特种设备安全监管大数据平台建设方案

特种设备安全监管大数据平台建设方案特种设备安全监管大数据平台建设方案（此文档为word格式,下载后您可任意修改编辑！）目 录1.引言42.项目建设背景52.1 项目背景52.2 项目建设的必要性73.需求分析83.1 总体需求83.2 性能需求124.平台总体架构154.1 平台总体功能框架174.2 特种设备大数据架构194.3总体目标与分期目标225.项目方案255.1 技术总体架构255.2 应用软件技术框架285.3 电梯物联网终端设计方案365.4 网络系统设计方案395.5 数据处理和存储系统设计406.项目投资估算与资金来源486.1 项目总投资估算486.2 项目建设投资预算表486.3 项目资金来源547.项目建设与运营模式558.项目实施计划569.项目效益分析579.1 社会效益分析579.2 经济效益分析5710.结论与建议5810.1 主要结论5810.2 主要建议591. 引言截止至2016年底，某某市电梯保有量已达20,1461台，较2015年同期增长17019台；平均增长量保持在10%以上。目前住宅电梯占全市电梯总量的49%，9.8万台住宅电梯中，使用年限10年以上的2.7万台，13年以上的10469台，15年以上的5222台。除了电梯以外，其他种类的特种设备数量众多，特种设备的分布呈现数量多、种类齐、分布广等特点，特种设备的安全及监管是政府主管部门解决民生问题、社会热点问题的重要工作。以电梯设备为例，由于电梯数量猛增、电梯设备的老化及使用、管理、维护不到位等方面的原因，电梯故障也在逐年增加。利用传统的监管模式很难对电梯实施有效监管，不能及时有效的处理电梯故障，直接影响乘客生命安全。与此形成鲜明对比的是，电梯监察人员的数量严重不足，现有的监管方法有限，面对突发电梯事故的处理措施不够得当，面对媒体和公众的质疑，不能提供有效的数据支撑。同时，电梯的管理与使用涉及到多方面的因素，如监管部门、电梯维保单位、电梯使用单位、物业管理单位、业务委员会、街道办、居委会等多个缓解，传统的监管方式与手段，难以统筹电梯安全管理的各个环节，难以有效解决电梯公共安全难题。所有上述因素都给特种设备的安全及监管带来很大的困难和挑战。因此，借助物联网、互联网、大数据等新兴技术手段，建设“特种设备安全监管大数据平台”，借助商业智能BI技术对特种设备各业务工作平台的数据进行提取、转换、清晰和呈现，使用易于领导和管理人员直观理解的表格和图表等表达方式展现数据有用价值，辅助决策和执法检查。2. 项目建设背景2.1 项目背景特种设备的安全及监管是政府主管部门解决民生问题、社会热点问题的重要工作，特种设备安全监管大数据平台的建设是特种设备安全管理战略发展的需要。本着“高起点、高标准、高质量”的建设理念，结合市特种设备现状及安全监察管理的需求，运用云计算、物联网、大数据和移动互联网等新兴信息技术，创新性的打造省市特种设备安全监管大数据平台。平台的建设将强化针对特种设备的监管、检验、预测和预警的能力；建设特种设备安全监管大数据平台整合全市各区县的特种设备检验、监管、预测和预警等业务。通过物联网信息采集和大数据分析将实现特种设备隐患的提前预警，极大的降低了事故发生率。2.1.1全国的特种设备安全形势总体不容乐观国家质检总局关于2013年全国特种设备安全状况情况的通报显示，2013年，全国发生特种设备事故227起、死亡289人、受伤274人。按照设备类别划分，锅炉事故26起，压力容器事故34起（含气瓶事故16起），压力管道事故9起，电梯事故70起，起重机械事故61起，场（厂）内机动车辆事故18起，大型游乐设施事故9起。其中，电梯和起重机械事故所占比重较大，事故数量分别占30.83%、26.87，死亡人数分别占19.72%、29.07%。按发生环节划分，发生在使用环节184起，占81.06%；安装装卸环节23起，占10.13%；维修检修环节10起，占4.41%；充装运输环节8起，占3.52%；其它2起，占0.88%。特种设备事故频发的主要原因在于：一是特种设备使用者缺乏主体意识，不遵守相关法律法规，安全意识淡薄，存在管理漏洞；二是开发商和使用单位节约成本，降低了设备安全性能；三是老旧特种设备安全管理、维护保养经费不足；四是物业与业主等经济矛盾影响设备维护；五是维保单位敷衍了事现象比较严重。加强特种设备的安全管理，除了质监、安监部门加大监管整治力度外，还需从技术手段、监管方式、管理体系等方面进行创新。3.1.2特种设备监管面临着巨大挑战特种设备数量众多。省市的特种设备分布呈现出特种设备种类及数量繁多，八大类齐全（锅炉、压力容器、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施、场（厂）内机动车辆）、分布广等特点，尤其是电梯数量飞跃式增长。维保质量参差不齐。以电梯为例，各维保企业规模、经营状况、维保技术和质量参差不齐，无序恶性竞争的现象依然存在，无法保证特种设备维保的品质。监管任务较为繁重。特种设备监察工作人员人均任务繁重，监察、检验力量不足的矛盾日益突显，安全监管存在盲区。监管手段较为传统。当前主要通过查看文件记录、现场抽查、目测等传统方式进行监管。维保企业和使用单位基于利益考虑，较少如实主动报告特种设备安全情况，导致监管部门掌握情况不全、信息不对称，监察工作较为被动。故障管理依靠人力。当前主要依靠受困人员、视频监控人员、保安等人员发现特种设备故障，如果遇到停电，则需要专业的维保人员到现场确认，导致部分故障无法得到及时确认。2.2 项目建设的必要性2.2.1加强特种设备的监管，保障特种设备安全生产的要求深化行政许可改革，加强事中事后监管，稳步推进检验改革，深化电梯监管改革。开展特种设备生产使用单位、基层安全监察机构、“平安电梯”安全管理示范区等三个示范创建活动，全面推进检验检测机构“两规范、两强化”。2.2.2对特种设备实现实时监控，提高特种设备安全生产的监控水平实时掌握特种设备的实际运行情况，特别是同群众关系最为紧密的电梯设备，有效监控设备的运行状况是关系到人民群众的大事，建立电梯设备物联网监控系统极有必要。2.2.3创新监管手段和提升效能的需要电梯运行安全监测物联网能够动态反应全区范围内电梯安全状态信息和电梯维保、检验等业务工作状态，数据清、情况明，成为强化事中、事后监管的有力抓手，也为实施分类监管创造了条件。同时，通过向社会发布电梯安全状况等信息，发挥社会监督和市场优胜劣汰的机制，以市场无形之手倒逼物业、维保等单位主体责任的落实，促进了安全监管模式的创新，推动了多部门综合监管机制的形成。通过建设特种设备安全监管大数据平台及特种设备物联网，从事前预防、事中处理到事后取证提供全程的信息化支撑。有效缓解人力不足，提升监管信息化水平，扩大安全监管覆盖面，提高监管工作效能。3. 需求分析3.1 总体需求实现全市范围内特种设备的信息统一监管，准确的对特种设备进行数据采集，实现全市联网和全市特种设备数据的共享和兼容，并统一使用同一套监管业务系统软件，以满足全市特种设备检验研究中心和相关监管部门对现有特种设备统一监管。特种设备安全监管平台主要包括：特种设备智能决策分析大数据平台、特种设备监察业务管理系统、特种设备检验业务管理系统、特种设备电梯应急救援管理系统、特种设备电梯物联网管理系统、数据交换接口管理系统、特种设备使用单位管理系统、特种设备维保单位服务管理系统等业务系统和平台，特种设备移动监管移动APP。通过综合分析特种设备基础数据、质监监管数据、检验业务数据、业主数据、维保数据等等特种设备的大数据，为领导提供特种设备的统计分析数据，获得综合的预警和决策建议，实现大数据的综合应用。通过大数据平台实现综合业务接口汇接的包括两个核心功能：特种设备的综合数据接口、特种设备的数据接口规范，通过数据接口实现各个业务系统以及未来新业务系统的数据汇接和共享；通过数据接口规范实现各个业务系统之间的数据无缝汇接，真正实现数据的融合和共享。通过平台的信息输出端针对检验单位、监管单位、维保单位、使用单位以及人民群众等用户，根据各个用户不同的权限免费开放和使用特种设备的不同的信息以及信息服务；通过该平台实现监管部门通过业务管理平台对维保人员信息全方位监控。使维保人员通过该系统可实时监控业务范围内的设备状态信息，可以实现与现场进行交互式沟通。并可以使设备终端实现自动化信息采集，出现异常及时上传信息，实现设备主动预警，提高自动化程度，减少作业的强度，增加人员调用的效率。主要包括基础档案管理、维保任务管理、维保管理、星级评定管理、通知公告管理、现场任务管理、签到管理、电子地图、系统维护等功能。重点强化以下功能要点：应急处置系统是特种设备安全监管平台的一个业务系统，通过呼叫中心子系统、特种设备基础数据、大数据云平台、决策系统和预案系统等系统功能的综合应用，结合各类专业人员构成的三级网格化的应急处置及急救网络，实现特种设备应急救助处置。通过PC终端（IE浏览器）和手机APP终端实现特种设备监管业务管理。通过PC终端（IE浏览器）和手机APP终端实现特种设备检验业务管理。通过使用单位专用的管理账号，实现使用单位各类业务的网上申报和网上办理。通过专用的管理账号，实现各类特种设备的许可业务员和收费业务的网上申报和网上办理。通过PC终端（IE浏览器）和手机APP终端实现特种设备维保人员和维保企业综合管理、维保业务管理。通过该平台实现监管部门通过业务管理平台对维保人员信息全方位监控。使维保人员通过该系统可实时监控业务范围内的设备状态信息，可以实现与现场进行交互式沟通。并可以使设备终端实现自动化信息采集，出现异常及时上传信息，实现设备主动预警，提高自动化程度，减少作业的强度，增加人员调用的效率。完全达到整体的提高系统操作效率，和减轻人员劳动强度。同时系统还包括对电梯的物联网综合监控业务，该业务是一个典型的物联网平台，是一个针对电梯设备的综合监控监测系统，通过安装在电梯上的数据采集设备和传感器，能够将电梯所在楼层、轿门开关状态、载重状态、实时视频等等数据上传到大数据平台，对电梯的运行状态及故障进行实时监测，并在故障发生时实时报警。3.2 性能需求3.2.1 应用系统的性能需求本项目各应用系统之间联系紧密，需要进行数据或功能的相互调用，所以应用系统的性能要求较高，可以体现在以下几方面：1系统用户界面要求应用系统性能应满足用户的要求，稳定、可靠、实用。人机界面友好，输出、输入方便，图表生成美观，检索、查询简单快捷。用户界面包括整体窗口风格、主菜单、右键菜单、工具栏、按扭、对话框、字体及其大小、页面色调等部分组成，目前系统的用户界面以windows标准为基础，界面设计要求风格统一、界面简洁、色调搭配符合行业规范。2系统处理能力要求本项目需要处理各种类型的信息。系统必须具备以下三种处理能力：数值型计算能力、文本型信息处理能力、图形图像信息处理能力。系统需要依托高性能、高可靠性、高可用性的计算环境，建立相应的文件系统、数据库系统和业务应用系统，因此，在充分利用已有计算环境能力的同时，必须增加具备较强处理能力的计算机系统。3.2.2 基础软件的性能需求在系统平台性能方面，要求采用通用性好、安全可靠的操作系统以及大型数据库系统，保证系统良好的性能，满足系统数据的存储、访问等需要。在应用支撑软件性能方面，要求应用支撑平台为业务应用系统的开发和运行提供技术支撑，并具有灵活的可扩充性和高度的可配置管理性，尽量采用统一的软件架构和软件技术，以方面不同应用的整合和减少维护工作量。3.2.3 硬件环境的性能需求主机系统和存储备份方面主要需提供高可靠性、高可用性、易维护性、易管理性、高扩充性、开放性、先进性、冗余性等方面支持。3.2.4 通信网络的性能需求增加跟云平台、地市业务系统等相关单位组网方式需求： 满足网络传输可靠性的要求。 满足数据传输网络畅通、快捷、安全、可扩展。 提供可靠的线路和网络设备的保障，能支持线路和主要交换机的冗余。3.2.5 安全保密需求1. 物理安全。主要是保证项目涉及的各个系统的运行不受各种灾害或物理设备老化等因素的影响。2. 网络安全。主要是防止非法入侵，并对网络通信流进行有效的监控，对已知的潜在威胁进行有效的防范，保障网络的正常工作。3. 信息访问安全。要对数据资源访问规定不同的访问等级，不同用户只可访问经过授权的数据资源。同时，要加强对数据资源访问的安全审计。4. 防计算机病毒。在系统中安装防病毒软件；对防病毒软件及时升级；对计算机使用人员进行防病毒教育和必要培训，提高对病毒的防范意识，防止计算机病毒对系统造成破坏。674. 平台总体架构本系统在总体设计中，创新性地以信息技术为核心，云计算、物联网、大数据和移动互联技术的迅猛发展为特种设备监管创新提供了良好的技术支撑环境： （1）以技术支撑创新为基础采用云计算技术建设平台支撑，以物联网技术采集基础运行数据，通过公共服务平台，吸引各类用户提供更多的数据，促进特种设备监管水平的提高。（2）以数据为核心促进管理手段创新不断收集完善基础数据和设备运行数据，通过大数据分析手段挖掘数据的内含价值，提高管理公开性和管理的预先报警能力，将重大事故消灭在萌芽之中。（3）以服务为核心提高特种设备管理的透明度，通过移动互联网技术，开发手机客户端应用根据不同权限查询特种设备运行、管理、监测等多种信息，同时及时发布政府在特种设备管理方面的工作状态，提高公众的社会满意度。系统的整体结构图如下：基于物联网和大数据技术的特种设备安全监察系统运用了先进综合的信息技术，符合国家安全生产和特种设备安全监察规定，可以有效实现设备安全状态、设备能效、设备检验状况、设备维保状况、操作人员资质等与特种设备紧密相关的设备使用情况及从业人员的实时数据监控，从而实现设备故障预警、事故预警、事故责任追溯、事故应急救援指挥等特种设备安全及生产安全责任追溯与事故处理，为特种设备安全监察和安全生产提供了可靠的数据依据和有效的监控手段，可有助于降低事故率。建成后的系统是适用于各种型号电梯及其他特种设备运行安全实时监测管理的管理软件系统平台，该平台综合了云计算、无线通信技术、传感器技术、移动互联网技术和物联网技术，采用分布式架构，实时监测电梯及其他种类特种设备的运行状况，通过采集数据的算法处理，实现电梯故障的综合预防、应急处理、事故取证等功能。同时通过网络多媒体分发技术和显示终端，为电梯监管部门、管理单位和维保单位，以及业主提供了丰富的多媒体增值服务的综合管理平台，是智慧城市、平安城市在特种设备行业的典型应用。4.1 平台总体功能框架特种设备安全监管大数据平台按照行政区域和管理业务划分，主要包括区县前端子系统、业务系统，核心数据分析层，硬件支撑系统以及系统通用接口平台。区县前端子系统包括特种设备监管业务系统，监管业务终端APP,特种设备检验业务系统，特种业务终端APP，应急处置呼叫中心系统，应急终端报警子系统，应急处理辅助子系统，维保数据服务系统，维保数据终端APP。业务系统包括各个区县的监管业务系统，检验业务系统，应急处置系统，维保业务系统。核心数据分析层包括数据库和数据综合管理平台；硬件支撑系统包括服务器、存储、网络等硬件设备，数据库、操作系统等软件平台。省市特种设备安全监管大数据平台业务功能架构如下图所示:特种设备安全监管大数据云平台由特种设备智能决策分析平台、特种设备监察业务管理系统、特种设备检验业务管理系统、特种设备电梯应急救援管理系统、特种设备电梯物联网管理系统、数据交换接口管理系统、特种设备使用单位管理系统、特种设备维保单位服务管理系统构成。平台不仅实现对大数据平台的实时监控，而且还实现标准的业务系统和相关服务。4.2 特种设备大数据架构本平台所采用的特种设备大数据技术架构共有五个部分，如下图所示，分别为数据采集层、数据存储与集成层、数据建模层、数据处理层、数据交互应用层。（1）数据采集。以特种设备传感器为主要采集工具，结合RFID、二维码、监测终端、人机交互、智能终端等手段采集制造领域多源、异构数据信息，并通过互联网或现场总线等技术实现源数据的实时准确传输。首次采集获得的源数据是多维异构的，为避免噪音或干扰项给后期分析带来困难，须执行同构化预处理，包括数据清洗、数据交换和数据归约。（2）数据存储与集成。包括分布式存储技术、元数据技术、标识技术、数据集成技术。存储技术主要采用大数据分布式云存储的技术，将预处理后的数据有效存储在性能和容量都能线性扩展的分布式数据库中；元数据技术包括对设备信息、设备状态、设备业务数据等进行定义和规范化；标识技术包括分配与注册、编码分发与测试管理、存储与编码规范、解析机制等；数据集成技术，主要指面向特种设备数据的集成，包括业务数据、设备运行数据、设备监控数据与系统操作数据、实时反馈数据、产品检验检测数据等等集成与贯通。通过数据集成技术，不仅要做到数据的采集、清洗、转换、读取，更要做到数据写入控制（即对设备装备通过数据进行远程操作）。（3）数据建模。包括对特种设备物联数据、生产经营过程数据、外部互联网相关数据的建模方法和技术。对无法基于传统建模方法建立生产优化模型的相关工序建立特征模型，基于设备运行历史数据、实时数据及相关业务数据，采用聚类、分类、规则挖掘等数据挖掘方法及预测机制建立多类基于数据的工业过程优化特征模型。（4）数据处理。在传统数据挖掘的基础上，结合新兴的云计算、Hadoop、专家系统等对同构数据执行高效准确地分析运算，包括大数据处理技术、通用处理算法和工业领域专用算法。（5）数据交互应用。对经处理、分析运算后的数据，通过可视化技术，包括大数据可视化技术和3D工业场景可视化技术。可视化技术将数据分析结果，以更为直观简洁的方式展示出来，易于用户理解分析，提高决策效率；企业管理和生产管理等传统工业软件与大数据技术结合，通过对设备、用户、市场等数据的分析，提升场景可视化能力，实现对用户行为和市场需求的预测和判断。结合智能决策技术，进而实现数据辅助生产制造决策的价值。特种设备大数据涉及的关键技术，包括采集技术、元数据技术、标识技术、分布式存储技术、数据处理技术（大数据处理基础算法、工业领域专用算法）、可视化技术（大数据可视化、工业场景可视化）等。其中，采集技术、元数据技术、标识技术、云计算是基础；分布式文件系统为其提供数据存储架构；分布式数据库便于数据管理，同时提供高效的访问速度；Map Reduce等技术对异构数据进行分析处理，最后利用可视化技术形象生动地呈现给用户。特种设备大数据平台涵盖了IT网络架构和云计算基础架构等基础设施，专家库、知识库、业务需求库等资源，及安全、隐私等管理功能，除此之外，还包含关联工业大数据实际应用的三方面角色，即数据提供方、数据服务消费方、数据服务合作方。数据提供方是能提供三大类主要数据来源的角色，包括物联网、互联网、业务软件、设备生产厂家等等多类对象，以及业务活动、操作行为、设备运行、物联网和互联网运行等多种活动，多类对象的多种活动产生的数据都将通过特种设备大数据平台直接或间接地提供给数据消费方。数据服务消费方，是在特种设备大数据的五大应用场景中，利用目标数据，有目的地进行设计、生产、制造、服务提供、个性化定制等活动的角色，直接或间接地从数据提供方处获得数据，并进行加工处理，以达到特定的目标。数据服务合作方，主要是服务于数据提供方和数据消费方，为双方中的角色主体提供其所需要的技术支持、软硬件支持、智能决策的支持等。主要包括业务软件数据、网络提供商、大数据技术供应商、服务提供商、组织机构、专家学者等等角色，根据双方的需求提供相应针对性服务。4.3总体目标与分期目标4.3.1总体目标本着“高起点、高标准、高质量”的建设理念，结合省市特种设备现状及安全监察管理的需求，运用物联网、大数据和移动互联网等新兴信息技术，创新性的打造省市特种设备安全监管大数据平台，构建并形成全市范围内特种设备的全种类、全覆盖的智能化监管网络体系，促进省市特种设备监管进入“数据监管、动态监管、智慧监管”的全新时代。项目的总体建设目标如下：1、建设特种设备物联网技术支撑平台及软硬件基础设施，支撑全市范围内特种设备的分步接入与设备监测、管理。2、建设电梯运行安全监测物联网，安装电梯监测报警设备实现对电梯运行状态的实时监控及故障报警、指挥救援及维保管理、资料管理及统计、实时信息采集及故障判断。优化电梯安全信息管理，构建电梯事故应急救援体系。3、建设特种设备应急处置指挥大厅及呼叫中心，对全市范围内的电梯及特种设备的应急事件进行指挥、协调、调度。4、根据各类特种设备属性，并结合实施条件，在条件成熟的基础上，逐步实现全市锅炉、压力容器、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施、场（厂）内机动车辆八大类特种设备监管工作的系统建设、小范围试点、并逐步在全市范围推广。5、在全市范围内推广八大类特种设备的监管建设，全面建成全市范围的特种设备智能化监管平台和监管体系。4.3.2分期目标1、本期建设目标建成特种设备物联网技术支撑平台及基础设施，完成特种设备物联网基础设施的建设，为全市范围内全种类特种设备的接入提供平台保障和支撑平台保障。在技术环节上，支撑平台利用物联网、移动互联等新一代信息技术，对电梯、起重机、锅炉、压力容器、压力管道、厂车、大型游乐设施、客运索道8大类特种设备进行实时、直观、全面、精确的监视和数据通联，提供一个功能共享、专家分析、隐患预警、运维监督等服务性综合平台。开发并部署电梯运行安全监测物联网，在全市范围内选取试点购置电梯实时监测、故障智能报警和应急救援辅助系统，优化电梯安全信息管理，构建电梯事故应急救援体系。借助现代信息技术，整合特种设备监管资源，创建特种设备监管新模式，实现特种设备管理的信息化、标准化、动态化，做到及时发现、处理与解决特种设备运行中出现的多种问题，逐步建立分工明确、责任到位、沟通快捷、反应快速、处置及时、运转高效的特种设备管理长效机制。通过实施电梯运行安全监测物联网，以及电梯运行大数据采集与分析，用科学化手段、数字化方式全面理顺我市特种设备管理的体制和机制，发挥质监部门监管职能，实现监管方式从粗放型管理向精细化管理转变，从突击式管理向长效式管理转变，从被动管理向主动管理转变，从传统经验型向现代科技型转变。全面提升特种设备的安全防患措施，将重大事故消除在萌芽之中，在出现问题时，第一时间响应，缩短救援时间，减少民众生命财产损失，提供省市社会公共安全指数以及群众的满意度，加快建设创新、文明、开放、平安、宜居、幸福的现代化城市。2、二期建设目标在全市范围内安装电梯物联网终端设备，对于普通电梯，只安装电梯运行安全监测终端设备及电梯运行安全显示终端设备；对于重点监测区域，以及重要公共场所，加装视频监控设备。将电梯物联网系统与质监局内部的其他信息化系统进行数据共享与互通，如12365产品质量投诉系统接口、特种设备检验系统接口，率先在质监局系统内部实现“智慧监管”。建立面向公众和社会媒体的电梯运行安全门户，通过门户网站、微信、移动终端等多种方式向社会公开特种设备的运行安全情况和故障、救援处置状态，促进监管透明化，提升社会公众对监管部门的公众满意度。3、三期建设目标将全市范围内的八大类特种设备全部纳入监管，实现对所有特种设备的监测及监管，完善面向八大类特种设备的应急救援体系和救援队伍的建设。建设面向质监局、维保单位、生产厂家、使用单位、公众的特种设备智能化监管公共服务平台，真正实现在全市范围内特种设备的智能化监管。5. 项目方案5.1 技术总体架构系统建设主要部分包括：数据中心、电梯物联网终端、应用软件等几部分，如下图所示：“省市特种设备安全监管大数据平台”总体框架以政策标准和技术标准两大保障体系为支撑，以设施层、网络层、感知层等基础设施为基础，在电梯应急处置数据汇集与分析处理平台的支撑下，构建的面向电梯维保单位、电梯使用单位、居民、企业的应用体系，涵盖包括电梯监测、电梯应急、维保管理、检验管理、巡检管理、监察管理、公益宣传等多个领域的应用，如下图所示： 1）基础设施基础设施包括设备层、网络层、感知层三部分：设备层是系统监测和监管的主体，包括电梯等八大类特种设备。网络层是一体化融合的网络基础设施，支撑平台的高效运行，包括宽带网络、无线网络、物联网等智能网络，通过把各种特种设备的节点统一接入，实现网络无处不在、智慧监测的目标。感知层是通过信息采集识别、传感器、报警终端、采集终端、二维码、NFC等各类传感设备，对特种设备的运行状态实时获取，自动感知，实现智能化的处理。2）支撑平台平台感知层采集的电梯状态数据、故障数据、报警数据为支撑，架构“电梯设备业务服务平台”、“电梯设备公共服务平台”、“电梯设备商用服务平台”三大应用板块，通过数据规范和接口服务，接入政府相关部门业务数据，与上级平台实现数据共享，开展电梯设备物联网监测、电梯设备智能监管等业务管理，并可以支撑包括行业数据分析、公益宣传、商业宣传等商用业务。3）智慧应用智慧应用体系是构架在平台之上，涵盖了特种设备的主要参与群体包括质监局、特检院、维保单位、使用单位、居民、企业等 主体，开展的业务范畴包括电梯监测、电梯溯源、电梯维保、电梯检验、公益宣传等层面。各类应用遵循平台建设规范和标准，通过数据交换和整合，统一以平台向各对象主体提供服务。5.2 应用软件技术框架特种设备安全监管大数据云平台由特种设备智能决策分析平台、特种设备监察业务管理系统、特种设备检验业务管理系统、特种设备电梯应急救援管理系统、特种设备电梯物联网管理系统、数据传输接口管理系统、特种设备使用单位管理系统、特种设备维保单位服务管理系统构成。平台不仅实现对大数据平台的实时监控，而且还实现标准的业务系统和相关服务。5.2.1 大数据系统该系统运用大数据、云计算技术和原理，借助商业智能BI技术对各业务工作平台的数据进行提取、转换、清晰和呈现，使用易于领导和管理人员直观理解的表格和图表等表达方式展现数据有用价值，辅助决策和执法检查。大数据系统对整个大数据平台进行数据汇总和对信息的查询与展示，为相关管理人员提供辅助决策功能，实现对各个地市现有特种设备的信息的实时监控和数据的统计。对现有业务进行接口的汇接，提供统一的接口规范和标准，同时可对外开发相关接口，供第三方接入数据和相关数据查询。同时现有数据进行规范的数据存储和整合。5.2.2 决策分析系统通过对本市内各特种设备业务系统的基础数据接口进行标准化转换，确保在充分利用原有信息资源系统的前提下，达到数据采集的实时同步更新和共享，实现特种设备从告知到注册登记、设备报检到检验报告的归档、维保告知到维保结束、应急救援的开始到救援结束相关记录信息的“全过程”记录和特种设备年报统计分析管理。5.2.3 特种设备综合业务特种设备综合业务包含以下几个具体的业务系统：（1）特种设备监察业务管理系统特种设备监察业务管理主要包括：设备监管、检验业务管理、单位管理、人员管理、安全监察管理、应急处置管理、统计管理、系统维护等。（2）特种设备检验业务管理系统特种设备检验业务管理主要包括：检验业务办理、检验业务查询、检验辅助管理、基础档案管理、统计报表、系统维护等。（3）特种设备电梯应急救援管理系统主要包括救援管理信息和物联网信息采集。采集各地特种设备监管部门应急救援数据的相关信息，进行决策分析，主要包括：接警登记、联系救援、救援跟踪、救援回访、地图轨迹、短信发送、查询统计等功能。（4）特种设备电梯物联网管理系统电梯运行安全物联网监测系统，可实时查看各个及电梯轿厢中黑匣子中的实时数据，以及对整个电梯状态和视频进行实时监控，同时也可以对视频进行采集和回放，异常状态自动报警等功能。（5）数据传输接口管理系统业务接口管理包括两个核心功能：特种设备的综合数据接口、特种设备的数据接口规范，通过数据接口实现各个业务系统以及未来新业务系统的数据汇接和共享；通过数据接口规范实现各个业务系统之间的数据无缝汇接，真正实现数据的融合和共享；（6）特种设备使用单位管理系统该系统是基于特种设备综合业务管理系统，对特种设备使用单位免费开放使用的平台，便于使用单位掌握本单位特种设备数量、状况、隐患情况。主要包括：设备总览、设备到期预警、人员到期预警、设备分类统计、并实现特种设备网上施工告知、使用登记、网上报检，报告进度查询，短信服务等。（7）特种设备维保单位服务管理系统向电梯维保单位免费开放使用的电梯维保管理和信息服务系统；通过该平台实现监管部门通过业务管理平台对维保人员信息全方位监控。使维保人员通过该系统可实时监控业务范围内的设备状态信息，可以实现与现场进行交互式沟通。并可以使设备终端实现自动化信息采集，出现异常及时上传信息，实现设备主动预警，提高自动化程度，减少作业的强度，增加人员调用的效率。主要包括基础档案管理、维保任务管理、维保管理、星级评定管理、通知公告管理、现场任务管理、NFC扫描、GIS地图、系统维护等功能。维保子系统架构维保子系统登录界面（8）网上大厅业务系统建立一个涵盖申报、缴费、行政、档案、人力资源等管理功能为一体的“网上营业厅”；检验单位可以实现网上报检、上传合同、查询报告、缴费等等业务，用户单位能够实现网上申报、人员管理、设备管理、合同管理等在线业务，监察部门能够实现实时网上受理业务、办理业务、档案管理等等业务，实现特种设备业务处理的网上实时办理，提高质监部门的工作效率，减轻工作人员的工作压力，取得良好的社会和经济效益。5.2.4 特种设备移动监管掌上APP该系统主要实现检验原始记录现场采集，单位信息核实、作业人员信息核实，原始记录解析成报告，检验现场影像、照片采集，经伟度、海拔数据采集，使用单位现场原笔迹签名确认等。使检验业务实现完整的在线业务流程，使用完整、规范、统一的特种设备检验业务系统，提高办公效率，实现数据的有效管理和准确性。并与特种设备大数据业务平台实现数据的同步跟新，和实时的数据共享。工作人员现场填写监督检查记录、设备情况查询、作业人员查询、单位资料（根据不同单位属性查询）查询等。主要功能有：实现现场检查记录及监察指令书的管理；支持检查现场对单位、人员、设备基础信息模块的查询，并实现地理位置及影响资料采集、上传；支持生产单位资质及人员持证情况的查询等。维保人员业务推送和任务的执行。 5.2.5 网上营业厅业务系统建立一个涵盖申报、缴费、行政、档案、人力资源等管理功能为一体的“网上营业厅”；检验单位可以实现网上报检、上传合同、查询报告、缴费等等业务，用户单位能够实现网上申报、人员管理、设备管理、合同管理等在线业务，监察部门能够实现实时网上受理业务、办理业务、档案管理等等业务，实现特种设备业务处理的网上实时办理，提高质监部门的工作效率，减轻工作人员的工作压力，取得良好的社会和经济效益。主要功能有：用户单位网上报检、申报、缴费、查询等等业务；检验单位网上查询、申报、上传等等业务；维保单位网上资质申报、合同管理、设备管理、报检缴费等等业务；其他业务单位的其他网上业务的办理。5.3 电梯物联网终端设计方案电梯物联网终端通过安装在电梯轿厢周边的传感器，实现对电梯运行数据的实时采集，并根据实时的数据采集结果，进行数据处理，从而判断电梯的运行故障，并对故障进行分级、预警、报警。电梯设备监测行业中，对电梯信号的采集主要有两种方案，方案说明及优缺点比较如下：项目/方案通过通信总线从电梯设备中获取电梯运行数据通过外接传感器的方式获取电梯运行数据技术方案通过RS485/CAN总线等方式，接入电梯设备的数据接口，解析电梯通信协议，读取电梯的运行状态及故障状态信息通过在电梯轿厢周边独立安装第三方传感器的方式，根据传感器状态判断电梯运行状态信息，并根据状态组合判断电梯故障信息兼容性兼容性差。对于不同厂家、品牌的电梯需要分别对接通信接口。需要所有品牌电梯厂家的支持。兼容性好。不需要电梯厂家支持，可以适用于多个厂家、多个品牌的电梯设备。安全性安全性差。可能会影响到电梯的运行。安全性高。不会对电梯设备的内部电气信号造成影响。优点安装快捷，不需要安装传感器。兼容性、安全性高。可以适用于所有品牌电梯，在电梯设备本身发生故障时候仍能正常工作。缺点兼容性、安全性差。当电梯本身信号发生故障时无法准确获取电梯信息。需要安装多个传感器，安装过程较繁琐。本方案中，我们建议采用外接第三方传感器采集电梯运行状态的方案。通过安装在电梯轿厢周边的传感器，可以独立检测出电梯的运行状态信息和故障信息，不受电梯厂家、品牌、型号的影响。电梯运行参数采集模块获得的信息并不直接表示电梯是否运行正常，也不能直接得出电梯处于何种故障状态，必须根据电梯运行故障推理策略，判断电梯的运行状态及故障状态下的具体故障类型。根据电梯运行参数采集模块获得的电梯运行信息，包括运行速度、运行方向、当前楼层、轿门开闭、轿箱内是否有人、上极限是否触及、下极限是否触及等信息，判断电梯是否运行正常，以及非正常状态下的故障类型，故障类型包括开锁区域外停梯、运行时间超长、冲顶、蹲底、运行中开门，以及电梯困人等。考虑到项目建设的扩展性和产品成熟度，在依靠独立传感器检测电梯状态并据此判断故障的情况下，不依赖电梯的主控板和接口板，本方案能够对电梯常见的10几种故障进行实时监测。针对行业及市面上主流的物联网终端设备，通过数据接入规范的标准化，实现对行业上主要应用的各类电梯物联网终端的兼容与接入，在实际应用中根据应用场景、设备成本等项评估，确定采用的电梯物联网终端的类型，因地制宜，最终实现电梯安全的全覆盖。本方案建议的主要的电梯物联网终端及其主要特点如下：序号产品名称产品图片产品特点应用场合1电梯动态监测终端通过传感器方式实时采集电梯的运行安全状态，运行故障，并通过有线/无线网络连接，上报平台，能监测10几种电梯常见故障无法采集电梯设备主板信号的场合，或未开放协议厂家2电梯应急视频终端（横款）能提供如下功能：一键报警、语音通话；应急照明；维保刷卡、救援刷卡；视频安抚、语音安抚；对话互动：语音通话、视频通话；公益宣传、媒体发布。有商业价值的电梯轿厢内3电梯应急视频终端（竖款）能提供如下功能：一键报警、语音通话；应急照明；维保刷卡、救援刷卡；视频安抚、语音安抚；对话互动：语音通话、视频通话；公益宣传、媒体发布。有商业价值的电梯轿厢内4电梯物联网报警终端一键报警、语音通话语音安抚、语音广告独立使用、兼容所有电梯与物联网平台实时通信可以扩展困人监测、门开关监测适用于对电梯困人救援、困人监测有要求，但缺乏商业广告价值的电梯5电梯物联网采集终端与电梯设备主板接口连接，实时采集电梯运行状态、运行故障信息适用于电梯运行协议开放的电梯设备6电梯应急救援标识牌提供当地的电梯应急处置中心的热线电话，以及电梯应急救援编号，便于快速定位于快速救援用于人群较少的电梯5.4 网络系统设计方案“省市特种设备安全监管大数据平台”是基于电子政务外网，集成大规模设备状态采集、故障预警、应急处置、协同工作的综合物联网络系统，通过数据、信息采集打造特种设备智能化监管流程，提供一个功能共享、专家分析、隐患预警、运维监督等服务性综合平台，因此网络建设在系统中具有非常重要的地位。系统总体的网络拓扑图如下：系统总体网络拓扑图5.5 数据处理和存储系统设计特种设备物联网技术支撑平台是电梯运行安全监测物联网与应急处置平台应用软件及相关系统软件的承载、运行的硬件平台，根据特种设备物联网应用软件架构的需要，根据应用功能及所承载的系统软件的不同，可分为数据库服务器、应用服务器、平台管理服务器、备份服务器等。考虑到项目一期的规模较小，因此项目一期不建设云存储系统和网络存储系统，数据直接保留在服务器的硬盘上，对于重要的数据，如系统数据库采用双机备份的方式进行数据的保护。本设计方案从项目整体规划考虑，设计了兼容项目二期的存储系统方案，在项目一期不予建设。5.5.1 设计目标先进性、实用性：设备选型时考虑先进性与实用性相结合，从实用的角度出发，选择目前国内的主流机型。事务处理能力：特种设备智能化监管项目应用以数据采集及处理为主，在服务器选型时主要考虑其数据处理能力，不片面追求其CPU的速度和内存的空间。I/O处理能力：特种设备状态采集设备数量多、采集数量大，这就决定了未来信息系统运行中主要的瓶颈在于系统的I/O处理能力，选择I/O处理能力强的服务器和高效的存储解决方案是选型中的要点。安全可靠性：特种设备监测需要7*24小时不间断的运行，对系统的可靠性要求很高，在选型时不仅要求选择单机可靠性高（如采用多路CPU、冗余电源等），而且要选择能够提供好的集群解决方案的品牌。可扩充、升级能力：在系统选型时，要考虑到系统今后的发展情况，在设备选型时留有一定的余地，同时也要求所选用的设备除了本身具有较好的可扩充能力外，同时具有较完整的产品系列。原厂商的可持续发展能力也是衡量设备可扩充、升级能力的重要标准。厂家的售后服务：厂家的售后服务质量如何，是选择产品时的一个重要因素。衡量厂家售后服务水平的标准主要包括：产品的质量、响应时间、备品备件的储备、故障诊断手段、故障排除时间和售后服务的体系。最高性价比：选择具有较高性价比的设备及方案。5.5.2 数据存储平台系统特性1、计算资源复用在将服务器硬件资源虚拟化后，其CPU、内存等资源为多台虚拟机共享使用，在应用系统虚拟机创建时需要指派定量的CPU和存储资源，理论上多台虚拟机的CPU和内存分配资源综合等于物理服务器的资源配置。但在实际的运行环境中，各应用系统不会将分配给自己的CPU、内存资源用到100%，因此可能依然存在一定的资源浪费。为了解决此问题，本方案的虚拟化云平台提供CPU和内存的超量配置功能，以物理服务器的CPU、内存配置为基础单位，在此基础上进行倍率增加，这样云管理系统会认为该物理设备可以分配更多的资源，从而也就可以建立更多的虚拟机。当某台虚拟机运行所需实际资源不足时则可以利用本平台的负载迁移功能进行整体迁移。2、个性化网络服务的提供作为整体云平台的管理系统，应用网络也是其重要组成部分之一。在传统数据中心中，应用服务器的网络安全、集群负载处理等需要专门的设备来提供，而在虚拟环境如果没有有效措施，则在虚拟化服务器内部的多台虚拟机之间的网络则成了完全透明无保障的环境，为了解决此问题需要在虚拟化服务器系统内部进行适当的隔离、策略定制。基于以上分析，本方案的云管理平台为了解决以上问题，提供了可针对掌握不同资源的不同用户的差异化网络管理方案。每一个掌握有资源的用户，均可建立自己的独立网络环境，并由云管理工具提供诸如防火墙、地址映射、负载均衡等网络管理功能，这样每个用户就可以针对自己的环境进行针对性配置，以保障应用系统的访问安全、高效。3、多级别用户管理在云计算环境中，使用少量的虚拟化服务器取代了大量的物理机，如何有效对资源进行分配和管理将成为考验每位IT系统管理人员能力的基础指标。而在超大规模环境下，IT管理人员往往只进行设备管理，应用系统对于CPU、内存、磁盘等资源的需求往往只是遵照前端业务人员提供的信息，而随着业务数量、类型的增加，管理工作会变的异常复杂、耗时。为了解决此问题，本方案提供的云管理系统提出了用户分级管理模式，特权管理员可以管理所有的资源可以直接建立虚拟机直接分配给相关应用。同时管理人员还可以将一定量的CPU、内存、磁盘空间、VLAN数量的可量化资源分配给某一个分组（例如特种设备物联网各应用系统厂商）的管理人员，最终到了最熟悉应用环境部署的人员手中，既减轻了特权管理员的工作量，同时也实现了对资源的最佳配置、最佳利用。4、快速部署传统数据中心中经过多年的实践，为了实现应用系统的快速部署多采用镜像分发模式，针对每个应用提供一整套镜像，每个应用部署时需要经过批量的分发网络配置镜像分发系统空间微调网络分配等一系列流程，虽然相比逐台安装、配置缩短了部署时间，但在大规模环境下的部署和变更仍然是一个很大的工作量。为了解决此问题，云管理平台从多个角度入手，提供了整体系统快速部署的解决方案。首先，采用系统模板技术，为每个应用制作了统一的操作系统，一旦应用需要部署直接选择相应模板即可。其次，在系统部署过程中提供了友好的导航界面，只需点几下鼠标，不同的CPU、内存、数据磁盘、应用网络便迅速的匹配到所要建立的虚拟机之上。另外，在系统内部网络无法连通情况下，云管理平台提供了终端显示功能，有了终端显示功能就如为虚拟机接入了显示器和键盘，可以在排除网络环境的条件下进行系统调试、设置。注：通常情况下，每台虚拟机从向导配置到可用的时间周期不超过1分钟5、资源监控面对大规模系统，如何有效管理需要多种途径提供依据，其中最重要的依据便是来自于系统整体资源的监控。当系统利用云计算技术进行部署以后，原有的监控手段已经无法准确体现资源的使用情况，因此本方案中的云管理平台针对实际情况开发了自有的具有针对性的监控模块。云管理平台的资源监控包括了CPU、内存、网络、存储、IP等方方面面的监控，一旦管理代理被部署到云计算服务器上，便自动收集服务器的可用性及性能信息，及时通知管理员潜在的问题，使得管理员可以掌握峰值，并灵活的根据需要调整临界值。5.5.3 系统运行场景描述1、某一应用负载过高由于每台服务器所承载的虚拟机功用不一样，因此每台虚拟化服务器的资源利用率也将存在一定的差异，某台虚拟机运行在虚拟化服务器A中，当该虚拟机由于业务承载量的提升而对资源需求加大时，如果所在虚拟化服务器A中