗缺陷预定义的数据进行缺陷标识、分类和修复，所述能耗差别化管理模块用于对采集的能耗数据进行差别化管理。
[0010]进一步地，所述能耗缺陷管理模块包括原始数据仓库、能源缺陷库、能源缺陷修复器、能源缺陷专家决策库和能源归类知识库，所述原始数据仓库用于存储采集的原始能耗数据，所述能源缺陷库用于挖掘原始数据仓库的能源缺陷，所述能源缺陷修复器用于从能源缺陷库抽取能源数据缺陷进行缺陷修复，并将记录的修复情况反馈给能源缺陷库；所述能源缺陷专家决策库用于从能源缺陷修复器获取完善新的数据修复决策，并向能源归类知识库反馈缺陷分类；所述能源归类知识库根据SOM技术对从能源缺陷库获取的能源缺陷进行归类分析，并将分析结果反馈给能源缺陷库，完善能源缺陷库，同时还为能源缺陷专家决策库提供基本决策规则。
[0011]进一步地，所述能耗差别化管理模块包括能耗差别化分类器、能耗差别化知识库、能耗差别化估值器件和能耗差别化预值器，所述能耗差别化预值器分别与能耗差别化分类器、能耗差别化知识库和能耗差别化预值器连接，其中，
[0012]能耗差别化分类器，用于建立分类模型以对输入数据进行分类；
[0013]能耗差别化知识库，生成能耗差别化规则集合，用于指导能耗差别化的各类能耗的差别化估值分析和预测分析，并实时更新；
[0014]能耗差别化估值器，根据能耗差别化知识库的规则集合对各类能耗数据进行分析评估，获取各个能耗差别化的估值；
[0015]能耗差别化预值器，根据能耗差别化估值器获取的能耗差别化的估值，并结合能耗差别化知识库进行分析挖掘，获取不同能源的使用趋势以对用户的耗能进行引导。
[0016]进一步地，所述广域网层包括GSM/CDMA/GPRS、以太网、3G网络和VPN中的至少两种；和/或所述通信接口层包括TCP/IP接口、RS
‑
232、RS
‑
485和DSP1.1/2.0中的至少两种；和/或所述物联网接入层包括有线网络、LonWorks PLC、WIFI、Zigbee、FRID和Bluetooth中的至少两种。
[0017]本专利技术的另一个方面，还提供一种基于物联网的智慧城市能耗数据挖掘方法，包括以下步骤：
[0018]S1、通过多网络集成，实现不同底层设备的互联互通。
[0019]S2、整合通信接口，通过提供整合各类标准接口，搭建系统软件与硬件间可靠的信道；
[0020]S3、构建广域网层，通过广域网将不同区域范围和/或不同应用划分和/或不同底层协议的设备子网统一到预设标准平台上，屏蔽物联网接入层上各种物联网实现的具体细节，抽象出不同属性数据；
[0021]S4、整合数据采集层，以数据中转站为核心，基于一种插件式可扩展数据采集框架支持多种数据采集方式，且基于统一数据编码和SOAP/XML实现协议转换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的智慧城市能耗数据挖掘系统，其特征在于，包括从底层到顶层依次设置的物联网接入层、通信接口层、广域网层、数据采集层、数据处理层、服务层和应用层，所述物联网接入层用于实现不同底层设备的互联互通；所述通信接口层用于搭建通信信道；所述广域网层用于将不同区域范围和/或不同应用划分和/或不同底层协议的设备子网统一到预设标准平台上，屏蔽物联网接入层上各种物联网实现的具体细节，抽象出不同属性数据；所述数据采集层，以数据中转站为核心，基于一种插件式可扩展数据采集框架支持多种数据采集方式，且基于统一数据编码和SOAP/XML实现协议转换；所述数据处理层用于实现区域采集、分布式处理、海量数据存储；所述服务层用于提供能耗分析预测、能耗缺陷管理、能耗差别化管理服务；所述应用层用于展示典型应用示范。2.根据权利要求1所述的基于物联网的智慧城市能耗数据挖掘系统，其特征在于，所述数据采集层包括从底部到顶部设置的物联网感知层、前端数据采集层和区域数据中心，所述物联网感知层用于各类传感器、控制器和功能终端的布置；所述前端数据采集层包括插入式可扩展数据采集框架、自动化编码转换系统、自动化末端控制系统、能耗管理系统和自动化监测系统，利用插入式可扩展数据采集框架集成不同的数据采集系统，利用自动化编码转换系统、自动化末端控制系统、能耗管理系统和自动化监测系统进行采集数据的综合管理，所述不同的数据采集系统包括ModBus数据采集系统、PLC数据采集系统、ilon数据采集系统和传感器网络数据采集系统；所述区域数据中心通过部署在前端数据采集层中的数据中转站来获取各类数据并进行分析处理。3.根据权利要求2所述的基于物联网的智慧城市能耗数据挖掘系统，其特征在于，所述物联网感知层通过如下过程实现高可用性的物联网感知：在预设的网络测试平台上进行传感器网络架构冗余部署的仿真测试；在考虑网络传输数据路径选择负载均衡的前提下，优化传感器网络路由协议，将优于原网络路由方案的网络布置应用；在已进行路由与负载均衡优化的传感器网络上，利用无线传感器数据融合技术减少传感器网络内数据传输量，并在仿真测试成功后将之应用于实际网络中；将适用于传感器网络的简单心跳机制嵌入到传感器网络中，实时反馈传感器网络各节点的工作情况。4.根据权利要求1所述的基于物联网的智慧城市能耗数据挖掘系统，其特征在于，所述数据处理层包括区域采集监测调节系统、分布式云处理系统、区域数据采集中转控制系统和数据仓库管理系统，区域采集监测调节系统用于对采集设备以及采集设备所采集的各类数据进行监测调节，分布式云处理系统用于对采集的各类数据提供存储和计算服务，区域数据采集中转控制系统用于对采集中转设备和所采集的中转数据进行监测调节，数据仓库管理系统用于对采集的各类数据进行有效管理。5.根据权利要求4所述的基于物联网的智慧城市能耗数据挖掘系统，其特征在于，还包括数据集成框架，所述数据集成框架包括从底部到顶部依次设置的物理资源池、基础平台层、基础框架层、应用集成层、应用服务层，所述物理资源池用于纳入各类软硬件资源；所述基础平台层用于在虚拟化资源的基础上，建立各种分布式基础；所述基础框架层，至少通过其中间件引擎、规则引擎、数据存取引擎、ETL引擎、协同过滤引擎、数据清洗引擎、数据分析预测引擎来完成技术支撑，并通过系统组件化设计，保证系统的可扩展性、可配置性及可管理性；所述应用集成层用于整合各种应用接口；所述应用服务层在应用集成层的基础上，实现智慧城市能耗数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏利锋，黄志炜，邢立宁，张宇航，郭叔伟，蒋成信，张熙，刘勇，倪晓军，
申请(专利权)人：长沙军民先进技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：