城市生命线实时监测物联网应用示范工程数据库设计书

城市生命线实时监测物联网 应用 示范工程 数据库设计 北京时代凌宇科技股份有限公司和首都信息发展股份有限公司联合体 第 1 页共 192 页 城市生命线实时监测物联网应用示范工程数据库设计 书 写目的与范围 目的： 本文档的目的是说明城市生命线实时监测物联网示范工程市级平台的数据库设计，包括系统体系结构和系统功能，为系统软件编程和系统维护提供基础。本文档是城市生命线实时监测物联网应用示范工程市级平台系统详细 设计的组成部分，此文档用途是：明确数据库的表名、字段名等数据信息，用来指导后期前台及数据库后台开发的规范文档。 范围： 本文档范围是对城市生命线实时监测物联网示范工程市级平台的数据库设计说明。主要包括：设计规范、数据字典、数据实体关系、表清单、表详细信息等。 期读者 本文档的预期读者为系统设计人员、软件开发人员、软件测试人员和项目评审人员。 档保密性及私密性 本文档为 北京市市政市容管理委员会 内部机密文档 ，未经许可，不得外传 。 目背景 城市生命线是指城市排水、供水、供气、供电、供热、交通、通讯等基础设施系统。这些系统是维持现代城市生产、生活的基础，随着城市居民生活条件、文化与信息需求的不断提高以及城市经济的快速发展 , 促使对城市生命线系统的需求与依赖性越来越高。实时监测城市生命线的生命体征的健康状况，保障城市的安全平稳运行、保证城市居民的正常生产生活、支撑领导决策都起到非常关键的作用。 城市生命线实时监测物联网 应用 示范工程 数据库设计 北京时代凌宇科技股份有限公司和首都信息发展股份有限公司联合体 第 2 页共 192 页 北京作为国家的政治中心、具有国际影响力的经济中心、传统与现代融合发展的文化中心，在按照“国际化、现代化、精品化”发展理念，把北京建设成为和谐宜居的世界城市 ，做好“四个服务”，高端服务业发展，“人文北京、科技北京、绿色北京”和社会和谐的进程中，坚持高标准的要求，不断提高城市管理工作能力和水平尤为重要。有效地实时监测城市生命线的生命体征，获得各项有效数据和指标，对于保障城市运行安全，对于指导城市规划、建设和发展有着重要的意义。特别是在应对突发事件时，提供基础运行数据和高峰时运行数据可为领导决策提供基础参考。 由于信息采集的及时性、准确性、完整性不高，信息展示形式不形象、不直观、不易被理解，城市生命线日常运行信息沟通传递水平不高，导致城市生命线日常运行协调难度大， 城市生命线安全运行和应急管理的指挥协调难度大，降低了领导决策的准确性、科学性。而且，目前城市生命线行业运行分管部门多、协调头绪多、相互干扰大、隐患排查难的问题仍然存在。因此，需要在北京市市政市容委前期开拓性建设城市运行管理新思路的基础上，进一步完善城市运行管理的机制，本期项目重在完善城市生命线日常运行指挥协调机制及配套信息共享机制，统一协调城市生命线日常运行和应急指挥中面临的问题。 应用物联网技术，以水、电、气、热为监测对象，在“北京市城市运行监测信息平台”的原有系统基础上，进一步丰富底层基础数据完善数据智 能处理和展示界面，建设城市生命线实时监测物联网示范工程，全面监管北京市城市生命线各生命体征，保证城市安全运行、提高应急突发事件的预警、处理能力和水平。 联网发展领导批示要求 2009 年以来， “ 物联网 ” 技术与应用在国内外引起广泛关注，市委书记刘淇、市长郭金龙等市领导对此高度重视，专程对本市物联网技术应用情况进行调研，听取有关情况汇报，并作出重要批示，要发展物联网产业，带动中关村科技产业发展，并优先从城市安全运行、应急管理做起。 城市生命线实时监测物联网 应用 示范工程 数据库设计 北京时代凌宇科技股份有限公司和首都信息发展股份有限公司联合体 第 3 页共 192 页 为落实市领导批示精神，市发改委会同市应急办、市经信委等部门，起草关于加快推进本 市物联网产业发展和示范应用有关事项的意见（市发改文 2010 113 号）并上报市政府。吉林常务副市长就此作出批示：物联网产业的发展问题由经信委系统研究，首先在城市应急和管理中应用，由应急办牵头。 5 月 4 日，吉林常务副市长再次批示：请应急办牵头商发改委、经信委就推进这项工作进行研究并提出意见。 感知北京”物联网应用技术框架明确要求 按照国家发展物联网和本市 “ 感知北京 ” 示范建设的有关要求 , 为推动 “ 感知北京 ” 示范建设，深化本市物联网应用，带动物联网产业发展，提升政务和公共服务管理水平，制定了关于在政务和公共 服务领域开展物联网应用的指导意见，政务和公共服务领域开展物联网应用框架以标准规范体系、信息安全体系为保障，分为感知、网络、支撑、应用四层。 政务和公共服务领域物联网应用技术框架 感知层是利用射频识别读写器、传感器、卫星定位终端、图像采集设备等，对目标对象进行实时感知，及时获取各类感知信息；网络层是利用电子城市生命线实时监测物联网 应用 示范工程 数据库设计 北京时代凌宇科技股份有限公司和首都信息发展股份有限公司联合体 第 4 页共 192 页 政务网络、政务物联数据专网、无线宽带专网、移动公网和互联网等网络，保障各类感知信息安全可靠传输；支撑层是依托物联网应用支撑平台，实现各类重要管理对象、感知设备的统一编码和统筹管理，实现各类感知信息的及 时共享和有效整合；应用层是根据政务和公共服务领域的业务需求，对及时掌握的各类感知信息进行综合加工和智能分析，为政府、企业和个人提供更加精细化、智能化的服务。 市安全运行和应急管理物联网应用的明确要求 按照市领导批示和要求，全市政务物联网应用建设以城市安全运行和应急管理为突破口开展，并带动全市政务物联网应用和产业发展。 城市安全运行和应急管理领域物联网总体框架 城市安全运行和应急管理物联网应用将按照 “1+1+N” 框架开展，第一个“1” 是指市应急指挥平台，第二个 “1” 是指市物联网应用支撑平台， “N” 是指各部门（区县）应急物联网应用。市应急指挥平台通过市物联网应用支撑平台，汇聚接入各部门（区县）应急物联网应用的物联信息，对全市城市安全运行和应急进行全过程常态化管理，实现 “ 管得住、上得来，看得见、能整合 ” 。 城市生命线实时监测物联网 应用 示范工程 数据库设计 北京时代凌宇科技股份有限公司和首都信息发展股份有限公司联合体 第 5 页共 192 页 （ 1） 市应急指挥平台 通过对已有系统的技术升级改造，进一步提高信息感知能力、提升应急处置水平，为市领导提供全市城市安全运行和应急管理物联网综合信息服务。 （ 2） 市物 联网应用支撑平台 主要包括编码赋码服务、物联基础信息服务，以及物联信息的目录、交换、接入、整合和共享展示服务等，基于云计算技术全市统筹建设，是全市统一的政务领域物联网应用基础设施。一是通过政务外网，接入、汇集、整合全市城市安全运行和应急管理物联信息，为市应急指挥平台服务；二是利用物联共享信息库，为市属专项指挥部、区县应急办和相关单位提供共享服务。 （ 3） 各部门（区县）应急物联网应用 市 各部门根据行使职能需要，为实施精细化、实时化、系统化的监控与管理而建设的具体应急物联网应用系统，重点关注风险源、救援物资、救 援设备、救援队伍等基本信息。 城市生命线实时监测物联网系统市级平台的建设，是基于 “1+1+N” 的系统架构进行的，如下图所示： 城市生命线实时监测物联网 应用 示范工程 数据库设计 北京时代凌宇科技股份有限公司和首都信息发展股份有限公司联合体 第 6 页共 192 页 城市生命线实时监测物联网系统 的定位 设目标 通过 “城市生命线 ”实时监测物联网示范工程建设，具体实现以下四大目标： 提升政府对生命线运行整体态势的掌握水平。通过对城市生命线的计划、调度、存量等运行信息进行实时、准确地采集和整合分析，为相关职能部门和市领导及时准确掌握城市生命线整体运行情况提供有效服务，进一步提升政府对生命线运行整体态势的掌握水平。 提升相关职能部门对生命线设施的监管水平。通过集成共享示范企业的生命线设施实时运行数 据，提升相关职能部门对生命线设施的监管水平。 提升城市生命线突发事件的应急反应能力和应急处置水平。通过建设应急指挥、辅助决策等功能，进一步提升城市生命线突发事件的应急反应能力和应急处置水平。 城 市 公 共 设 施 事 故 应 急 管 理 平 台政 务 物 联 网 应 用 支 撑 平 台决 策 信 息 服 务 系 统交 通安 全防 汛抗 旱有 线 指 挥调 度 系 统无 线 指 挥通 信 系 统图 像 监 控系 统计 算 机 网 络应 用 系 统视 频 会 议系 统移 动 指 挥通 信 系 统应 急 管 理 物 联网 应 用 系 统市 应 急 指 挥 平 台物 联 信 息 共 享 展 示 服 务物 联 信 息 接 入 服 务 物 联 信 息 整 合 服 务城 市 运 行 管 理突 发 事 件 应 急 处 置应 急 信 息 管 理应 急 演 练生 产安 全危 险 源救 援 物 资救 援 设 备救 援 队 伍图 像 信 息城 市 运 行监 测 系 统地 下 管 线管 理 系 统供 热 管 理系 统垃 圾 渣 土管 理 系 统扫 雪 铲 冰供 热 供 气市 容 环 境城 市 照 明东城西城延庆应 急 物 联 主 题 共 享 数 据 库编 码 赋 码 服 务 物 联 信 息 目 录 服 务 物 联 信 息 交 换 服 务 物 联 信 息 空 间 服 务共 享 信 息 库1 1 N 城市生命线 城市生命线实时监测物联网 应用 示范工程 数据库设计 北京时代凌宇科技股份有限公司和首都信息发展股份有限公司联合体 第 7 页共 192 页 提升生命线相关企业的精细化、智能化的运行监控和安全管理水平。以城市生命线相关 5 大行业的风险（运行监测点以及安全关注点）统计和风险预测为出发点，提升生命线相关企业的精细化、智能化的运行监控和安全管理水平。在 5 大行业推广应用物联网，促进生命线领域的物联网产业发展。 计依据（参考资料） 北京市城市生命线实时监测物联网应用示范工程初步设计及概算 关于批准城市生命线实时监测物联网应用示范工程项目建议书（代可行性研究报告）的函京发改 20111886 号； 北京市城市安全运行和应急管理领域物联网应用建设总体方案（京政办 201114 号）； 关于加快推进本市物联网产业发展和示范应用有关事项的意见市发改文 2010113 号； 关于在政务和公共服务领域开展物联网应用的指导意见； 管理对象和感知设备编码规范（试行）； 物联基础信息规范（试行）； 物联信息元数据规范（试 行）； 物联信息接入规范（试行）。 国家信息化领导小组关于我国电子政务建设指导意见（中办发200217 号）； 国家电子政务工程建设项目管理暂行办法（ 55 号令）； 北京市党政机关网络与信息系统安全定级指南（试行）； 北京市信息化工作领导小组关于加强信息安全保障工作的实施意见京办发 20043 号； 北京市电子政务建设管理办法（试行）经信息办发 200439 号； 北京市电子政务总体技术框架； 北京市政务与公共服务信息化工程建设管理办法市政府第 67 号令。 计算机软件需求说明 编制指南（ 城市生命线实时监测物联网 应用 示范工程 数据库设计 北京时代凌宇科技股份有限公司和首都信息发展股份有限公司联合体 第 8 页共 192 页 中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例； 计算机软件产品开发文件编制指南（ 8567 计算机信息系统安全保护等级划分准则（ 17859 信息技术 安全技术 信息技术安全性评估准则（ 18336 城市生命线实时监测物联网示范工程市级平台需求规格说明书 城市生命线实时监测物联网示范工程市级平台概要设计 城市生命线实时监测物联网示范工程市级平台详细 设计 2 设计思路 计原则 （ 1）以推广示范为出发点 应充分利用现有网络、硬件设施和系统软件等建设资源，此次示范不仅要实现创新技术的无障碍演练，同时应为下一步全市推广打下基础。 （ 2）以系统应用建设为目的 紧紧围绕系统应用建设的目标，充分分析用户需求，设计出稳定高效的应用系统。 （ 3）可持续发展原则 在详细设计中按照可持续性发展的原则，采用正确的策略、适当的技术和有效的措施确保系统的可伸缩性。 （ 4）遵循标准，系统兼容性原则。 应充分考虑系统兼容性，遵循标准，包括与采集器通信、运行环境等，为大范围推广奠定基础。 （ 5）可控制性原则。 在设 计时考虑核心设计的可控制性，谨防被较轻易复制。 （ 6）统一性原则 本次示范工程的目的是实现对全市接入平台的电梯按照统一性原则进行分级监测管理，以及与市物联网支撑平台的纵向连接，这样一个物理上分散的系统，必须坚持统一性原则。这种统一性表现在： 城市生命线实时监测物联网 应用 示范工程 数据库设计 北京时代凌宇科技股份有限公司和首都信息发展股份有限公司联合体 第 9 页共 192 页 统一规范 统一标准 统一接口 统一的体系结构 消息表示的一致性 应用层信息交换协议的一致性 整合后数据格式的一致性 束条件 本平台软件能够支撑的监测点数和接入的数据受硬件环境的限制，如服务器配置和数量，以及网络环境等。 体技术路线 系统将基于 体系架构搭建，通过服务总线，将所开发的系统功能紧密结合起来，服务之间采取低耦合设计，从而为系统未来的升级和扩展提供极大的灵活性。同时，基于 架构设计，也为顺利整合现有系统提供了技术解决方案。 城市生命线实时监测物联网系统市级平台主要为业务处理应用，需要分布式部署，多用户访问，根据应用特点，采用 B/S 结构，用 言开发；至于外部接口部分需要根据实际对接需要提供相应服务，接口设计上需要支持务、前置机数据库、文件导入导出、地址访问等方式。由于该平台面向大数量量处理，数据库方面 首选 据库。 件运行环境 服务器：浪潮 作系统： 008 用服务器： 据库： 市生命线实时监测物联网 应用 示范工程 数据库设计 北京时代凌宇科技股份有限公司和首都信息发展股份有限公司联合体 第 10 页共 192 页 网络环境：市市政市容委内部网 3 系统详细设计 统架构图 行 业 子 系 统行 业 子 系 统市 级 平 台市 级 平 台行 业 子 系 统政 务 网 、 电 信 网市 级 平 台 数 据 仓 库前 置 机 前 置 机实 时 监 测 指 标数 据 、 综 合 类指 标 数 据 等数 据 质量 管 理数 据 质量 管 理数 据 质量 管 理实 时 监 测 指 标数 据 、 综 合 类指 标 数 据 等W e 市 领 导 、 委 领 导 、其 他 委 办 局 领 导 、部 门 负 责 人 、一 线 工 作 人 员 、维 护 人 员城市生命线实时监测物联网示范工程市级平台系统架构图 市级平台从行业子系统中采集城市生命线五大行业的监测对象的实时运行信息、综合类指标信息、计划信息、监测对象基本信息、重大活动保障基本信息、预案信息、应急资源等信息，当城市生命线发生报警、故障后，系统主动将报警、故障信息及其他相关辅助信息发送到市级平台。一旦监测对象或者综合类指标发生报警和故障，市级平台就会自动启动告警流程，一线工作人员和维护人员市级平台相关界面和手机将在第一时间收到报警和故障信息，以便及时现场处理。按照业务管理要求，报警、故障信息及突发事件信息将由相关部门进行分级响应处城市生命线实时监测物联网 应用 示范工程 数据库设计 北京时代凌宇科技股份有限公司和首都信息发展股份有限公司联合体 第 11 页共 192 页 理。 能框架图 城市生命线市级平台信息服务域数据层信 息 子 层监测管理决策服务域应用层功 能 子 层应 用 子 层其 他 信息 管 理指 标管 理监 测 对象 管 理预 测 模型 管 理数据管理域访问层市 级 平 台 门 户获 取 层基 础 数 据汇 总 数 据数 据 质 量 管理 体 系数 据 转 换 数 据 校 验实 时监 测保 障 资源 管 理运维管理元 数 据 管理应 用 嵌 入 管 理 第 三 方 应 用 嵌 入 管 理门 户 接 入 管 理数 据 源燃 气 行 业 子 系 统 门 户 管 理 功 能元 数 据 存储元 数 据 管理 功 能元 数 据 获取手 工 获 取自 动 获 取信 息 适 配 子 层领 导 桌 面 数据质量监控开发质量管理重 大 活动 保 障知 识库维 护 人 员部 门 负 责 人市 领 导一 线 工 作 人 员挖 掘 模 型 库知 识 库指 标 库多 维 数 据报 表 数 据其 他 信 息 库热 力 行 业 子 系 统 供 水 行 业 子 系 统 排 水 行 业 子 系 统 电 力 行 业 子 系 统模 板管 理G I S 标 注管 理大 屏 指 挥 业 务 系 统动 态预 测综 合分 析科 学预 警辅 助决 策应 急指 挥计 划故 障其 他 委 办局 领 导委 领 导城市生命线实时监测物联网示范工程市级平台功能框架图 建立信息服务域，发挥数据优势，为城市生命线管理决策提供有价值的信息服务； 建立监测管理决策服务域，发挥实时监测、数据分析、数据预测优势，支撑城市生命线的决策、日常管理和重大活动保障。 息服务域 信息服务域由市级平台数据层和获取层构成，它通过商业智能技术手段深化企业数据的精加工能力，在市级平台中构造集中提供数据和信息服务的实体。城市生命线实时监测物联网 应用 示范工程 数据库设计 北京时代凌宇科技股份有限公司和首都信息发展股份有限公司联合体 第 12 页共 192 页 面向数据实体通过对数据和数据处理进行组织封装，形成数据服务。信息服务域不仅为监测管理决策服务域提供数据支撑，同时还为市级平台外的其它系统提供数据和信息服务。 取层 获取层涵盖市级平台从各子系统中抽取相关基础数据，进行清洗、转换、整理到数据仓库的全过程。 各数据源系统主要包括：行业子系统、城市监测运行平台、气电热联调联动平台等。 据层 数据层实现市级数据仓库中基础数据、汇总数据以及深加工后的数据、信息的集中管理，并可根据业务需求建立面向其他委办局的数据集市，如给市应急办的数据集市。数据层包括基础数据、汇总 数据、信息子层三个部分。 测管理决策服务域 监测管理决策服务域由市级平台访问层和应用层组成，对外（包括用户或外部系统）提供市级平台监测管理决策应用服务。监测管理决策服务域通过基础功能构件的健全和完善，建立面向不同使用人员的不同应用解决方案，并通过信息访问渠道和信息推送机制来促进市级平台的易用性 。 用层 应用层包括功能子层、应用子层和信息适配子层。 功能子层包括指标管理、监测对象管理、保障资源管理、预测模型管理、模板管理、 应用子层面向城市生命线的管理和业务组织模式， 其中的应用通过调用和编排功能子层提供的功能集中解决一类业务问题 。如实时监测、动态预测、综合分城市生命线实时监测物联网 应用 示范工程 数据库设计 北京时代凌宇科技股份有限公司和首都信息发展股份有限公司联合体 第 13 页共 192 页 析、科学预警、辅助决策等。 信息适配子层根据不同使用角色需要，将应用子层中的各种应用进行整合，形成整体解决方案通过访问层提供给相应的角色。 例如：领导桌面、大屏指挥、业务系统等。 将应用层细分为功能子层、应用子层和信息适配子层，既解决了“应用适配”的问题，在功能架构上又进行了适度的解耦，并提升了基础功能的复用能力。 问层 访问层是各类使用人员访问市级平台的窗口和平台。在访问层中整合了市级平台的访问资源，完善信息推送 机制，并建立统一的市级平台门户。市级平台门户实现应用嵌入、多渠道接入以及基础门户功能。特别的要求是，将委领导的 其在日常工作中能便捷访问市级平台所提供的服务。 据管理域 数据管理域包括市级平台数据质量管理体系和运维管理机制 。市级平台通过数据管理域 有效地发挥数据管理的优势，进一步完善数据质量监控应用和数据运维管理机制，逐步实现城市生命线 全程数据的监管。 元数据管理模块负责管理市级平台中的元数据，实现元数据自动获取和元数据存储，并构建相关的元数据管理功能和元数据应用。 数据质量管理 子系统包括数据质量监控与数据质量管理流程，它们实现市级平台从数据源接口到应用展现的全流程数据质量监控与保障。 基于元数据的开发管理应用模块利用元数据来辅助进行应用开发，加强对开发过程的全流程管控，并在规范化的开发过程中收集相应的元数据信息，提高元数据质量。 系统安全管理负责管理市级平台的安全。它包括审计日志记录、接口管理和安全管理应用。 系统优化管理负责管理市级平台的优化，主要分为三个方面：系统优化、数据优化和应用优化。 城市生命线实时监测物联网 应用 示范工程 数据库设计 北京时代凌宇科技股份有限公司和首都信息发展股份有限公司联合体 第 14 页共 192 页 备份与恢复为市级平台提供 风险预防机制和灾难恢复措施 ，确保数据安全、提高系统可用性、降低业务损失。 术架构图 E S E m a i 市 级 平 台 门 户 - E I P ( J s p / S e r v l e t / J a v a B e a n / P o r t l e t )实 时 监 测 动 态 预 测综 合 分 析 科 学 预 警辅 助 决 策H t t p / W A P / S M T P / T C P I P ( X m l / j S O N / H t m l / 二 进 制 流 )E T L ( T C L / C ) 城 市 生 命 线 数 据 仓 库D 支 撑计 划能 力事 件 驱 动 中 心( E D A )事 件 监 听事 件 触 发W S ( S O A P / R e s t )元 数 据 驱 动 中 心( M D A )重 要 场 景 监 测元 数 据 配 置元 数 据 解 析 行 业 监 测资 源能 力重 点 对 象管 理 能 力实 时 监 测指 标综 合 类 指标预 测 类 指标指 标 阈 值实 时 监 测指 标综 合 类 指标预 测 类 指标指 标 阈 值数 据 管 理数据质量管理元数据管理系 统 管 理系统监控系统管理外 部 数 据 源燃 气 行 业 子 系 统 热 力 行 业 子 系 统 排 水 行 业 子 系 统 电 力 行 业 子 系 统供 水 行 业 子 系 统清 洗转 换城市生命线实时监测物联网示范工程市级平台技术框架图 市级平台采用面向服务的 计理念，充分考虑平台的扩展性、标准性和安全性，以事件驱动（ 元数据驱动（ 响应系统产生的事件和应对用户需求、展现形式的变动。 4 数据库 设计 计规范 通 表命名规范 整个系统的业务表按模块进行划分，一共分为 4 种类型。 城市生命线实时监测物联网 应用 示范工程 数据库设计 北京时代凌宇科技股份有限公司和首都信息发展股份有限公司联合体 第 15 页共 192 页 编号 模块名称 模块标识 （表名前缀） 1. 系统数据 . 分析类 . 维度、代码数据 . 业务表 、字段 命名 ： 采用 英文 ， 中间采用 ”_”间隔。 键字段定义规范 所有表必须有主键，原则上在无业务意义的序列号字段上建立主键。 主键的命名规则如下： 在一个表中加入无业务意义的序列号字段，在该字段上建立主键时，该字段的命名不按照数据字典的规范命名，命名规则如下： 表名 _划线 ) 该类字段的数据类型统一定为 6)，即 36 位 字符 。 引定义规范 为了提高查询速度，可以建立索引。 索引的作用相当于图书的目录，可以根据目录中的 页码快读找到所需的内容，当表中有大量记录时，若要对表进行查询，在表中建立索引，然后在索引中找到符合查询条件的索引值，最后通过保存在索引中的 速找到表中的相应记录。 对于业务生产数据，如果数据量很大（ 1M）的表索引不可以超过 4 个，对于数据量很小（ = |, ) | , ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) |, ) 18) 18) /* 在正常阀值区间为 0，不在都为 2 */ S 管网温度在正常范围内 管网温度异常告警 as 业务系统 2 | A 0,