基于时序数据库的智慧电能管理微服务平台研究与设计
这是一篇关于电力数据管理,微服务,gRPC,时序数据库,InfluxDB的论文, 主要内容为电力制度体系的深度变革与智能电网建设的快速发展,使得电力行业业务范围不断扩大、采集点和电力数据不断增多。本研究实地调研了湖北某电力公司目前正在使用的电力信息管理系统,该系统主要存在以下两个方面的问题:一方面,该电力公司管理的电力数据基数大、增长快,导致现有电力信息管理系统时常出现数据读写缓慢、数据库崩溃等问题。另一方面,该电力公司业务需求扩张迅速,业务模块的不断拓展将使得现有电力信息管理系统臃肿不堪,出现了代码繁杂、管理不方便等问题。这样发展下去,甚至可能导致系统瘫痪。故而,灵活拓展电力信息管理系统的业务功能模块、缓解数据库读写压力以提高电力数据分析的有效性显得尤为迫切。针对上述问题,本研究提出搭建一个基于时序数据库的智慧电能管理微服务平台。该平台是因应湖北某电力公司对电力数据管理和业务管理的实际需求而开发的,以满足电力企业对系统信息进行高效数据分析、易维护、易拓展、敏捷开发的要求。本研究主要工作如下:(1)设计并创建了智慧电能管理微服务平台的架构体系。首先,通过对热门的微服务架构进行效果比对分析,本研究最终选择了支持技术异构的g RPC微服务框架。然后,结合湖北某电力公司的业务需求对平台功能模块进行了细致拆分,并完成了服务的注册与发现、服务网关、配置中心、负载均衡策略以及服务通信等基础微服务功能的方案设计与实现。最后,搭建并部署了智慧电能管理微服务平台微服务组件。(2)分析并设计了智慧电能管理微服务平台中的数据存储方式。首先,通过对热门的数据库产品的优劣势进行比对分析,本研究提出了将时序数据库Influx DB、关系数据库My SQL和缓存数据库Redis相结合的方案,使之共同作用于系统数据的存储。其次,先用拉格朗日插值法对传感器采集到的电力时序数据进行处理,再用RLE、Gorilla算法对数据压缩并进行压缩率测试。最后,对各数据库存储进行包括缓存设计、Influx DB存储设计和My SQL表设计在内的相应设计。(3)构建并实现了智慧电能管理微服务平台。首先,根据湖北某电力公司的实际情况,完成了需求分析,对平台进行了总体设计。然后,使用前后端分离方式以基于Vue、Python Flask、Influx DB和g RPC等技术实现了平台各种服务。同时,重点展示了电力数据管理、设备管理、运维管理和站点定位等核心功能。最后,进行了充分的系统功能与性能测试。据项目实际开发与测试情况来看,本研究开发的基于时序数据库的智慧电能管理微服务平台运行平稳。针对目前湖北某电力公司的电力信息管理系统存在的数据库随时面临崩溃、系统功能难以拓展等问题,时序数据库技术可有效减轻数据读写压力,且微服务架构使得平台的后期横向拓展更加灵活高效。总之,基于时序数据库的智慧电能管理微服务平台的研究与设计较好的解决了电力企业信息管理的痛点,有一定的实践意义和应用价值。
智慧云车间系统的设计与实现
这是一篇关于数据采集,时序数据,InfluxDB,HDFS,Kafka的论文, 主要内容为随着科技发展和工业制造业企业的转型升级,许多传统企业在生产数据的采集上的弊端不断显现出来,许多生产数据都是通过人工抄表的方式记录,数据准确性及实时性都无法保证;企业中的其他不同设备也常通过不同的系统进行控制,往往不同系统间的数据无法进行关联。而恰逢制造业升级转型时机,为了使企业转型升级和投入产出效率提升,很多企业尝试将生产过程中的海量数据与专家经验结合而实现智能决策;通过先进的现代通信技术,精确捕捉用户需求,实现资源快速高效响应配置。基于上述背景,受企业委托项目要求,本文设计并实现一个采集、处理钢铁冷轧生产及设备数据,进行云端存储及分析的智慧云车间系统。实现对生产相关指标进行全面深入的价值挖掘。论文的主要工作如下:(1)前期调研。与企业沟通调研系统的整体需求,研究和学习了国内外的生产相关系统的现状和使用技术,确定了项目的技术选型。(2)需求分析。对整体需求进行整理分析,确定系统的详细需求,与企业进行确认。将系统进行模块划分,通过数据流图对系统进行边界确定。通过用例图确定系统的功能,通过用例表格仔细分析各功能关键点。(3)设计与实现。对系统进行整体架构设计,使用Spring boot作为业务代码的框架,使用My Batis作为数据持久化框架。在数据库设计部分,采用关系型数据库My SQL存储系统基本信息及监控视频属性信息,采用时间序列数据库Influx DB对实时生产数据进行存储,通过分布式文件系统HDFS对海量监控视频进行存储。通过Kafka实现实时数据推送、实现数据计算分析及海量的视频存储检索。通过设计时间序列数据库的聚合计算,提高粒度较小时的基于计算因子的聚合计算的性能。最终实现了设备的接入管理、生产数据的监控告警、操作日志记录、生产数据的聚合计算分析、车间及其下属内容管理、监控视频查询及在平板端的人脸录入和员工打卡等功能。(4)系统测试与上线运行。搭建测试环境,设计测试用例测试功能性需求,通过压测工具对主要功能进行性能测试,检测各项指标是否达标。对测试中出现的问题,定位问题原因,并进行修改。最终验收结果符合企业预期。系统在实际上线后,各功能运行平稳,页面数据响应正常,满足企业要求。
基于时序数据库的智慧电能管理微服务平台研究与设计
这是一篇关于电力数据管理,微服务,gRPC,时序数据库,InfluxDB的论文, 主要内容为电力制度体系的深度变革与智能电网建设的快速发展,使得电力行业业务范围不断扩大、采集点和电力数据不断增多。本研究实地调研了湖北某电力公司目前正在使用的电力信息管理系统,该系统主要存在以下两个方面的问题:一方面,该电力公司管理的电力数据基数大、增长快,导致现有电力信息管理系统时常出现数据读写缓慢、数据库崩溃等问题。另一方面,该电力公司业务需求扩张迅速,业务模块的不断拓展将使得现有电力信息管理系统臃肿不堪,出现了代码繁杂、管理不方便等问题。这样发展下去,甚至可能导致系统瘫痪。故而,灵活拓展电力信息管理系统的业务功能模块、缓解数据库读写压力以提高电力数据分析的有效性显得尤为迫切。针对上述问题,本研究提出搭建一个基于时序数据库的智慧电能管理微服务平台。该平台是因应湖北某电力公司对电力数据管理和业务管理的实际需求而开发的,以满足电力企业对系统信息进行高效数据分析、易维护、易拓展、敏捷开发的要求。本研究主要工作如下:(1)设计并创建了智慧电能管理微服务平台的架构体系。首先,通过对热门的微服务架构进行效果比对分析,本研究最终选择了支持技术异构的g RPC微服务框架。然后,结合湖北某电力公司的业务需求对平台功能模块进行了细致拆分,并完成了服务的注册与发现、服务网关、配置中心、负载均衡策略以及服务通信等基础微服务功能的方案设计与实现。最后,搭建并部署了智慧电能管理微服务平台微服务组件。(2)分析并设计了智慧电能管理微服务平台中的数据存储方式。首先,通过对热门的数据库产品的优劣势进行比对分析,本研究提出了将时序数据库Influx DB、关系数据库My SQL和缓存数据库Redis相结合的方案,使之共同作用于系统数据的存储。其次,先用拉格朗日插值法对传感器采集到的电力时序数据进行处理,再用RLE、Gorilla算法对数据压缩并进行压缩率测试。最后,对各数据库存储进行包括缓存设计、Influx DB存储设计和My SQL表设计在内的相应设计。(3)构建并实现了智慧电能管理微服务平台。首先,根据湖北某电力公司的实际情况,完成了需求分析,对平台进行了总体设计。然后,使用前后端分离方式以基于Vue、Python Flask、Influx DB和g RPC等技术实现了平台各种服务。同时,重点展示了电力数据管理、设备管理、运维管理和站点定位等核心功能。最后,进行了充分的系统功能与性能测试。据项目实际开发与测试情况来看,本研究开发的基于时序数据库的智慧电能管理微服务平台运行平稳。针对目前湖北某电力公司的电力信息管理系统存在的数据库随时面临崩溃、系统功能难以拓展等问题,时序数据库技术可有效减轻数据读写压力,且微服务架构使得平台的后期横向拓展更加灵活高效。总之,基于时序数据库的智慧电能管理微服务平台的研究与设计较好的解决了电力企业信息管理的痛点,有一定的实践意义和应用价值。
面向注塑成型过程的时序数据处理与质量预测系统
这是一篇关于MQTT,质量预测,InfluxDB,注塑成型的论文, 主要内容为近年来注塑行业由于广阔的发展前景和庞大的市场需求,在我国得到了飞速发展,占据了我国轻工业的重要地位,成为国民经济的支柱产业之一。但我国的注塑行业与发达国家相比仍然具有很大的差距,存在着低附加值、低技术含量等问题。随着大数据、物联网以及人工智能等信息技术的不断发展,我国提出了智慧工厂和数字化车间的概念,将物联网技术应用于注塑行业中。当前注塑信息化主要是通过新型传感器采集大量的工业数据,由于注塑成型过程产生的时序数据存在着产生频率快、数据量庞大和具有时间顺序的特点,此类系统难以对注塑数据进行高效处理、存储和应用。在注塑智能化方面,如何利用人工智能技术提高注塑生产的效益越来越重要。对于复杂的注塑过程,各种参数调整和扰动的发生都可能造成注塑制品质量缺陷的产生,故快速、有效对注塑制品进行质量缺陷预测,有助于提高产品的质检效率,减少生产故障造成的经济损失。基于以上问题,本文结合注塑成型过程的具体特点以及物联网、大数据等技术,设计并实现了面向注塑成型过程的时序数据处理与质量预测系统,有效地促进了注塑行业的数据共享与交换,在降低注塑成品的次品率,推动注塑行业朝着信息化和智能化发展上具有一定意义。本文研究内容具体如下:(1)研究消息队列遥测传输协议(MQTT)的基本概念及工作原理,基于MQTT协议设计注塑时序数据的传输模块,实现注塑场景下的消息传输的低开销、低宽带占用。同时使用Influx DB时序数据库对MQTT协议传输的时序数据进行高效地存储。(2)针对注塑成型过程产生的庞大工业数据,本文提出使用ECharts搭建时序数据的可视化架构,实现对海量注塑数据的可视化读取、修改和在线监控。(3)结合注塑过程的具体特点,对历史时序数据进行预处理和特征提取,提出基于SMOTE过采样的XGBoost制品质量预测算法实现对注塑成品的质量预测。(4)设计实现基于分布式架构的注塑成型时序数据处理与质量预测平台系统,以Spring Boot框架为基础,结合Nginx、Dubbo和Zookeeper等技术对各模块进行解耦,提高系统的拓展性和稳定性。最后对本文系统进行性能测试,表明了本文设计的面向注塑过程的时序数据处理与质量预测系统具有可实现性与高可靠性,存在一定的实用价值。
智慧云车间系统的设计与实现
这是一篇关于数据采集,时序数据,InfluxDB,HDFS,Kafka的论文, 主要内容为随着科技发展和工业制造业企业的转型升级,许多传统企业在生产数据的采集上的弊端不断显现出来,许多生产数据都是通过人工抄表的方式记录,数据准确性及实时性都无法保证;企业中的其他不同设备也常通过不同的系统进行控制,往往不同系统间的数据无法进行关联。而恰逢制造业升级转型时机,为了使企业转型升级和投入产出效率提升,很多企业尝试将生产过程中的海量数据与专家经验结合而实现智能决策;通过先进的现代通信技术,精确捕捉用户需求,实现资源快速高效响应配置。基于上述背景,受企业委托项目要求,本文设计并实现一个采集、处理钢铁冷轧生产及设备数据,进行云端存储及分析的智慧云车间系统。实现对生产相关指标进行全面深入的价值挖掘。论文的主要工作如下:(1)前期调研。与企业沟通调研系统的整体需求,研究和学习了国内外的生产相关系统的现状和使用技术,确定了项目的技术选型。(2)需求分析。对整体需求进行整理分析,确定系统的详细需求,与企业进行确认。将系统进行模块划分,通过数据流图对系统进行边界确定。通过用例图确定系统的功能,通过用例表格仔细分析各功能关键点。(3)设计与实现。对系统进行整体架构设计,使用Spring boot作为业务代码的框架,使用My Batis作为数据持久化框架。在数据库设计部分,采用关系型数据库My SQL存储系统基本信息及监控视频属性信息,采用时间序列数据库Influx DB对实时生产数据进行存储,通过分布式文件系统HDFS对海量监控视频进行存储。通过Kafka实现实时数据推送、实现数据计算分析及海量的视频存储检索。通过设计时间序列数据库的聚合计算,提高粒度较小时的基于计算因子的聚合计算的性能。最终实现了设备的接入管理、生产数据的监控告警、操作日志记录、生产数据的聚合计算分析、车间及其下属内容管理、监控视频查询及在平板端的人脸录入和员工打卡等功能。(4)系统测试与上线运行。搭建测试环境,设计测试用例测试功能性需求,通过压测工具对主要功能进行性能测试,检测各项指标是否达标。对测试中出现的问题,定位问题原因,并进行修改。最终验收结果符合企业预期。系统在实际上线后,各功能运行平稳,页面数据响应正常,满足企业要求。
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