本發(fā)明屬于信息化技術技術領域，尤其涉及一種基于海量數據的水電生產實時信息處理系統和方法。

背景技術：

隨著信息技術的在廣泛的運用，信息化技術被廣泛應用于各個領域。其中電力領域具有分布廣、網點多、數據量大的特點，因此更為依賴信息化技術以實現精細化管理。其中水電資源作為可再生清潔資源，是我國能源的重要組成部分；隨著電力體制改革的逐步深化，水電企業(yè)面臨的內外環(huán)境正在發(fā)生深刻變化。水力發(fā)電所具有的符合國家能源政策、發(fā)電成本低的競爭優(yōu)勢在當前局勢下，必然要求其提高生產運行過程監(jiān)視管理水平和生產綜合經營能力?，F代水電企業(yè)的生產運行過程管理和生產一般分布在不同的地理區(qū)域。這種空間上的分散性大大增加了水電企業(yè)內部管控的復雜程度。因此，在水電生產運行過程管理中引入基于海量平臺的水電生產實時信息系統，已成為水電企業(yè)發(fā)展的迫切需要。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的水電領域管控復雜的問題，本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種更為有效且高效的基于海量數據的水電生產實時信息處理系統和方法。

為了解決上述問題，本發(fā)明實施例提出了一種基于海量數據的水電生產實時信息處理系統，包括：水電生產實時信息系統、海量歷史/實時數據平臺、采集終端；

其中，所述采集終端連接水電生產生設備和海量歷史/實時數據平臺以將接收到的水電生產生設備的實施例數據發(fā)送到海量歷史/實時數據平臺；

所述海量歷史/實時數據平臺包括數據存儲模塊以對接收到的實時數據進行存儲；

所述水電生產實時信息系統通過UAPI接口連接海量歷史/實時數據平臺；所述水電生產實時信息系統包括：狀態(tài)監(jiān)控模塊、事件報警模塊、趨勢分析模塊、綜合查詢模塊、數據統計分析模塊；其中，

狀態(tài)監(jiān)控模塊用于根據海量歷史/實時數據平臺存儲的實時數據和/或歷史數據進行分析以對水電生產設備的實時狀態(tài)和/或歷史狀態(tài)進行監(jiān)測，并在實時狀態(tài)和/或歷史狀態(tài)超過限值時進行提醒；其中所述監(jiān)測包括發(fā)電量監(jiān)測、設備狀態(tài)監(jiān)測、機組狀態(tài)監(jiān)測、出力狀態(tài)監(jiān)測、功率總和監(jiān)測、設備運行狀態(tài)監(jiān)測、水電廠的水情狀態(tài)監(jiān)測；

事件報警模塊用于對事件跟蹤和管理，以在水電生產設備發(fā)生事故和/或緊急事件時進行報警；其中事件報警可以包括：機組解列、機組狀態(tài)變化、機組非故障停運、廠用電全部/部分失電、主保護動作、數據越限、其它所需緊急信號；

其中事件包括設備側事件和系統側事件；其中設備側事件包括以下的一種：線路和母線的電氣保護報警和跳閘信號，機組、主變電氣保護報警、跳閘信號，機組、主變機械保護動作跳閘信號，重要事件記錄，水工報警；其中系統側事件包括系統運行過程中產生的重要日志信息和異常信息，包括以下的一種：系統服務異常報警，系統硬件異常報警，通訊鏈路異常報警，服務主備切換報警；其中事件都存儲在海量歷史/實時數據平臺；

趨勢分析模塊用于從海量歷史/實時數據平臺中存儲的實時數據和/或歷史數據添加標簽或描述以進行精確查詢和/或模糊查詢；還用于生成實時趨勢和/或歷史趨勢并以圖表形式顯示；

綜合查詢模塊用于根據接收到的查詢條件生成查詢字符串，并從海量歷史/實時數據平臺的實時數據和/或歷史數據中檢索到的數據以圖形化方式顯示；

統計分析模塊用于根據預設的統計條件生成統計報表。

其中，采集終端包括：采集模塊、隔離模塊、傳輸模塊；

所述采集模塊連接水電生產設備以通過標準協議實時接收水電生產設備運行過程中產生的實時數據，并通過UDP協議發(fā)送到隔離模塊；

所述隔離模塊設有兩個單向隔離的數據接口以分別連接所述采集模塊和傳輸模塊，以通過UDP協議從所述采集模塊獲取采集到的實時數據并通過UDP協議發(fā)送到傳輸模塊；

所述傳輸模塊連接所述隔離模塊并連接海量歷史/實時數據平臺，以通過TPC/IP協議將采集到的實時數據發(fā)送到海量歷史/實時數據平臺。

本發(fā)明的上述技術方案的有益效果如下：本發(fā)明實施例提出了一種基于海量數據的水電生產實時信息處理系統和方法，是既實現了隨時隨地采集、存儲生產過程數據和進行生產過程管理，實時發(fā)現生產過程中存在的問題和實時的進行公司級的優(yōu)化和調整生產；又有利于開展水電企業(yè)對下屬電廠生產運行過程工作管理與監(jiān)督工作，為水發(fā)電企業(yè)的專業(yè)管控、設備運行優(yōu)化和生產決策提供了輔助支持。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的系統結構拓撲圖；

圖2為本發(fā)明實施例的功能示意圖；

圖3本發(fā)明實施例的數據流程示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例的邏輯框圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術問題、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

本發(fā)明實施例提出了一種基于海量數據的水電生產實時信息處理系統和方法，其設計邏輯如圖4所示。

如圖1、圖2所示的，其中所述系統包括：水電生產實時信息系統、海量歷史/實時數據平臺、采集終端；

其中，所述采集終端連接水電生產生設備和海量歷史/實時數據平臺以將接收到的水電生產生設備的實施例數據發(fā)送到海量歷史/實時數據平臺；其中采集終端包括：采集模塊、隔離模塊、傳輸模塊。

所述采集模塊連接水電生產設備以通過標準協議實時接收水電生產設備運行過程中產生的實時數據，并通過UDP協議發(fā)送到隔離模塊；

所述隔離模塊設有兩個單向隔離的數據接口以分別連接所述采集模塊和傳輸模塊，以通過UDP協議從所述采集模塊獲取采集到的實時數據并通過UDP協議發(fā)送到傳輸模塊；

所述傳輸模塊連接所述隔離模塊并連接海量歷史/實時數據平臺，以通過TPC/IP協議將采集到的實時數據發(fā)送到海量歷史/實時數據平臺。

所述海量歷史/實時數據平臺包括數據存儲模塊以對接收到的實時數據進行存儲。

所述水電生產實時信息系統通過UAPI接口連接海量歷史/實時數據平臺；所述水電生產實時信息系統包括：狀態(tài)監(jiān)控模塊、事件報警模塊、趨勢分析模塊、綜合查詢模塊、數據統計分析模塊。其中，

(1)狀態(tài)監(jiān)控模塊用于根據海量歷史/實時數據平臺存儲的實時數據和/或歷史數據進行分析以對水電生產設備的實時狀態(tài)和/或歷史狀態(tài)進行監(jiān)測，并在實時狀態(tài)和/或歷史狀態(tài)超過限值時進行提醒；其中所述監(jiān)測包括發(fā)電量監(jiān)測、設備狀態(tài)監(jiān)測、機組狀態(tài)監(jiān)測、出力狀態(tài)監(jiān)測、功率總和監(jiān)測、設備運行狀態(tài)監(jiān)測、水電廠的水情狀態(tài)監(jiān)測。

(2)事件報警模塊用于對事件跟蹤和管理，以在水電生產設備發(fā)生事故和/或緊急事件時進行報警；其中事件報警可以包括：機組解列、機組狀態(tài)變化、機組非故障停運、廠用電全部/部分失電、主保護動作、數據越限、其它所需緊急信號；本發(fā)明實施例中將事件分成若干等級(比如緊急、嚴重、一般)，以表示報警處理時的優(yōu)先級；且事件報警模塊可以通過多種方式進行報警，例如可以通過預定格式的字符串來定義事件報警信息，且可以通過語音、閃爍、自動調頁和請求確認等方式進行報警；

其中事件包括設備側事件和系統側事件；其中設備側事件可以包括以下的一種：線路和母線的電氣保護報警和跳閘信號，機組、主變電氣保護報警、跳閘信號，機組、主變機械保護動作跳閘信號，重要事件記錄(SOE)，水工報警；其中系統側事件包括系統運行過程中產生的重要日志信息和異常信息，可以包括以下的一種：系統服務異常報警，系統硬件異常報警，通訊鏈路異常報警，服務主備切換報警。

其中事件都存儲在海量歷史/實時數據平臺，且能通過以下事件報警查詢方式進行查詢：按事件、按單位、按類別、按等級；這樣就可以調出任意日期的事件進行全部、部分、分類打印。

(3)趨勢分析模塊用于從海量歷史/實時數據平臺中存儲的實時數據和/或歷史數據添加標簽或描述以進行精確查詢和/或模糊查詢；還用于生成實時趨勢和/或歷史趨勢并以圖表形式顯示；其中趨勢分析模塊可以具有以下功能：

①趨勢點定義組態(tài)功能：在一個圖形上可以定義任意多條曲線顯示；

②支持組合方式的二次計算：可以編輯復雜的函數表達式；

③曲線的放大、柱狀圖、餅狀圖等豐富的曲線顯示手段；

④數據導航功能；

⑤對等間隔/非數據的處理功能；

⑥曲線的打印和打印預覽；

⑦平均值、最大值、最小值等統計數據的自動計算；

⑧圖形保存功能。

(4)綜合查詢模塊，用于根據接收到的查詢條件生成查詢字符串，并從海量歷史/實時數據平臺的實時數據和/或歷史數據中檢索到的數據以圖形化方式顯示。

(5)統計分析模塊，用于根據預設的統計條件生成統計報表。具體的可以根據發(fā)電企業(yè)的要求自動生成日、周、月、季、年統計報表，以進行分類、查詢、排序等操作。同時也可以根據用戶輸入的條件，查詢海量歷史/實時數據平臺的實時數據和/或歷史數據以生成任意時刻、任意時間段的統計報表。

水電企業(yè)安全生產日報表包含抽水蓄能、常規(guī)水電、風電機組，且需要針對每一項分別生成不同的報表。所有參數在每一數據點都應有月累計、年累計值。日報表系統中應有表格、曲線、棒形圖等多種形式的表組。日報表系統中應有同比分析功能。日報表中公司下屬單位的數量的增加和減少應該是可行的。日報表中參數變化及增加和減少應該是可行的。所有日報表內有的參數，與月(年)報應一致，并允許有校對修正功能。系統中任一參數值的輸入修改應是唯一一次完成的。

報表包括以下統計內容，但不限與此。

安全生產報表(抽蓄指標)、安全生產報表(抽蓄狀態(tài))、機組計劃檢修及非計劃停運情況統計(要求時間、單位可隨選，每月、季、年及不定時)、電量曲線報表、電量圖(可以是報表內的任一參數)、下屬單位參數比較、下屬單位參數曲線(按下屬單位每單位一條線，每日(每月)一點形成若干條比較曲線)。

各電廠機組運行工況、重要缺陷及處理、重要操作及主要保護自動裝置動作、發(fā)電量、抽水電量、上下庫水位及其變幅、經濟運行參數、領導指示等。各電廠機組和主要輔機設備啟停次數、跳閘次數、累計運行時間、檢修時間、備用時間、非停時間等；各電廠電氣重要開關動作次數和運行時間等(但要將檢修試驗過程中的動作次數扣除)。

如圖3所示的，本發(fā)明實施例的方法包括：

水電生產實時信息系統以UAPI方式與海量歷史/實時數據平臺建立連接以實現數據交互；海量歷史/實時數據平臺與采集終端采用TCP/IP協議建立連接；采集終端與水電生產設備建立連接；

采集終端將水電生產設備的參數發(fā)送到海量歷史/實時數據平臺進行存儲；

水電生產實時信息系統根據海量歷史/實時數據平臺存儲的實時數據和/或歷史數據，以進行狀態(tài)監(jiān)控、事件報警、趨勢分析、綜合查詢、數據統計分析；

其中所述狀態(tài)監(jiān)控包括：根據海量歷史/實時數據平臺存儲的實時數據和/或歷史數據進行分析以對水電生產設備的實時狀態(tài)和/或歷史狀態(tài)進行監(jiān)測，并在實時狀態(tài)和/或歷史狀態(tài)超過限值時進行提醒；其中所述監(jiān)測包括發(fā)電量監(jiān)測、設備狀態(tài)監(jiān)測、機組狀態(tài)監(jiān)測、出力狀態(tài)監(jiān)測、功率總和監(jiān)測、設備運行狀態(tài)監(jiān)測、水電廠的水情狀態(tài)監(jiān)測；

其中所述事件報警包括：對事件跟蹤和管理，以在水電生產設備發(fā)生事故和/或緊急事件時進行報警；其中事件報警包括：機組解列、機組狀態(tài)變化、機組非故障停運、廠用電全部/部分失電、主保護動作、數據越限、其它所需緊急信號；其中事件包括設備側事件和系統側事件；其中設備側事件包括以下的一種：線路和母線的電氣保護報警和跳閘信號，機組、主變電氣保護報警、跳閘信號，機組、主變機械保護動作跳閘信號，重要事件記錄，水工報警；其中系統側事件包括系統運行過程中產生的重要日志信息和異常信息，包括以下的一種：系統服務異常報警，系統硬件異常報警，通訊鏈路異常報警，服務主備切換報警；

其中趨勢分析包括：從海量歷史/實時數據平臺中存儲的實時數據和/或歷史數據添加標簽或描述以進行精確查詢和/或模糊查詢；生成實時趨勢和/或歷史趨勢并以圖表形式顯示；

其中綜合查詢包括：根據接收到的查詢條件生成查詢字符串，并從海量歷史/實時數據平臺的實時數據和/或歷史數據中檢索到的數據以圖形化方式顯示；

其中統計分析包括：根據預設的統計條件生成統計報表。

其中水電生產實時信息系統可以實時查詢水電生產企業(yè)的當前的發(fā)電總出力、上網電量、購網電量、發(fā)電能力、各廠的主要經濟指標等，產生各種生產統計表、主輔機啟停記錄、查詢各廠運行記錄等，目的是在公司實現對各電廠生產運營狀況的在線監(jiān)視，包括對整體運營情況的監(jiān)視和各電廠指標的實時監(jiān)視，便于本部掌握下屬電廠生產運行實時情況，提出指導意見。跟蹤下屬電廠生產運營中發(fā)生的生產事故和有較大影響的緊急事件，掌握情況并提出指導意見。同時基于實時及管理綜合信息的挖掘和分析，對系統運行進行預警。

如圖1所示，一種基于海量平臺的水電生產實時系統，包括應用服務器、海量平臺數據服務器、采集裝置、隔離裝置、傳輸裝置；其中，應用服務器可以實現業(yè)務數據與海量平臺服務器實時數據交換、實現水電生產實時系統綜合業(yè)務功能綜合應用。海量平臺數據服務器包括：海量平臺實時服務器、歷史數據存儲裝置。其中海量平臺實時服務器實時展示接收到的下屬電廠上傳的標準生產過程實時數據，歷史數據存儲裝置存儲海量平臺接收到的實時數據。數據采集及傳輸包括：采集裝置、隔離裝置、傳輸裝置、其中，采集裝置為采集各電廠生產過程實時/歷史信息的設備，與各電廠數據源對外裝置連接，起到采集各電廠離散業(yè)務系統的實時/歷史數據的作用；隔離裝置分別與采集裝置、傳輸裝置連接，通過隔離裝置接收從采集裝置采集到的實時數據、向傳輸裝置發(fā)送獲取的數據信息；數據傳輸裝置包括接收及傳輸設備和臨時存儲處理器，其中接收及傳輸設備一端與隔離裝置連接，獲取實時數據，一端與海陵平臺連接向上傳輸數據，臨時存儲設備根據用戶設置數據臨時存儲時間存儲當網絡條件產生中斷時的實時數據；數據傳輸裝置包括網卡、有線數據接口和微處理器，其中微處理器可以將通過網卡或有限數據接口處從隔離裝置獲取的實時數據轉化為標準數據信息后傳輸至海量實時/歷史管理平臺。

圖2所示，分水電生產實時信息系統包括綜合監(jiān)視、事件報警、趨勢分析、綜合查詢、統計分析功能模塊。綜合監(jiān)視模塊可以實現對發(fā)電企業(yè)下屬實時信息監(jiān)視功能，對電廠生產運行信息(包括實時信息和非實時信息)進行監(jiān)視，直觀地了解整個電廠當前的生產運行情況。主要包括發(fā)電量監(jiān)視、設備狀態(tài)監(jiān)視、機組狀態(tài)和出力監(jiān)視、功率總和、電廠主要運行參數監(jiān)視，以及水電廠的水情信息監(jiān)視等。正常情況下，可對電廠機電及其輔助設備、水庫流域的實時運行狀況進行監(jiān)視，對設備的運行參數進行查詢?？杀O(jiān)視電氣一次接線圖，廠用電系統圖，及其它要求的在線監(jiān)測系統圖等。監(jiān)視方式可以采用列表、曲線、圖形等多種方式表現，可以設置數據限值，當數據超過限值時，相應的實時數據會高亮和閃爍，提醒管理人員或運行人員。

事件報警模塊可以實現對事件跟蹤與管理功能應對事件/報警進行定義和設置，在電廠發(fā)生事故和緊急事件時，能迅速報警提示；同時，提供醒目(如畫面閃動、音響提示)的方式顯示系統的各類事件，同時通過短信平臺向相關人員發(fā)送報警信息。水電生產實時信息系統事件報警模塊實現的功能，包括：報警定義、實時事件報警、事件報警的存儲、查詢和打印。

(1)、報警模型定義系統提供報警模型定義功能，即依據事件具體的業(yè)務類型，對其各種屬性進行定義。系統提供的主要事件報警類型分為：機組解列、機組狀態(tài)變化、機組非故障停運、廠用電全部/部分失電、主保護動作、數據越限、其它所需緊急信號系統將事件分成若干等級(比如緊急、嚴重、一般)，以表示報警處理時的優(yōu)先級。系統可對要報警的事件定制其輸出的具體表現形式，通過格式化字符串定義報警信息事件。報警響應方式定義可以包括語音、閃爍、自動調頁和請求確認等。

(2)、電廠側事件服務器中存儲的事件，包括線路、母線電氣保護報警、跳閘信號，機組、主變電氣保護報警、跳閘信號，機組、主變機械保護動作跳閘信號，重要SOE，水工報警等應及時打包上送新源公司總部。

(3)、系統事件報警系統事件主要包括系統運行過程中，產生的重要日志信息和異常信息。

1)系統服務異常報警。

2)系統硬件異常報警。

3)通訊鏈路異常報警。

4)服務主備切換報警。

(4)、事件報警的存儲、查詢和打印。

1)事件報警采用以下存貯方式。

2)所有事件均保存至海量平臺歷史庫。事件在線保存和查詢時間大于5年，

3)系統支持以下事件報警查詢方式：按時間、按單位、按類別、按等級。4)系統支持以下事件報警打印方式，歷史事件打?。嚎烧{出任意日期的事件進行全部、部分或分類打印。

趨勢分析模塊從海量歷史實時/歷史庫獲取實時及歷史數據，可以根據標簽號、標簽描述等進行精確查詢(或模糊查詢)，實現方便快捷的參數趨勢調用。還具有數據的歷史回放、參數曲線生成比較、多種趨勢顯示方式等功能。支持實時趨勢和歷史趨勢切換。趨勢分析在支持趨勢(曲線、柱狀圖、餅狀圖)展示的基礎上還提供以下功能：

1)趨勢點定義組態(tài)功能：在一個圖形上可以定義任意多條曲線顯示；

2)支持組合方式的二次計算：可以編輯復雜的函數表達式；

3)曲線的放大、柱狀圖、餅狀圖等豐富的曲線顯示手段；

4)數據導航功能；

5)對等間隔/非數據的處理功能；

6)曲線的打印和打印預覽；

7)平均值、最大值、最小值等統計數據的自動計算；

8)圖形保存功能。

綜合查詢模塊按照不同的查詢條件(業(yè)務、時間、電廠、類別)等從海量平臺實時/歷史庫調用所需的實時/歷史數據，所查詢出的數據可按照圖形化的展示方式(柱狀圖、餅狀圖、曲線圖)進行按需的可視化展示，同時可以按照需要進行導出和打印。

統計分析模塊按照發(fā)電企業(yè)的要求，提供各種自動日、周、月、季、年統計報表?？煞奖氵M行分類、查詢、排序等操作。并可指定5年內任意時間段、任意時間間隔，對報表數據進行趨勢曲線的查詢顯示。能夠對同類型機組(包括不同電廠)的報表數據進行排序比對。

公司安全生產日報表包含抽水蓄能、常規(guī)水電、風電機組，要分開做表。所有參數在每一數據點都應有月累計、年累計值。日報表系統中應有表格、曲線、棒形圖等多種形式的表組。日報表系統中應有同比分析功能。日報表中公司下屬單位的數量的增加和減少應該是可行的。日報表中參數變化及增加和減少應該是可行的。所有日報表內有的參數，與月(年)報應一致，并允許有校對修正功能。系統中任一參數值的輸入修改應是唯一一次完成的。

報表包括以下統計內容，但不限與此。

安全生產報表(抽蓄指標)、安全生產報表(抽蓄狀態(tài))、機組計劃檢修及非計劃停運情況統計(要求時間、單位可隨選，每月、季、年及不定時)、電量曲線報表、電量圖(可以是報表內的任一參數)、下屬單位參數比較、下屬單位參數曲線(按下屬單位每單位一條線，每日(每月)一點形成若干條比較曲線).

各電廠機組運行工況、重要缺陷及處理、重要操作及主要保護自動裝置動作、發(fā)電量、抽水電量、上下庫水位及其變幅、經濟運行參數、領導指示等。各電廠機組和主要輔機設備啟停次數、跳閘次數、累計運行時間、檢修時間、備用時間、非停時間等；各電廠電氣重要開關動作次數和運行時間等(但要將檢修試驗過程中的動作次數扣除)。

圖3所示為本發(fā)明專利所需生產實時過程數據采集、上傳、存儲、應用流程。如圖所示，水電生產實時信息系統以UAPI方式與所述的海量平臺數據服務器實現實時數據交互；所述的海量平臺數據服務器有兩個通訊接口，一端以UAPI方式與同在管理信息內所述的水電生產實時信息系統連接實現實時數據交互，另一端已TCP/IP的方式與水電集團下屬的傳輸裝置連接接收上傳的實時數據；所述傳輸裝置有兩個通訊接口，一端以TCP/IP方式與發(fā)電集團本部所述的海量數據平臺連接上傳數據，另一端與隔離裝置UDP方式與隔離裝置連接接收數據；所述的隔離裝置有兩個單向隔離的通訊接口，一端與采集裝置以UDP方式連接獲取實時數據，另一端以UDP方式向傳輸裝置連接發(fā)送接收到數據；所謂的采集裝置有兩個通訊接口，一端以標準的規(guī)約協議如：(104、OPC、EDNA、61850、101、ODBC)與電廠數據源服務器連接采集電廠生產運行過程中產生的實時數據，另一端通過UDP協議與所述的隔離裝置連接發(fā)送采集到的數據。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。