電力行業(yè)的開放式物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)方案

電力物聯(lián)網(wǎng)平臺需求分析

電力物聯(lián)網(wǎng)平臺，是物聯(lián)網(wǎng)云化架構(gòu)的關(guān)鍵組件，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)提供泛在設(shè)備安全接入、網(wǎng)絡(luò)資源管理、智能設(shè)備全壽命周期管控、一站式物聯(lián)應(yīng)用管理以及運(yùn)營服務(wù)等能力，支撐電力行業(yè)生態(tài)體系的建設(shè)，促進(jìn)電網(wǎng)業(yè)務(wù)各環(huán)節(jié)狀態(tài)全感知、業(yè)務(wù)全穿透、信息融合和智能決策。電力物聯(lián)網(wǎng)平臺，需要具備如下能力。

海量異構(gòu)設(shè)備接入

電力物聯(lián)網(wǎng)覆蓋電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，需要一張網(wǎng)絡(luò)接入多類終端，實(shí)現(xiàn)“全景監(jiān)測”；隨著終端多元化能源服務(wù)、智能終端、移動應(yīng)用的發(fā)展，平臺連接設(shè)備量巨大，云網(wǎng)端之間的連接將跨越有線網(wǎng)絡(luò)、電力無線專網(wǎng)、無線公網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)。為支撐構(gòu)建端到端解決方案，需要通過平臺提供統(tǒng)一的設(shè)備管理、連接管理。

網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定服務(wù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷深化，“互聯(lián)網(wǎng)+”和能源互聯(lián)網(wǎng)相互滲透，需要聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)、公共通信網(wǎng)、綜合能源用戶等外部網(wǎng)絡(luò)和信息應(yīng)用，具備內(nèi)外部網(wǎng)絡(luò)的整合能力，并基于現(xiàn)有的電力通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，拓展通信業(yè)務(wù)，為能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供泛在互聯(lián)服務(wù)。

統(tǒng)一技術(shù)服務(wù)

電力物聯(lián)網(wǎng)向規(guī)?；瘧?yīng)用發(fā)展，為解決碎片化、重復(fù)化問題，需要提供共性技術(shù)平臺?；诮y(tǒng)一的技術(shù)路線，以微服務(wù)形式提供通用功能和接口，提升開發(fā)效率，支持不同業(yè)務(wù)應(yīng)用的開發(fā)和實(shí)施；提供開放的外部接口，實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)、跨領(lǐng)域互通，推動大規(guī)模應(yīng)用發(fā)展，促進(jìn)業(yè)務(wù)模式，持續(xù)演進(jìn)滿足新需求。

物聯(lián)應(yīng)用支撐能力

在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)過程中，應(yīng)結(jié)合產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)，探索水平環(huán)節(jié)的開放共享，通過“云平臺+微服務(wù)”的靈活I(lǐng)T架構(gòu)，以及“大中臺、小前臺”的組織和業(yè)務(wù)機(jī)制，將具有共享性業(yè)務(wù)能力進(jìn)行沉淀、封裝，構(gòu)建應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)資源的共享服務(wù)體系。并基于平臺的能力開放，建立互促發(fā)展的生態(tài)合作機(jī)制，實(shí)現(xiàn)第三方系統(tǒng)/平臺之間的互操作，充分支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

電力物聯(lián)網(wǎng)平臺設(shè)計(jì)方案

總體設(shè)計(jì)

電力物聯(lián)網(wǎng)平臺為電力物聯(lián)網(wǎng)提供水平化支撐，通過連接管理、網(wǎng)絡(luò)管理、設(shè)備管理，實(shí)現(xiàn)全環(huán)節(jié)物物相連的一次水平化；通過應(yīng)用使能功能，實(shí)現(xiàn)資源整合，打通用戶、業(yè)務(wù)與終端以實(shí)現(xiàn)協(xié)同，實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)云上運(yùn)行的二次水平化。平臺主要包括連接管理、網(wǎng)絡(luò)管理、設(shè)備管理、用戶管理及應(yīng)用使能等功能模塊。電力物聯(lián)網(wǎng)平臺整體架構(gòu)如圖2所示。

連接管理

連接管理提供安全可靠的設(shè)備連接通信能力，實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)現(xiàn)場、運(yùn)行、控制數(shù)據(jù)的在線采集。支持無線、有線等多種網(wǎng)絡(luò)連接方式的設(shè)備接入，實(shí)現(xiàn)各種類型終端設(shè)備的快速統(tǒng)一接入、動態(tài)管理及維護(hù)，支撐海量設(shè)備多協(xié)議適配。

網(wǎng)絡(luò)管理

網(wǎng)絡(luò)管理主要指具備虛擬網(wǎng)絡(luò)管理功能，屏蔽承載網(wǎng)絡(luò)的差異性，網(wǎng)絡(luò)配置軟件化，邏輯上的一張物聯(lián)網(wǎng)承載多業(yè)務(wù)；具備網(wǎng)絡(luò)資源編排、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源控制的自動化；具備網(wǎng)絡(luò)隔離、業(yè)務(wù)編排功能，適應(yīng)5G網(wǎng)絡(luò)切片等發(fā)展趨勢；通過網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)與測量，實(shí)現(xiàn)通信與計(jì)算協(xié)同；通過統(tǒng)一的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)云管端統(tǒng)一管理。

設(shè)備管理

設(shè)備管理主要指物聯(lián)網(wǎng)終端產(chǎn)品設(shè)備全生命周期管理，主要包括物聯(lián)網(wǎng)終端產(chǎn)品設(shè)備管理、接入管理、集中配置管理、在線調(diào)試管理、狀態(tài)管理以及終端設(shè)備軟件/固件升級管理等六部分功能模塊。通過對設(shè)備的集中有效管控，實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備的全生命周期管理。

用戶管理

用戶管理主要提供用戶注冊、用戶登錄訪問以及用戶權(quán)限管理等基本功能，平臺需要保存用戶的基本信息，包括用戶的權(quán)限信息、注冊信息、描述信息等。物聯(lián)網(wǎng)中的用戶不僅包括資源訪問者，還包括資源提供者。在資源的處理、存儲和訪問過程中，需要依據(jù)用戶對應(yīng)的屬性和權(quán)限做區(qū)分。對于外部應(yīng)用開發(fā)、用戶訪問、應(yīng)用托管，在用戶管理上需要特別關(guān)注身份認(rèn)證、授權(quán)等訪問控制問題。由于物聯(lián)網(wǎng)的用戶訪問具有移動性、實(shí)時性和動態(tài)變化的特點(diǎn)，用戶管理需要提供無處不在和無時不在的泛在服務(wù)及用戶的位置管理。

應(yīng)用方向

綜合能源服務(wù)

綜合能源服務(wù)是以電為中心，把電力系統(tǒng)與天然氣網(wǎng)絡(luò)、供熱網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、建筑系統(tǒng)等緊密結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)電、氣、冷、熱、可再生能源等多能互補(bǔ)和“源-網(wǎng)-荷-儲”各環(huán)節(jié)高度協(xié)調(diào)優(yōu)化，生產(chǎn)和消費(fèi)雙向互動，集中與分布相結(jié)合的能源服務(wù)。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的綜合能源服務(wù)系統(tǒng)如圖12所示，集數(shù)據(jù)、監(jiān)控、運(yùn)營、消費(fèi)、客服、管理六位一體，為政府、能源消費(fèi)者、能源運(yùn)營商、能源產(chǎn)品與服務(wù)商提供綠色、安全、經(jīng)濟(jì)、增值的綜合能源智慧化服務(wù)。

資產(chǎn)全壽命管理

資產(chǎn)全壽命周期管理，是指在企業(yè)總體戰(zhàn)略目標(biāo)指引下，將資產(chǎn)全壽命周期管理中的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理的管理目標(biāo)。根據(jù)資產(chǎn)密集型企業(yè)資產(chǎn)管理的實(shí)際情況和特點(diǎn)，可將資產(chǎn)全壽命周期劃分為規(guī)劃設(shè)計(jì)、招標(biāo)采購、工程建設(shè)、運(yùn)行檢修、退役處置5個階段，每個階段都包括不同特點(diǎn)的工作內(nèi)容。對于電網(wǎng)企業(yè)來說，資產(chǎn)管理也是企業(yè)管理的核心之一，通過資產(chǎn)全壽命周期管理信息系統(tǒng)的建設(shè)推動業(yè)務(wù)協(xié)同，實(shí)現(xiàn)管理信息化與生產(chǎn)自動化的融合，尤其是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，感知設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)人、設(shè)備、數(shù)據(jù)的廣泛互聯(lián)，從而及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行中的薄弱環(huán)節(jié)，提高設(shè)備運(yùn)行效率和可靠性。

智慧充電站

電動汽車未來的市場前景是異常巨大的，充/換電站作為發(fā)展電動汽車的重要配套基礎(chǔ)設(shè)施，具有重要的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。隨著充電樁大量的部署安裝，為了提供安全、可靠、充電服務(wù)，有效解決充電樁分散、獨(dú)立的部署方式帶來的管理難度大、冗余部署、覆蓋范圍不均勻和資源浪費(fèi)等問題，尋求充電樁的負(fù)荷控制解決方案，提出了智慧充電站。

智慧充電站是在充電樁上安裝傳感器和信息采集終端，對充電樁地理位置分布、運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時采集和發(fā)布，通過物聯(lián)網(wǎng)平臺對充電樁的設(shè)備信息、運(yùn)行信息、故障率等基本信息進(jìn)行采集和存儲，向用戶提供充電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)查詢、多渠道充電繳費(fèi)、智能充電方案等應(yīng)用。

安科瑞Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)平臺概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機(jī)和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報(bào)警和記錄、運(yùn)維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

應(yīng)用場所

本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運(yùn)維等領(lǐng)域。

組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

平臺功能

可定制駕駛艙

可定制化的駕駛艙：可根據(jù)客戶的行業(yè)特性，行業(yè)需求，經(jīng)過培訓(xùn)的工程或調(diào)試人員自行繪制客戶所需的駕駛艙頁面。

例如下圖所示的智慧物業(yè)駕駛艙，內(nèi)容有：預(yù)付費(fèi)、充電樁、電梯、空調(diào)、照明等設(shè)備管理、能耗統(tǒng)計(jì)、收益統(tǒng)計(jì)、運(yùn)維情況等。其中百度地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報(bào)警時可以在BIM模型中預(yù)警顯示。

電力集抄

電力集抄模塊可以實(shí)現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè) 備運(yùn)行（包括歷史和實(shí)時參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行日報(bào)、月報(bào)和年報(bào)查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

變壓器監(jiān)控

配電圖

能耗分析

能耗分析模塊采用自動化、信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動 化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機(jī)結(jié)合起來，運(yùn)用數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線生產(chǎn)分析 與管理，實(shí)現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能降耗和提 升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

預(yù)付費(fèi)管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

2）系統(tǒng)配置：對建筑、通訊管理機(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報(bào)表中心：提供售電、售水財(cái)務(wù)報(bào)表、用能報(bào)表、報(bào)警報(bào)表等查詢，本系統(tǒng)所有的報(bào)表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。

預(yù)付費(fèi)看板

充電樁管理

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警。云平臺包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財(cái)務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運(yùn)營分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。

充電樁看板

智能照明

智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測，也可以實(shí)現(xiàn)定時開關(guān)策略配置及后臺遠(yuǎn)程管理和移動管理等，降低路燈設(shè)施的維護(hù)難度和成本，提升管理水平，并達(dá)到一定節(jié)能減掛的效果。

照明實(shí)時監(jiān)控

安全用電

安全用電采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災(zāi)探測器，對引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素（導(dǎo)線溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計(jì)分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時推送給企業(yè)管理人員，指導(dǎo)企業(yè)實(shí)現(xiàn)快速時間的排查和治理，達(dá)到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實(shí)現(xiàn)“防患于未然”的目的。

智慧消防

通過云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。填補(bǔ)了原先針對“九小場所”和?；飞a(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實(shí)現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”、用電管理“精細(xì)化”的實(shí)際需求。

智慧消防看板

系統(tǒng)硬件配置

結(jié)語

本文在提出“端-邊-管-云”電網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)四層架構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出一種開放式電力物聯(lián)網(wǎng)平臺的解決方案，并完成電力物聯(lián)網(wǎng)平臺的整體架構(gòu)、核心功能，以及關(guān)鍵技術(shù)路線的設(shè)計(jì)方案，對電力物聯(lián)網(wǎng)平臺的典型應(yīng)用場景進(jìn)行探討。對于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺的研究和設(shè)計(jì)，以及建設(shè)“全息感知、泛在連接、開放共享”的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)具有重要意義。

審核編輯：郭婷

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