物聯(lián)網(wǎng)技術在電力行業(yè)應用

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摘要：物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings，IoT）是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后的新一代網(wǎng)絡信息技術。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術在國內(nèi)外的發(fā)展如火如荼，通過與大數(shù)據(jù)和云計算等新技術相結合，其應用前景非常廣闊。物聯(lián)網(wǎng)作為新興的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)其發(fā)展受到各方的高度關注。電力企業(yè)實際業(yè)務結合物聯(lián)網(wǎng)的應用前景非常廣闊。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；能力開放；智能電網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景已經(jīng)得到了全世界的認可，并逐步在各行各業(yè)廣泛地應用。物聯(lián)網(wǎng)通過射頻識別技術、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按通用或專用協(xié)議將任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。無線傳感器網(wǎng)絡的鋪設和通信技術的應用是物聯(lián)網(wǎng)技術應用的關鍵。電力行業(yè)作為物聯(lián)網(wǎng)建設的先行者，結合電網(wǎng)系統(tǒng)自身業(yè)務特點，通過分階段開展物聯(lián)網(wǎng)相關數(shù)據(jù)接入與應用場景建設，覆蓋基建物流、現(xiàn)場維護、綜合管理等多個場景，初步實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)技術在電網(wǎng)行業(yè)的成功落地，并通過能力開放中心逐步建立起具有電力企業(yè)特色的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)。

1主網(wǎng)設備狀態(tài)監(jiān)測評價系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入

結合電力企業(yè)設備狀態(tài)監(jiān)測評價中心建設工作要求，基于物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)對電力設備的環(huán)境狀態(tài)信息、機械狀態(tài)信息、運行狀態(tài)信息的實時監(jiān)測。并結合企業(yè)級管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成能力，完成了設備狀態(tài)實時監(jiān)測、設備狀態(tài)綜合評價和生產(chǎn)指揮決策三大功能建設，實現(xiàn)設備的統(tǒng)一監(jiān)測、統(tǒng)一評價，實時掌握設備運行狀態(tài)，為各班組的設備維護、檢修、技改等提供決策依據(jù)。目前，主網(wǎng)設備狀態(tài)監(jiān)測評價系統(tǒng)已成功對接多個重要業(yè)務數(shù)據(jù)源，未來將繼續(xù)對接入數(shù)據(jù)的方式進行技術改造，完善對各數(shù)據(jù)源的狀態(tài)監(jiān)控及統(tǒng)一管控能力。同時通過對接公司云平臺、大數(shù)據(jù)平臺，對數(shù)據(jù)源進行統(tǒng)一接入、數(shù)據(jù)清洗和數(shù)據(jù)分析，為上層的設備狀態(tài)監(jiān)測、評價應用提供統(tǒng)一、翔實的數(shù)據(jù)源（圖1）。

2電壓監(jiān)測系統(tǒng)

基于低壓配網(wǎng)電壓質量進行評估分析、科學治理的內(nèi)在需求，結合物聯(lián)網(wǎng)技術搭建低壓配網(wǎng)電壓監(jiān)測系統(tǒng)，實時采集、監(jiān)測低壓配網(wǎng)線路電壓數(shù)據(jù)。主要功能涵蓋數(shù)據(jù)采集、存儲、分析、報表等各個模塊，快速提供分鐘級的電壓均值、日電壓數(shù)據(jù)統(tǒng)計值、月電壓數(shù)據(jù)統(tǒng)計值等信息；對于電壓不符合供電電壓規(guī)定的異常發(fā)出告警事件，為智能化分析電壓數(shù)據(jù)起到了很好的支撐作用。同時系統(tǒng)結合電壓無功專業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展情況，整合優(yōu)秀的技術和管理方法及理念，具有一定超前性。

3高壓遠程購電監(jiān)控系統(tǒng)

為提高電費回收率和客戶滿意度，提升高壓遠程預購電服務水平，結合物聯(lián)網(wǎng)技術構建預購電監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程實時購電、預購電裝置監(jiān)控等功能。預購電裝置的基礎數(shù)據(jù)，如剩余電量、電流、電壓、告警等，通過物聯(lián)網(wǎng)平臺可以做到實時獲取和可視化，幫助客戶及時了解控制器狀態(tài)及購電信息，提升了客戶服務信息化水平和客戶滿意度。

4無人機自動巡線系統(tǒng)

傳統(tǒng)的高壓巡線工作一直是依賴人力的高風險低效率工作，遇到冰雪水災等惡劣天氣時工作難以正常開展，特別是山區(qū)巡線具有相當高的風險性，甚至可能危及生命。通過采用成熟的國產(chǎn)無人機和物聯(lián)網(wǎng)技術，建設無人機自動巡檢及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，借助各類傳感器、無人機飛控、智能停機庫等設備，實現(xiàn)無人機的自動起降、自動巡航、對大范圍區(qū)域的自動探測、自動回巢充電等功能。通過若干個智能停電庫的組網(wǎng)，實現(xiàn)不同區(qū)域無人機設備的智能化調度。結合輸電線路無人機巡檢數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，實現(xiàn)無人機自動巡檢系統(tǒng)與巡檢數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的對接，將無人機自動巡檢系統(tǒng)傳回的無人機數(shù)據(jù)及時有效歸類存放，進行數(shù)據(jù)分析、趨勢分析、故障診斷、三維建模、智能圖像識別等工作，提升了巡線工作效率和質量，為輸電線路日常巡檢維護、電網(wǎng)施工前期勘測、電網(wǎng)規(guī)劃、事故應急處置等工作提供了有力的技術支撐。在電力主營業(yè)務場景成功落地的基礎上，電力企業(yè)借助物聯(lián)網(wǎng)技術將各類主網(wǎng)關鍵能力和數(shù)據(jù)API化，通過物聯(lián)網(wǎng)能力開放中心供給平臺用戶，逐步打造電網(wǎng)物聯(lián)云生態(tài)。通過物聯(lián)網(wǎng)能力開放中心，電力企業(yè)將各種主網(wǎng)能力以RestfulAPI形式開放給業(yè)務合作伙伴，通過靈活的合作模式聚合應用開發(fā)者、業(yè)務提供商等，共同打造具有電網(wǎng)特色的產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈（圖2）。

5應用使能

為物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)者提供快速開發(fā)、部署以及管理應用的能力。通過開放API接口，和全業(yè)務數(shù)據(jù)中心相匹配，通過用戶、業(yè)務與終端資源整合以實現(xiàn)協(xié)同，支撐全業(yè)務云上運行，在網(wǎng)絡基礎設施、數(shù)據(jù)匯聚、信息安全等方面提供技術支撐；提供開發(fā)環(huán)境及API網(wǎng)關管理、第三方能力集成，使開發(fā)者快速獲取開發(fā)資源，專注于業(yè)務場景開發(fā)。

5.1開發(fā)環(huán)境及API

打造低代碼、可視化開發(fā)環(huán)境，提供物聯(lián)管理及應用基礎組件和應用交互基礎控件，支持對物聯(lián)應用CI/CD快速部署和發(fā)布。提供開放接口實現(xiàn)業(yè)務場景快速組裝。從能力服務開放的類型來看，覆蓋API接口、面向對象的SDK接口、基于模型的CIS接口、微服務接口等等。

5.2第三方能力集成

對接第三方API的注冊、接入、供應能力，供物聯(lián)業(yè)務應用開發(fā)時針對性組合和重構。服務API是WebService、RestfulAPI，接入時進行協(xié)議轉換和參數(shù)定義，對服務進行安全保護、鑒權、流控等。5.3應用動態(tài)配置配置管理實現(xiàn)程序與配置信息解耦，便于在分布式環(huán)境中部署、橫向擴展。提供配置倉庫、查詢、推送、加密存儲等功能。非開發(fā)環(huán)境下配置加密防止誤寫，異構環(huán)境下配置有效隔離，以及分布式環(huán)境下的配置同步。

6業(yè)務服務

圍繞全數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、全方位數(shù)據(jù)應用，拓展數(shù)據(jù)服務能力，提升業(yè)務支撐能力。基于數(shù)據(jù)處理域業(yè)務、數(shù)據(jù)分析域業(yè)務、圖形影像管理業(yè)務、地理信息業(yè)務、視頻信息等，以及三維、VR、AR等智能應用領域提供服務支撐。

6.1數(shù)據(jù)業(yè)務應用服務

基于全業(yè)務數(shù)據(jù)中心和企業(yè)級數(shù)據(jù)平臺，開放物聯(lián)公共基礎數(shù)據(jù)服務，支持物聯(lián)業(yè)務應用各類數(shù)據(jù)需求。從數(shù)據(jù)維度來看，能力開放服務主要開放脫敏數(shù)據(jù)，包括明細數(shù)據(jù)、應用結果數(shù)據(jù)、外部明細數(shù)據(jù)、外部應用結果數(shù)據(jù)、能力開放認證等。明細數(shù)據(jù)對外共享管理對電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)倉庫明細層和匯總層中明細數(shù)據(jù)的對外共享管理，主要包括對外共享數(shù)據(jù)邊界管理、數(shù)據(jù)權限管理和訪問方式管理等。應用結果數(shù)據(jù)對外共享管理，對電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)集市中應用結果數(shù)據(jù)的對外共享管理，主要包括對外共享數(shù)據(jù)邊界、權限和共享訪問方式管理等。外部明細數(shù)據(jù)整合管理對電網(wǎng)外部明細數(shù)據(jù)的整合管理，主要包括數(shù)據(jù)倉庫各層模型設計與管理、流程監(jiān)控與控制、數(shù)據(jù)質量校驗，外部明細數(shù)據(jù)整合流程遵從電網(wǎng)數(shù)據(jù)倉庫“四層”架構規(guī)范要求。外部應用結果數(shù)據(jù)整合管理，對電網(wǎng)外部應用結果數(shù)據(jù)的整合管理，主要包括數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)集市模型設計與管理、流程監(jiān)控與控制、數(shù)據(jù)質量校驗，外部應用結果數(shù)據(jù)整合流程遵從電網(wǎng)數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)集市架構規(guī)范要求。能力開放認證實現(xiàn)對外能力的集中管理，主要包括能力開放安全控制、能力認證部署流程管控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析、定制化合作伙伴服務管理。

6.2圖形影像應用服務

基于全業(yè)務數(shù)據(jù)中心，統(tǒng)一管理物聯(lián)終端采集的非結構化圖形影像類數(shù)據(jù)，針對業(yè)務應用集成場景公共需求，開放圖形影像應用服務，支撐物聯(lián)業(yè)務應用中對圖形影像數(shù)據(jù)的需求。具體包括影像采集插件、傳輸服務、存儲服務、數(shù)據(jù)識別和處理服務等。

6.3GIS地理信息數(shù)據(jù)應用服務

基于地理信息數(shù)據(jù)，針對業(yè)務應用集成對空間信息數(shù)據(jù)需求，提供地理信息應用服務，支撐物聯(lián)業(yè)務應用中對地理信息數(shù)據(jù)的需求。提供定位服務和應用服務等核心服務，用戶可通過服務接口獲取高精度位置服務，進行二次開發(fā)，便捷的研制各類高精度位置應用。位置查詢服務提供位置信息服務歷史軌跡查詢，支持對移動對象的歷史軌跡信息的查詢。

6.4視頻業(yè)務應用服務

統(tǒng)一管理物聯(lián)網(wǎng)視頻終端，歷史視頻、實時視頻等視頻數(shù)據(jù)，針對巡檢、現(xiàn)場服務等業(yè)務應用場景對視頻數(shù)據(jù)需求，開放視頻信息類服務，支撐物聯(lián)業(yè)務應用中對視頻的交互需求。實現(xiàn)終端設備自動配置下發(fā)。對終端的云平臺通信參數(shù)、控制按鈕和鏡頭動作進行設置。

7運行監(jiān)測

7.1設備遠程監(jiān)控

通過設備影子進行數(shù)據(jù)通信，采用微服務架構，通過MQTT協(xié)議獲取和設置設備影子進行狀態(tài)同步，存儲設備狀態(tài)、應用程序期望狀態(tài)等信息。

7.2基礎設施監(jiān)控

實現(xiàn)對變電站、智能電網(wǎng)設備、云平臺等基礎設施運行狀態(tài)、負載進行監(jiān)控和實時告警，為平臺穩(wěn)定運行提供保障。

7.3網(wǎng)絡資源監(jiān)控

實現(xiàn)對通信網(wǎng)絡的監(jiān)控，包括網(wǎng)絡資源定義和監(jiān)測、基于業(yè)務特征的虛擬網(wǎng)映射、網(wǎng)絡集中配置、端到端的虛擬網(wǎng)絡監(jiān)測等。

7.4平臺組件監(jiān)控

實現(xiàn)對平臺服務組件及接口服務進行監(jiān)控，包括組件運行情況、接口調用情況等。

7.5運行狀態(tài)分析

通過對各組件運行情況瓶頸分析，實現(xiàn)對平臺性能優(yōu)化的決策建議；實現(xiàn)對平臺故障及時發(fā)現(xiàn)、故障預測和智能定位。

8結束語

物聯(lián)網(wǎng)技術在電力系統(tǒng)和各行各業(yè)都具有非常廣闊的應用前景。能力開放是應用使能、業(yè)務服務和資產(chǎn)數(shù)字化的過程，是數(shù)字經(jīng)濟時代實現(xiàn)數(shù)字業(yè)務轉型的必由之路。未來物聯(lián)網(wǎng)技術必將與智能電網(wǎng)進行更多的滲透與融合，通過物聯(lián)網(wǎng)能力開放中心打造物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)，提高物聯(lián)網(wǎng)技術的應用水平和落地場景，不斷形成具有電網(wǎng)特色的物聯(lián)網(wǎng)核心技術，并將其進行深層次的推廣，以配套的服務工程來完善智能電網(wǎng)的服務質量和服務水平，為國家和社會帶來更大的效益。

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作者:吳健寶 單位:廣東寶繹通信科技有限公司