一种基于大数据的城市供热智能管理系统及方法与流程

本发明涉及智能管理，具体为一种基于大数据的城市供热智能管理系统及方法。

背景技术：

1、大数据规模庞大、类型繁多的数据集合，这些数据集合往往难以用传统的数据处理工具进行捕捉、管理和处理，通常具有三个特点，即大容量、高速度和多样性，大数据的价值在于能够通过对数据的挖掘和分析，发现隐藏在其中的模式、趋势和关联，从而为决策提供支持。

2、城市供热指在城市范围内提供供暖服务的系统和设施，其系统通常包括集中供热、地热供热等形式，通过供热管网将热能从集中供热站或其他能源转换设施输送到各个用户单位，以满足冬季供暖的需求，而大数据技术可以被应用于城市供热管理中，通过收集、存储和分析城市供热系统产生的大量数据，如用户需求数据、能源消耗数据、设备运行数据等，帮助管理者更好地了解供热系统的运行状况，预测未来的能源需求，优化能源利用方案，提高供热系统的效率和可靠性，因此，大数据技术有望成为城市供热管理提供重要支持的工具。

3、传统的供热管理方案通常依赖人工定期检查和手动数据输入，无法实现实时监测，数据的时效性和准确性较低，数据处理环节较为简陋，往往无法有效去除数据中的噪声和异常值，影响数据分析结果的准确性，传统数据库设计未考虑分区和索引优化，在面对大规模数据时查询速度慢，系统性能差，缺乏实时数据分析能力，无法及时识别运行问题和优化供热系统，通常仅依赖二维图纸和人工监控，无法实现三维可视化和虚拟仿真，难以实现全局优化，资源利用率低，运行成本高，响应速度慢，无法及时调整设备运行状态。

4、综上，需要提出一种基于大数据的城市供热智能管理系统及方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于大数据的城市供热智能管理系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、基于大数据的城市供热智能管理系统，包括用户管理模块、数据采集模块、数据存储模块、数据分析模块、智慧集成模块、控制与调度模块、系统维护模块以及mybatis plus支持模块；

4、所述用户管理模块用于用户权限管理；

5、所述数据采集模块用于传感器数据采集和预处理；

6、所述数据存储模块用于数据库和缓存管理；

7、所述数据分析模块用于实时数据分析和历史数据分析；

8、所述智慧集成模块用于gis集成和虚拟映射；

9、所述控制与调度模块用于远程控制和智能调度；

10、所述系统维护模块用于跨域请求处理及安全管理、实时报警、日志管理和系统更新；

11、所述mybatis plus支持模块用于数据访问和自动生成代码。

12、优选地，所述用户管理模块还包括用户注册与登录单元和权限管理单元；

13、所述用户注册与登录单元用于提供用户注册、登录、密码重置功能；

14、所述权限管理单元用于管理不同用户的权限分配，确保系统安全性。

15、优选地，所述数据采集模块还包括传感器数据采集单元和数据预处理单元；

16、所述传感器数据采集单元用于从各种温度传感器、流量计设备中收集实时数据；

17、所述数据预处理单元用于对采集的数据进行初步清洗和过滤，保证数据质量。

18、优选地，所述数据存储模块还包括数据库管理单元和缓存管理单元；

19、所述数据库管理单元基于mysql的数据库管理，用于存储和管理供热系统相关的所有数据；

20、所述缓存管理单元使用redis缓存技术，用于加快数据查询速度。

21、优选地，所述数据分析模块还包括实时数据分析单元和历史数据分析单元；

22、所述实时数据分析单元用于对实时数据进行分析，生成实时的供热状态报告；

23、所述历史数据分析单元用于对历史数据进行深度分析，识别供热模式和趋势。

24、优选地，所述智慧集成模块还包括gis集成单元和虚拟映射单元；

25、所述gis集成单元用于将供热系统与地理信息系统集成，实现供热管网的可视化管理；

26、所述虚拟映射单元用于建立供热系统的数字孪生模型，实现虚拟环境中的系统监控与优化。

27、优选地，所述控制与调度模块还包括远程控制单元和智能调度单元；

28、所述远程控制单元通过远程指令控制供热设备的运行状态；

29、所述智能调度单元基于实时和历史数据，用于优化供热调度策略，提升供热效率。

30、优选地，所述系统维护模块还包括跨域请求处理单元、跨域安全管理单元、实时报警单元、安全管理单元、日志管理单元和系统更新单元；

31、所述跨域请求处理单元用于处理前端和后端之间的跨域请求，确保数据能够正常传输；

32、所述跨域安全管理单元用于管理跨域请求的安全策略，防止跨域攻击；

33、所述实时报警单元用于检测异常情况并发出报警通知，保障系统安全运行；

34、所述安全管理单元用于管理系统安全策略，防范恶意攻击和数据泄露；

35、所述日志管理单元用于记录系统运行日志，方便故障排查和系统维护；

36、所述系统更新单元用于支持系统的版本更新和补丁管理，确保系统持续稳定运行。

37、优选地，所述mybatis plus支持模块还包括数据访问单元和自动生成代码单元；

38、所述数据访问单元用于提供对数据库的高效访问，简化数据库操作；

39、所述自动生成代码单元利用mybatis plus的代码生成器，用于自动生成数据库实体类和mapper接口，提升开发效率。

40、本发明还提出一种基于大数据的城市供热智能管理方法，包括以下步骤：

41、s1.从传感器和设备中实时采集供热系统的相关数据，包括温度、流量、压力关键参数，将采集到的数据传输到数据处理中心进行进一步处理；

42、s2.对采集的数据进行清洗和过滤，去除异常值和噪声，对数据进行格式化和标准化处理，确保数据一致性和可用性；

43、s3.将处理后的数据存储在mysql数据库中，确保数据的完整性和安全性，对数据进行分区存储和索引优化，提高数据查询和访问的效率；

44、s4.通过实时数据分析，对当前供热系统的运行状态进行监测，生成实时状态报告，通过历史数据分析，识别供热系统的运行模式和趋势，为决策提供数据支持；

45、s5.利用gis技术将供热系统的管网和设备进行可视化展示，提供直观的运行状态图，通过数字孪生技术构建供热系统的虚拟模型，实现虚拟环境中的系统监控与优化；

46、s6.基于实时和历史数据，制定智能调度策略，优化供热资源的分配和使用，通过调整供热系统的运行参数，提升供热效率和节能效果；

47、s7.根据数据分析结果和智能调度策略，通过远程控制系统，对供热设备进行实时控制，实时调整供热系统的运行状态，确保供热系统的稳定性和高效性；

48、s8.实时监测供热系统的运行状态，检测异常情况并触发报警机制及时通知相关人员进行故障处理，保障系统的安全运行；

49、s9.实施安全管理策略，保护系统数据和设备免受恶意攻击和数据泄露，进行安全审计和风险评估，确保系统运行的安全性和可靠性；

50、s10.记录系统运行日志，定期分析和检查，发现和解决潜在问题，定期进行系统更新和维护，保持系统的最新状态和最佳性能；

51、s11.收集用户和运维人员的反馈意见，评估系统的运行效果，根据反馈意见，持续优化系统功能和性能，提升用户体验和系统效率。

52、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过mqtt协议和kafka队列，系统能够实时采集和处理传感器数据，确保数据的及时性和可靠性，利用z-score和移动平均算法，有效去除异常值和噪声，保证数据的质量，采用mysql数据库进行数据分区存储和索引优化，提高了数据查询和访问效率，通过apache flink和spark进行实时和历史数据分析，识别供热模式和趋势，利用gis和数字孪生技术实现供热系统的可视化展示和虚拟仿真，基于遗传算法的智能调度策略，优化供热资源的分配和使用，基于机器学习的异常检测算法，实时监测和触发报警机制，通过远程控制系统实时调整供热设备的运行状态，确保系统稳定性和高效性，同时实施全面的安全管理策略，包括数据加密和访问控制，定期进行安全审计和风险评估，保护系统数据和设备免受恶意攻击和数据泄露，确保系统运行的安全性和可靠性。