云計(jì)算在電能信息采集物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用研究

冀曉誠(chéng)

摘要：隨著電力企業(yè)自動(dòng)化水平的進(jìn)一步加強(qiáng)，電能信息采集物聯(lián)網(wǎng)的推廣建設(shè)工作得到了全面的發(fā)展。在終端數(shù)量大幅度增加，精細(xì)化管理進(jìn)一步加強(qiáng)后，系統(tǒng)逐漸出現(xiàn)一些問(wèn)題，本文就云計(jì)算與電能信息采集物聯(lián)網(wǎng)兩者結(jié)合應(yīng)用進(jìn)行了研究，希望對(duì)系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展有所助益，能夠使得云計(jì)算技術(shù)更好的服務(wù)于電力企業(yè)。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算;虛擬化;電能信息采集;物聯(lián)網(wǎng);線損

引言

目前情況下，電能采集的應(yīng)用頻率比較高，這使得技術(shù)人員也可以實(shí)現(xiàn)收集電能信息的需求，同時(shí)還可以對(duì)電能的使用狀況進(jìn)行有效的監(jiān)控，得到現(xiàn)場(chǎng)企業(yè)用能的精確數(shù)據(jù)，如何使電能信息得到得更及時(shí)、更準(zhǔn)確，使采集物聯(lián)網(wǎng)更好地發(fā)展，是電力企業(yè)不斷研究的課題。而云計(jì)算等技術(shù)的應(yīng)用，可以在這個(gè)過(guò)程中發(fā)揮重要的作用，將云計(jì)算運(yùn)用在電能信息采集物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)當(dāng)中將能夠有效提高電力企業(yè)的運(yùn)營(yíng)效率，推動(dòng)電能信息采集互聯(lián)網(wǎng)更良性的發(fā)展。

1電能信息采集物聯(lián)網(wǎng)

1.1電能信息采集系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)就是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)物物相連的網(wǎng)絡(luò)體系，電力企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)時(shí)間較為長(zhǎng)久，電能信息采集系統(tǒng)中大量地應(yīng)用了傳感器技術(shù)，這為電能信息采集物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和創(chuàng)新提供了良好的基礎(chǔ)。隨著信息化時(shí)代的到來(lái)，以及用電企業(yè)數(shù)量的激增，傳統(tǒng)手工模式的抄表模式已經(jīng)不能滿足電力企業(yè)抄表、電費(fèi)結(jié)算、線損分析、用電檢查等工作的要求。電能表數(shù)量多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，解決抄核收過(guò)程中人工抄表不準(zhǔn)確，不能及時(shí)快速準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)用電異常，出現(xiàn)失壓斷相或表計(jì)損毀時(shí)不能準(zhǔn)確追補(bǔ)電量，抄表時(shí)間不同時(shí)不能準(zhǔn)確計(jì)算線損，隨著電力應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，一定程度加大了用電管理難度，當(dāng)出現(xiàn)管理漏洞時(shí)，將出現(xiàn)竊電行為。企業(yè)或居民實(shí)施竊電時(shí)缺少信息化監(jiān)察的手段，人工抄表導(dǎo)致個(gè)別電力企業(yè)人員利用電能損公肥私的犯罪行為，這些問(wèn)題逐漸成為電力企業(yè)實(shí)際工作中需要解決的實(shí)際問(wèn)題。電力企業(yè)在過(guò)去近二三十年的時(shí)間內(nèi)，根據(jù)當(dāng)時(shí)企業(yè)的情況及發(fā)展需要，建立了針對(duì)不同類型用戶的電能采集系統(tǒng)。為適應(yīng)電力市場(chǎng)化運(yùn)作和營(yíng)銷現(xiàn)代化建設(shè)的要求，需要全面建設(shè)電能信息采集系統(tǒng)，提升精益化和標(biāo)準(zhǔn)化管理水平，滿足電力企業(yè)各層面、各專業(yè)對(duì)用電信息的迫切需求。為使信息化系統(tǒng)有效良性地應(yīng)用，國(guó)家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司等電力企業(yè)紛紛出臺(tái)相關(guān)的規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)。

1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電能信息采集系統(tǒng)可以劃分為系統(tǒng)主站、終端采集設(shè)施以及通信通道三個(gè)部分。采集層：在采集系統(tǒng)中處于社會(huì)的各個(gè)角落，屬于電能信息采集物聯(lián)網(wǎng)的前段，收集數(shù)據(jù)，感知信息，由智能電表、采集器、采集終端等設(shè)備組成。通信層：終端采用無(wú)線公網(wǎng)、專線、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)通信與主站通信。主站層：電能信息采集物聯(lián)網(wǎng)的核心，由服務(wù)器及軟件應(yīng)用系統(tǒng)組成，軟件應(yīng)用主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、運(yùn)維管理、數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)應(yīng)用、系統(tǒng)管理等業(yè)務(wù)功能。

1.3系統(tǒng)主要功能

數(shù)據(jù)采集：以各種通信方式接入各種類型終端，按照規(guī)定的通信協(xié)議解析數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。電量統(tǒng)計(jì)：按各種主題對(duì)售電量及發(fā)電量進(jìn)行分析，包括與同期比較增長(zhǎng)量、增長(zhǎng)率分析、電量同比、環(huán)比分析、電量時(shí)段分析、電量排名等功能。預(yù)付費(fèi)管理：實(shí)施預(yù)付費(fèi)管理，主要形式為插卡式預(yù)付費(fèi)、網(wǎng)絡(luò)式預(yù)付費(fèi)和電費(fèi)結(jié)算計(jì)費(fèi)三種。用電監(jiān)測(cè)，主要體現(xiàn)在客戶用電安全及企業(yè)竊電分析功能，主要是根據(jù)采集到的客戶數(shù)據(jù)，進(jìn)行加工分析，發(fā)現(xiàn)客戶不正常用電的行為。線損統(tǒng)計(jì)：范圍包括母線不平衡、變壓器損耗、分區(qū)、分壓、分線、分臺(tái)區(qū)等，主要統(tǒng)計(jì)各地區(qū)下屬供電分局等區(qū)域管理單位，各電壓等級(jí)分析對(duì)象，各級(jí)變電站主變、母線、聯(lián)絡(luò)線、10kV配電線路等電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)對(duì)象，實(shí)現(xiàn)多維度、多層次的線損分析，為降損工作提供依據(jù)。

2云計(jì)算在電能信息采集物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

2.1通信采集業(yè)務(wù)的支持

電能信息采集物聯(lián)網(wǎng)采集的對(duì)象包括電廠、變電站、專變企業(yè)、居民，現(xiàn)場(chǎng)傳感器、智能電表等終端設(shè)備，在國(guó)家的各個(gè)角度安裝部署，采集的數(shù)據(jù)規(guī)模之大前所未有。目前系統(tǒng)需要與高達(dá)數(shù)十萬(wàn)終端進(jìn)行通信，采集數(shù)據(jù);系統(tǒng)要實(shí)時(shí)在線給現(xiàn)場(chǎng)電能表下發(fā)跳閘、充值指令。這些都要求通信子系統(tǒng)健壯、穩(wěn)定、可靠，云計(jì)算的虛擬化技術(shù)靈活可擴(kuò)展，可以幫助電能信息采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。采集服務(wù)集群可以通過(guò)虛擬化硬件設(shè)備，方便快捷地?cái)U(kuò)展通信服務(wù)器的資源，單機(jī)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題后，可以動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展。從軟件方面，云計(jì)算技術(shù)為通信采集軟件更好地協(xié)同提供了有效的數(shù)據(jù)支持。在面對(duì)大量終端設(shè)備與主站通信時(shí)，傳統(tǒng)的通信采集系統(tǒng)需要花費(fèi)較大的精力研究軟件與終端設(shè)備的負(fù)載通信平衡，云計(jì)算技術(shù)可以將采集任務(wù)做并行化處理，把計(jì)算任務(wù)分配到多個(gè)不同的工作節(jié)點(diǎn)完成，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的有效提升，有效地幫助研發(fā)人員解決通信阻塞、負(fù)載均衡的問(wèn)題。

2.2海量數(shù)據(jù)計(jì)算服務(wù)的支持

電能信息采集系統(tǒng)已經(jīng)在全國(guó)各省級(jí)電力公司以集中式部署的方式建設(shè)應(yīng)用，即在省電力公司建設(shè)，采集對(duì)象面向全省范圍內(nèi)的變電站、專變企業(yè)及居民臺(tái)區(qū)，每個(gè)省級(jí)主站處理千萬(wàn)塊電能表數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括電表讀數(shù)、電壓電流、功率因數(shù)、失壓斷相等數(shù)據(jù)。電能信息采集系統(tǒng)除了要處理海量數(shù)據(jù)外，還要及時(shí)處理并且穩(wěn)定運(yùn)行，在傳統(tǒng)的電能信息采集系統(tǒng)中，開(kāi)發(fā)人員要花費(fèi)非常大的精力處理，云計(jì)算技術(shù)出現(xiàn)以后，這些處理就變得異常簡(jiǎn)單，云計(jì)算在大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛采用分布式并行計(jì)算技術(shù)，主要包括Hadhoop、Spark和Storm。Hadhoop、Spark主要用于離線大數(shù)據(jù)的并行處理;Storm主要針對(duì)在線實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)處理的并行計(jì)算系統(tǒng)。

3智能電能表采集系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)

3.1建立完善的信息管理系統(tǒng)

電力企業(yè)結(jié)合智能電能表基本的運(yùn)行特征和用戶情況，可以建立良性的信息管理系統(tǒng)，明確完整的信息管理制度。在作業(yè)、故障處理或是程序檢測(cè)等多個(gè)環(huán)節(jié)上，促使各級(jí)單位可以對(duì)信息進(jìn)行共享交流，確保智能電能表維護(hù)的如期進(jìn)行。

3.2提高管理人員的素質(zhì)

在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，智能電能表采集系統(tǒng)需涉及多項(xiàng)前沿的技術(shù)，這就增加了智能電能表采集系統(tǒng)的維護(hù)難度，同時(shí)也不易對(duì)故障進(jìn)行處理。因此，企業(yè)需組織運(yùn)維管理人員參加專業(yè)培訓(xùn)，學(xué)習(xí)電力行業(yè)和操作相關(guān)的知識(shí)，提升管理人員自身的業(yè)務(wù)素養(yǎng)和工作水平。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在電能信息物聯(lián)網(wǎng)深入應(yīng)用的過(guò)程中，需要深入學(xué)習(xí)、分析并應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)，就云計(jì)算技術(shù)來(lái)講，它是一項(xiàng)新興技術(shù)，這就使得其在電能信息物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用時(shí)有一個(gè)適應(yīng)過(guò)程。就目前智能電網(wǎng)建設(shè)來(lái)說(shuō)，其發(fā)展離不開(kāi)新技術(shù)應(yīng)用，只有將云計(jì)算技術(shù)與電能信息采集物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相互結(jié)合起來(lái)，才能有效提高電能信息采集工作的效率，使電能信息采集系統(tǒng)信息化得到更好的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳宇，胡君，唐茂文.云計(jì)算在電能信息采集物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的應(yīng)用[J].電氣應(yīng)用，2015（S2）：576-577.

[2]鄭曉青.云計(jì)算在電能信息采集物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的應(yīng)用分析[J].信息與電腦，2017（8）：178-179.

[3]吳凱峰，劉萬(wàn)濤，李彥虎，等.基于云計(jì)算的電力大數(shù)據(jù)分析技術(shù)與應(yīng)用[J].中國(guó)電力，2015（2）：120-125.

[4]石彪.應(yīng)用云計(jì)算的用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)[J].大眾用電，2017（2）：16-17.

[5]何恒靖.云計(jì)算在電力用戶用電信息采集系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].電測(cè)與儀表，2016（1）：8-14.

[6]洪建光.基于云計(jì)算的用電信息采集系統(tǒng)性能提升關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用[J].電力信息與通信技術(shù)，2014（3）：6-9.