基于大數(shù)據(jù)的智慧用電系統(tǒng)設(shè)計

許平靜

（青島市即墨區(qū)應(yīng)急管理局 山東省青島市 266200）

智慧用電系統(tǒng)能夠?qū)τ秒娋€路中存在的漏電、電弧、短路、溫度異常等危險情況進(jìn)行監(jiān)測。時刻收集線路中的電流、電壓等信息情況，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上傳至中央平臺進(jìn)行分析處理，實現(xiàn)遠(yuǎn)程線路監(jiān)控，異常情況的報警等管理服務(wù)。智慧用電系統(tǒng)涵蓋了監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理平臺以及數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺。此系統(tǒng)通過所將獲取到的信息進(jìn)行分析，以此來判斷用戶用電情況，能夠?qū)崿F(xiàn)能源調(diào)配的優(yōu)化，及時發(fā)現(xiàn)隱患，增強(qiáng)處理效率，警示危險的效果。

如今，隨著科技水平的提高，在人們的日常生活中，智能設(shè)備變得越來越常見。例如智能電表、智能插座等等先進(jìn)的設(shè)施，這些設(shè)施的使用，為用電系統(tǒng)的智能化發(fā)展提供了豐富的數(shù)據(jù)資源。以往的智能用電系統(tǒng)不能有效的應(yīng)對現(xiàn)階段中龐大的數(shù)據(jù)處理工作，無法進(jìn)行有效管理。而在近幾年中飛速崛起的大數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的高效分析處理，現(xiàn)階段中，廣泛應(yīng)用在互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)方面的發(fā)展當(dāng)中，并已取得了顯著的成績。大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在廣闊的數(shù)據(jù)海洋當(dāng)中，迅速，精準(zhǔn)的提取目標(biāo)信息。該項技術(shù)主要通過高效的數(shù)據(jù)獲取技術(shù)、存儲技術(shù)、分析技術(shù)以及可視化技術(shù)進(jìn)行支持。現(xiàn)階段中，大數(shù)據(jù)技術(shù)具有多種運(yùn)用方案，Hadoop 分布式系統(tǒng)框架是當(dāng)下運(yùn)用最廣泛的使用方案。

1 智慧用電管理平臺的應(yīng)用前景

電能采集產(chǎn)品的技術(shù)提升將促進(jìn)電能管理系統(tǒng)水平的有效提升。信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性與及時性智慧用電監(jiān)管平臺發(fā)展的一項重要基礎(chǔ)；另外，智能化、多性能的實現(xiàn)也是該智慧平臺的一項重要研究前提，這平臺研究過程中，應(yīng)當(dāng)積極吸收各類新興技術(shù)，實現(xiàn)智慧化和綜合化發(fā)展，確保電力公司可以實現(xiàn)多功能、全方位的遠(yuǎn)程平臺監(jiān)控管理效果。

在電力生產(chǎn)與消耗的過程中，增強(qiáng)對電能的調(diào)度、輸送以及使用的管理，是現(xiàn)在智慧電網(wǎng)的主要發(fā)展方向。而能夠?qū)崟r、精準(zhǔn)的獲取電力用戶的電耗信息，有效的分析電能消耗模型，以此來提高對智慧電網(wǎng)中用電方面管理能力的提升，達(dá)到全監(jiān)控、全采集、全覆蓋全面性智能發(fā)展。智慧用電管理系統(tǒng)的建立，發(fā)展優(yōu)質(zhì)智慧電網(wǎng)的必要基礎(chǔ)，同時更是支持階梯電價發(fā)展的重要前提。智慧用電管理系統(tǒng)的發(fā)展能夠有效提高現(xiàn)在電網(wǎng)工作的穩(wěn)定性，提高經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)改良電網(wǎng)負(fù)荷，提高效果的發(fā)展。

2 大數(shù)據(jù)智慧用電系統(tǒng)的核心技術(shù)

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧用電管理系統(tǒng)，能夠?qū)Υ罅康臄?shù)據(jù)源根據(jù)對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行獲取與歸納，并實現(xiàn)高效率的存儲，分析處理，并在顯示器上利用數(shù)據(jù)或圖形的方式呈現(xiàn)對應(yīng)的結(jié)果，打造智能用電管理平臺。

2.1 基于大數(shù)據(jù)的用電集成管理技術(shù)

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能用電管理平臺，是統(tǒng)一使用多種技術(shù)管理方案，有效結(jié)合眾多技術(shù)，從而獲取一個性能更全面的管理效果。融合數(shù)據(jù)的方式是將各種類型的數(shù)據(jù)實現(xiàn)系統(tǒng)邏輯的綜合管理，最終，實現(xiàn)一個全方位，具有良好使用效果的數(shù)據(jù)集合。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的集成能力，能夠有效改善過去智慧用電系統(tǒng)方案所存在的信息難以流通的情況?，F(xiàn)代大數(shù)據(jù)技術(shù)的一個主要特色就是數(shù)據(jù)源頭變得更加豐富化，這代表著能夠獲取更多不同種類，類型豐富的信息源，這樣極為豐富的數(shù)據(jù)背景，對于大數(shù)據(jù)的處理而言是一項全新挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)獲取與整理的本質(zhì)就是能夠分析各種繁瑣的數(shù)據(jù)，并結(jié)合其關(guān)系鏈進(jìn)行獲取。就是實現(xiàn)對復(fù)雜數(shù)據(jù)的預(yù)處理，將各種繁瑣、混亂、錯雜的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榫珳?zhǔn)、規(guī)范化，具有使用價值的數(shù)據(jù)信息。通過分布式功能，可以有效處理數(shù)據(jù)文件，將其分化在各個不同的計算機(jī)節(jié)點(diǎn)當(dāng)中，現(xiàn)階段中，通過HDFS 分布式文件系，利用冗沉數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和極強(qiáng)的跨平臺特征，如今此系統(tǒng)已經(jīng)被有效應(yīng)用在各種海量數(shù)據(jù)的存儲與管理工作當(dāng)中。

2.2 基于大數(shù)據(jù)的用電數(shù)據(jù)分析技術(shù)

現(xiàn)代大數(shù)據(jù)技術(shù)的關(guān)鍵就是其數(shù)據(jù)分析處理能力，大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)Ａ繑?shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并且通過其強(qiáng)大的分析處理能力，對整體數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，或許智能用電的隱形規(guī)律，給工作人員提供可靠的參考根據(jù)。統(tǒng)計管理方面的知識與現(xiàn)代發(fā)達(dá)的計算機(jī)技術(shù)是實現(xiàn)大數(shù)據(jù)強(qiáng)大分析能力的重要基礎(chǔ)，隨著近幾年來對大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷研究改進(jìn)，如今大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)聯(lián)分析、數(shù)據(jù)挖掘、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等各類不同的高性能處理方式。大數(shù)據(jù)智能用電平臺是以過去的用電系統(tǒng)為研究模板進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。積極運(yùn)用數(shù)據(jù)獲取技術(shù)，融合計算機(jī)學(xué)習(xí)狀況，實現(xiàn)新型的智能用電管理平臺能夠?qū)崿F(xiàn)對龐大數(shù)據(jù)源的有效獲取，動態(tài)模型的研究分析，迅速決策的能力。新型的智能用電管理平臺，可以分析目標(biāo)特征，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)體量的簡化處理；利用聚類數(shù)據(jù)算法，實現(xiàn)數(shù)據(jù)迭代獲取分析模型；利用大數(shù)據(jù)并行算法，獲取其他高效分析模型，實現(xiàn)系統(tǒng)的多功能自動判斷效果。

2.3 基于大數(shù)據(jù)的用電數(shù)據(jù)處理技術(shù)

新型智慧用電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理需求重點(diǎn)在于針對海量數(shù)據(jù)的分布式處理、泛化處理與數(shù)據(jù)即時處理能力。分布式處理主要依靠Hadoop 框架進(jìn)行實現(xiàn)，能夠高效的對各種數(shù)據(jù)源進(jìn)行預(yù)處理，能夠運(yùn)用在本系統(tǒng)的信息獲取模塊當(dāng)中，達(dá)到對各種復(fù)雜，散亂數(shù)據(jù)的有效獲取與歸類。數(shù)據(jù)泛化處理功能可以通過文本、多媒體與圖像的方式，將非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)展開統(tǒng)一處理。通過流式處理技術(shù)，最高可達(dá)到毫秒級的即時數(shù)據(jù)處理能力，常用與金融交易等高即時性需求的工作領(lǐng)域。

2.4 基于大數(shù)據(jù)的用電數(shù)據(jù)可視化技術(shù)

通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的知識，能夠讓用電數(shù)據(jù)分析處理結(jié)果加便捷，直觀的進(jìn)行呈現(xiàn)，使管理工作者更詳細(xì)的掌握用電數(shù)據(jù)的發(fā)展情況，清楚城市內(nèi)智慧用電具體使用狀況。原有的智慧用電管理平臺中，雖然具備可視化能力，但是通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持，能夠在原有技術(shù)基礎(chǔ)上，更深化的探究整體用電規(guī)律以及數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，可視化技術(shù)能夠利用，即時電耗數(shù)據(jù)、地理信息、利用穩(wěn)定高效的屬于分析模型有效的將電能使用過程中數(shù)據(jù)趨勢進(jìn)行了解，達(dá)到預(yù)判危險情況以及及時報警的效果。

3 基于大數(shù)據(jù)的智慧用電系統(tǒng)功能的需求

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧用電系統(tǒng)為高其使用效率，滿足現(xiàn)代社會的發(fā)展需求，保證使用的安全，因此需要能夠滿足以下功能：

3.1 即時獲取前端采集器的能耗數(shù)據(jù)

前端的能耗數(shù)據(jù)采集設(shè)備，無時不刻都在輸送著各種新的信息內(nèi)容，這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)能夠有效詳細(xì)的呈現(xiàn)前端某個裝置，在某一段時間之間的工作情況，只需要適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，就能起到極大的作用性。使用者對于前端數(shù)據(jù)獲取的目的主要體現(xiàn)在一下兩點(diǎn)上：

（1）了解某一時間段中前端裝置的具體數(shù)據(jù)情況，有利于對裝置實際工作情況的掌握；

（2）可以通過數(shù)據(jù)處理，來有效呈現(xiàn)某一設(shè)備現(xiàn)階段中的實際工作情況，有利于對于裝置工作狀態(tài)的了解。

3.2 無線網(wǎng)絡(luò)與大數(shù)據(jù)技術(shù)之間的有效銜接

因為基層內(nèi)的采集器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)配備了專項的處理器芯片，順信內(nèi)部所搭載的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議為物聯(lián)網(wǎng)專用協(xié)議，使得采集器無法與大數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行高效的交互。因此需要在基層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中與大數(shù)據(jù)平臺之間增設(shè)對應(yīng)的先接模塊，確保只會用電管理平臺的智能處理效果。

3.3 大規(guī)模能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計需求

由于采集設(shè)備基數(shù)較大且我存儲的數(shù)據(jù)信息量十分龐大，就會導(dǎo)致積累了海量的信息存儲數(shù)據(jù)。以往的智能用電管理平臺無法承載如此巨量的數(shù)據(jù)處理工作，而基于大數(shù)據(jù)技術(shù)所設(shè)計的智慧用電管理平臺能夠利用并行計算處理方式，可以有效的滿足大量數(shù)據(jù)處理的需求，并且通過平臺中的現(xiàn)有技術(shù)方案，來優(yōu)化統(tǒng)計分析相關(guān)的一系列操作要求。

3.4 即時數(shù)據(jù)查詢設(shè)計

通過大數(shù)據(jù)技術(shù)所支持的智能化用電平臺，需要可以實現(xiàn)用戶對于即時數(shù)據(jù)獲取的需求，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠迅速定位目標(biāo)數(shù)據(jù)源。但是因為受到底層數(shù)據(jù)采集設(shè)備的空間限制，其中的數(shù)據(jù)每間隔一段時間就會被覆蓋，因此不可依靠采集設(shè)備自帶的存儲能力進(jìn)行長期數(shù)據(jù)查找，要通過傳輸能力，上傳到云端進(jìn)行保存，同時利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)精準(zhǔn)定位，完成目標(biāo)信息獲取。

3.5 復(fù)雜能耗數(shù)據(jù)分析需求

基于大數(shù)據(jù)所實現(xiàn)的能耗信息管理平臺可以實現(xiàn)復(fù)雜能耗數(shù)據(jù)模型的高效處理，管理人員期望能夠利用大數(shù)據(jù)的復(fù)雜模型分析能力，從海量、錯雜的數(shù)據(jù)當(dāng)中提取出具有更高價值的信息內(nèi)容來幫助優(yōu)化設(shè)備的維護(hù)改良，促進(jìn)環(huán)保節(jié)能的發(fā)展。并且使用中還期望能通過能耗數(shù)據(jù)模型的建立，通過各種科學(xué)方案來優(yōu)化智慧用電管理平臺的多平臺兼容性能，在硬件允許的時候，實現(xiàn)手機(jī)與電腦端的高效使用管理。

4 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧用電平臺設(shè)計

智慧用電管理平臺基于大數(shù)據(jù)對前端數(shù)據(jù)獲取、分析以及對數(shù)據(jù)的運(yùn)用，深度探究用電系統(tǒng)中各數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。將系統(tǒng)功能劃分為5 各層級：數(shù)據(jù)獲取、存儲、服務(wù)、分析以及應(yīng)用部分，并有效利用原有智慧用電系統(tǒng)框架。通過大數(shù)據(jù)Kafka、Chukwa 等方法，根據(jù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)特征，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的預(yù)處理操作，確保后續(xù)輸出的信息資料全面、精確以及具有良好的價值，為后續(xù)分析工作打下扎實的基礎(chǔ)?；诖髷?shù)據(jù)的智慧用電管理平臺通過Hadoop 分布式框架技術(shù)以及HDFS 數(shù)據(jù)庫技術(shù)，建立高效存儲的數(shù)據(jù)庫類型，進(jìn)而有效提高智慧用電平臺的數(shù)據(jù)調(diào)度能力。服務(wù)層級有效結(jié)合系統(tǒng)管理、信息呈現(xiàn)、安全管理、數(shù)據(jù)處理等功能。系統(tǒng)管理功能是實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)各種信息資源進(jìn)行合理調(diào)度安排；信息展示功能是將前端采集器所獲取的信息處理通過圖形或數(shù)字的方式進(jìn)行直觀呈現(xiàn)；信息安全管理是對系統(tǒng)中的使用權(quán)限進(jìn)行管理、儲備保存對應(yīng)的數(shù)據(jù)、提高數(shù)據(jù)的保密性，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?；?shù)據(jù)分析是通過技術(shù)方案，便捷高效的處理數(shù)據(jù)信息資源；并利用Apache Spark 技術(shù)引擎，還大幅度增強(qiáng)數(shù)據(jù)處理的效率。智能用電管理平臺通過將各類源數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，再利用各類數(shù)據(jù)分析模型進(jìn)行分析。實現(xiàn)對電網(wǎng)異常情況以及使用風(fēng)險的判斷，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展的智慧用電管理平臺，能夠充分體現(xiàn)其智慧性優(yōu)勢，為未來的智慧消防、智慧建筑發(fā)展提供穩(wěn)定的技術(shù)支持。

5 結(jié)束語

新時代的大數(shù)據(jù)技術(shù)具有極大的發(fā)展?jié)摿?，怎樣將這股潛力有效的運(yùn)用并加以發(fā)展，是現(xiàn)階段中各行業(yè)那所重點(diǎn)研究的問題。文章基于現(xiàn)階段中智慧用電平臺難以應(yīng)對海量信息處理的問題進(jìn)行探究，探究基于大數(shù)據(jù)技術(shù)所實現(xiàn)的管理系統(tǒng)所具有的應(yīng)用優(yōu)勢，提高安全用電的良好發(fā)展。