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1、彩虹智慧物联网云平台-技术白皮书彩虹智慧物联网云平台技术白皮书2019年3月1日北京彩虹智慧物联网科技发展公司目 录第1章 概述51.1 云平台概述51.2 目标61.2.1 人工智能平台61.2.2 大数据平台71.2.3 物联网应用平台71.2.4 组态二次开发平台81.2.5 知识交易平台91.3 技术路线101.4 设计原则101.5 性能参数101.5.1 实时数据库参数101.5.2 大数据参数101.6 主要应用111.7 平台优势11第2章 体系架构152.1 智慧体系架构152.1.1 数据152.1.2 信息162.1.3 知识172.1.4 智能212.1.5 数据、信息
2、、知识、智能相互关系272.1.6 知识图谱27第3章 智慧解决方案283.1 知识表示解决方案283.2 知识获取解决方案303.2.1 陈述性知识获取303.2.2 程序性知识获取463.2.3 机器学习493.3 知识应用解决方案503.3.1 商业智能解决方案503.3.2 专家系统解决方案613.3.3 智能预测653.3.4 智慧管理解决方案65第4章 智慧大数据解决方案684.1 彩虹持久记忆方案684.1.1 彩虹ORM694.1.2 NoSql解决方案694.1.3 数据预处理解决方案704.1.4 分布式云计算方案704.2 彩虹瞬时记忆方案714.2.1 知识缓存714.
3、2.2 感知映射714.2.3 事实数据缓存724.2.4 实时任务724.2.5 数据遗忘72第5章 智慧物联网解决方案735.1 体系架构755.2 通信方案765.2.1 Dtu配置785.2.2 Opc数采配置785.2.3 Rtu配置805.2.4 Rtu数采服务805.2.5 Modbus协议配置815.2.6 控制命令815.3 实时监控825.3.1 设备监控825.3.2 工艺监控845.3.3 通信监控875.4 实时报警解决方案875.4.1 设备告警定义885.4.2 告警生成与推送885.4.3 机构、区域告警定义895.4.4 告警处理登记895.4.5 告警归档9
4、05.4.6 告警回播905.4.7 告警分析915.5 数据增值解决方案925.5.1 量程修正解决方案925.5.2 极大均值解决方案925.5.3 软积分器解决方案925.5.4 软微分器945.5.5 区间量计算解决方案955.5.6 高级实时量解决方案965.5.7 脚本编程解决方案975.5.8 算法插件解决方案975.6 数据管理1025.6.1 设备管理1025.6.2 数据模拟1035.6.3 实时数据模拟1045.6.4 数据查询1055.6.5 极值查询1065.6.6 实时值查询1065.7 数据应用1075.7.1 统计分析1075.7.2 专家系统1085.7.3
5、预测决策108第1章 概述1.1 云平台概述 彩虹智慧物联网云平台是一款采用大数据,人工智能 等先进技术，基于软件即服务(SAAS)理念， 依托公有云资源的免费工业物联网服务平台。 云平台拥有智慧物联、商业智能、专家系统、智慧管理、预测决策等智慧子系统。云平台提供了智慧能源 、 智慧物联 、数字化油库三个应用样例。 云平台构建了完整的知识图谱解决方案，建立了基于知识表示、知识获取、知识应用的智慧解决方案。 平台具备数据采集、远程控制、实时监控、数据增值、数据分析等物联网核心功能，平台具备强大的用户组态功能 ，是一款Web组态软件 。 通过简单的配置，就可以实现您个性化的应用。平台是一个知识共享
6、和集成管理平台，平台可以从云平台的物联网应用中，不断的学习，获取行业知识， 从而形成行业知识库。 云平台建立了基于AI的对象实时数据库。实时数据库具备丰富数据采集方式。通过modbus协议支持串口信号的获取；通过opc方式获取自动化系统中的设备信息；通过rtsp协议获取视屏音频信号； 支持mqtt、rtu、dtu等多种通讯方式。实时数据库支持1000万级别以上的设备同时在线，支持毫秒级别的设备通信，数据监控与报警，能充分的保证监控的实时性；实时数据库采用Nosql技术，支持秒级数据归档，支持长达50年的数据连续存储。 云平台实时监测采用SingalR、canvas、svg、html5技术路线，
7、不需要安装flash等第三方插件。具备设备监控组态、工艺监控组态、驾驶舱组态等监控组态工具，拥有实时文本、实时表格、实时曲线、仪表盘、图表、管道泵阀等行业监控图元；平台提供了丰富的实时监控组态样例，您只需要通过简单的配置，就可以配置个性化的实时监控画面。 云平台已经内置了物联网行业通用的微分、积分、极值、方差等数据增值模型，同时支持脚本编程和第三方算法插件，具备强大的数据增值能力和业务规则集成能力；云平台提供了商业智能数据可视化工具，提供了专家系统、智能预测、智慧管理等数据智能应用工具。彩虹智慧物联网云平台不仅仅只是监控报警管理平台，同时通过知识获取和知识应用解决方案，能快速高效配置您所需要的
8、个性化的管理和决策功能。1.2 目标1.2.1 人工智能平台彩虹智慧物联网云平台首先是一个人工智能平台。人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学；人工智能是一门关于知识的科学，解决知识如何表示、知识如何获取、知识如何应用。智慧物联网已经建立了特征、概念、信息命题、规则、规范、算法、命令、梯形图等知识表示方案；建立了脚本编程、自动编程、开发者平台、机器学习等知识获取解决方案；建立了商业智能、专家系统、智能预测等通用知识应用工具。通过人工智能平台的建立，从而使平台具备感知认识、学习、推理、思考、规划等人类智能形式；人工智能最核心部分是知识的获取
9、，彩虹智慧物联网云平台支持系统内置、用户组态、机器学习三种方式，来支持知识获取。智慧物联网已经内置了大量行业特征、概念、标准等陈述性知识；内置了数量统计、物联网区间量模型、能源管理模型等程序性知识。随着智慧物联网应用的发展，大量的知识来源于用户组态，并在云平台的统一管理下，形成细分行业知识应用解决方案。人工智能平台是彩虹智慧物联网云平台的内核和基石，也是智慧物联网核心技术的体现和价值所在。1.2.2 大数据平台采用彩虹智慧物联网云平台大数据平台包括彩虹实时数据库和彩虹大数据两部分。大数据平台是为人工智能平台提供强大的计算和数据管理能力，能对感知到的实时信息，进行实时感知认知，并作出实时的响应；
10、对用户的统计、分析、诊断等操作快速给出相应的信息，从而使智慧物联网具备强大的记忆、运算能力，能对外部反应作出敏捷的相应。大数据平台综合运用模糊记忆、Nosql、多级高速缓存、预计算、分布式云计算等技术手段；通过Nosql技术手段，实现提升平台的记忆能力，提升所感知到信息的记忆密度，做到历历在目，过目不忘的目的；通过模糊记忆，来提高记忆数据的质量；通过多级缓存来加快数据和信息的检索速度；通过预计算，以空间换时间来提高大计算量信息的即时相应速度；通过分布式云计算来提升云平台的计算能力。1.2.3 物联网应用平台物联网应用是一个在互联网上实现物与物、物与人相连的应用。物联网平台则是一个可以同时运行多
11、个物联网应用的软件系统；物联网云平台则是部署在云端的物联网平台。彩虹智慧物联网软件系统可以部署在云端，同时也可以应客户的要求，进行本地部署；彩虹智慧物联网云平台在在彩虹人工智能和彩虹大数据平台的支持下，建立的面向物联网应用的软件系统，物联网云平台的建设目标是建立物联网应用的数据采集、实时监控、实时报警、数据增值、数据峰项应用等通用基础功能，然后平台用户通过组态、二次开发等，快速部署物联网应用；物联网云平台依托大数据平台，建立了对象实时数据库，提供实时设备映射、实时任务调度、和历史数据库三大功能；彩虹智慧物联网云平台提供了opc、modbus、rtsp等基础的数据采集功能、支持dtu、rtu、m
12、qtt等通信协议，能够实时感知智能数字设备的各种实时指标信息，获取智能多媒体设备的视频音频信息； 彩虹智慧物联网云平台提供了工艺流程监控、设备实时监控、驾驶舱监控、视频监控等多种实时监控方式；智慧物联云平台提供报警定义、实时报警、通信监控等报警管理工具；智慧物联网建立极值、均值、实时值到区间值的数理统计模型，满足大部分物联网对数据增值的要求；智慧物联网提供历史数据查阅、历史曲线、统计报表、同比、环比分析等数据可视化功能；物联网可以应用到数字化城市、智能制造、智慧能源、数字化家庭等很多的领域和行业；不同的行业和不同的用户的物联网应用都有个性化的要求；云平台虽然也提供了大量的行业应用案例，可以直接
13、应用。但不同的应用，还是有不同的设备类型、不同的设备有不同的指标、监控画面更是千差万别；同时，不同的应用有不同的管理指标，因此，云平台不应该，也不可能完全直接满足所有用户的需求；为了解决这个问题，彩虹智慧物联网云平台提供了Web组态解决方案；用户注意通过配置、辅以少量的编程，来实行用户的个性化需求；云平台通过了通信组态、协议组态、设备组态、监控组态、报警组态、数据增值组态、脚本编程、二次开发SDK、数据应用组态等丰富的组态工具；用户和实施人员在不需要或少量培训的情况下，就可以根据自己应用的特点，通过组态工具，来实行自己个性化的应用。1.2.4 组态二次开发平台彩虹智慧物联网云平台的核心是提供一
14、个人工智能的知识管理框架，并且内置基于人工智能的商业智能、专家系统、智慧预测等通用的知识应用解决方案。平台是一个应用平台，人工智能平台虽然内置了知识表示、知识获取、知识应用的解决方案，其中的知识表示和知识应用。但人工智能平台本身并不拥有知识，或者说只拥有元知识，即关于知识的知识。智慧物联网是一个基于人工智能的应用平台，虽然其中的知识表示解决方案、知识应用解决方案可以满足大部分应用的需要。平台需要获取不同行业的行业知识，加以应用才能形成行业应用。平台虽然提供了系统内置、脚本编程、机器学习等知识获取手段，通过这些手段，云平台可以快捷简单的获取行业知识。行业知识最难表示的是程序性知识，包括推理知识和
15、行为知识，这部分知识往往由于复杂程度高，难以通过组态配置，而是需要通过编程的方式来获取。因此，彩虹智慧物联网云平台建立多层次的开发平台。智慧物联网负责云平台核心层和平台公共功能的开发，而具体的行业应用开发，通过建立二次开发平台的方式，支持第三方和用户自己进行开发。云平台通过组态和二次开发，随着平台项目的实施，平台将积累越来越多的知识。在云平台供应商的统一管理和协调下，迅速的形成各种行业应用。1.2.5 知识交易平台彩虹智慧物联网云平台是一个具备知识学习能力的新型应用平台。云平台开发商在开发应用时，已经内置了人工智能的元数据知识、物联网应用领域大部分的功能知识、如modbus通信协议、极值均值数理统计模型知识、区间量统计模型知识、马尔科夫链等预测模型知识等，以及能源管理、石油计量方面的行业知识。彩虹智慧物联网云平台在刚刚推出的时候，拥有的知识还是非常有限的，更多的知识则来源于云平台的广大用户。云平台已经建立一套客户知识共享机制；在充分保证用
