物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用

吳健寶

（廣東寶繹通信科技有限公司，廣東 廣州510000）

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景已經(jīng)得到了全世界的認(rèn)可，并逐步在各行各業(yè)廣泛地應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)通過射頻識(shí)別技術(shù)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按通用或?qū)Ｓ脜f(xié)議將任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)和通信技術(shù)的應(yīng)用是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。電力行業(yè)作為物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的先行者，結(jié)合電網(wǎng)系統(tǒng)自身業(yè)務(wù)特點(diǎn)，通過分階段開展物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)接入與應(yīng)用場景建設(shè)，覆蓋基建物流、現(xiàn)場維護(hù)、綜合管理等多個(gè)場景，初步實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(shè)備狀態(tài)監(jiān)測評(píng)價(jià)系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入

結(jié)合電力企業(yè)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測評(píng)價(jià)中心建設(shè)工作要求，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的環(huán)境狀態(tài)信息、機(jī)械狀態(tài)信息、運(yùn)行狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測。并結(jié)合企業(yè)級(jí)管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成能力，完成了設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測、設(shè)備狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)和生產(chǎn)指揮決策三大功能建設(shè)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)測、統(tǒng)一評(píng)價(jià)，實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，為各班組的設(shè)備維護(hù)、檢修、技改等提供決策依據(jù)。

目前，主網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測評(píng)價(jià)系統(tǒng)已成功對(duì)接多個(gè)重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)源，未來將繼續(xù)對(duì)接入數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行技術(shù)改造，完善對(duì)各數(shù)據(jù)源的狀態(tài)監(jiān)控及統(tǒng)一管控能力。同時(shí)通過對(duì)接公司云平臺(tái)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)，對(duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行統(tǒng)一接入、數(shù)據(jù)清洗和數(shù)據(jù)分析，為上層的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、評(píng)價(jià)應(yīng)用提供統(tǒng)一、翔實(shí)的數(shù)據(jù)源（圖1）。

圖1 主網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測評(píng)價(jià)系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)接

2 電壓監(jiān)測系統(tǒng)

基于低壓配網(wǎng)電壓質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估分析、科學(xué)治理的內(nèi)在需求，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建低壓配網(wǎng)電壓監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)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(chǔ)、分析、報(bào)表等各個(gè)模塊，快速提供分鐘級(jí)的電壓均值、日電壓數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)值、月電壓數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)值等信息；對(duì)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(shí)系統(tǒng)結(jié)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(shù)和管理方法及理念，具有一定超前性。

3 高壓遠(yuǎn)程購電監(jiān)控系統(tǒng)

為提高電費(fèi)回收率和客戶滿意度，提升高壓遠(yuǎn)程預(yù)購電服務(wù)水平，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建預(yù)購電監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)購電、預(yù)購電裝置監(jiān)控等功能。預(yù)購電裝置的基礎(chǔ)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(tái)可以做到實(shí)時(shí)獲取和可視化，幫助客戶及時(shí)了解控制器狀態(tài)及購電信息，提升了客戶服務(wù)信息化水平和客戶滿意度。

4 無人機(jī)自動(dòng)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(fēng)險(xiǎn)低效率工作，遇到冰雪水災(zāi)等惡劣天氣時(shí)工作難以正常開展，特別是山區(qū)巡線具有相當(dāng)高的風(fēng)險(xiǎn)性，甚至可能危及生命。通過采用成熟的國產(chǎn)無人機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建設(shè)無人機(jī)自動(dòng)巡檢及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，借助各類傳感器、無人機(jī)飛控、智能停機(jī)庫等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的自動(dòng)起降、自動(dòng)巡航、對(duì)大范圍區(qū)域的自動(dòng)探測、自動(dòng)回巢充電等功能。通過若干個(gè)智能停電庫的組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域無人機(jī)設(shè)備的智能化調(diào)度。結(jié)合輸電線路無人機(jī)巡檢數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)自動(dòng)巡檢系統(tǒng)與巡檢數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的對(duì)接，將無人機(jī)自動(dòng)巡檢系統(tǒng)傳回的無人機(jī)數(shù)據(jù)及時(shí)有效歸類存放，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、趨勢(shì)分析、故障診斷、三維建模、智能圖像識(shí)別等工作，提升了巡線工作效率和質(zhì)量，為輸電線路日常巡檢維護(hù)、電網(wǎng)施工前期勘測、電網(wǎng)規(guī)劃、事故應(yīng)急處置等工作提供了有力的技術(shù)支撐。

在電力主營業(yè)務(wù)場景成功落地的基礎(chǔ)上，電力企業(yè)借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將各類主網(wǎng)關(guān)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(tái)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Restful API 形式開放給業(yè)務(wù)合作伙伴，通過靈活的合作模式聚合應(yīng)用開發(fā)者、業(yè)務(wù)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）。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)能力開放中心功能架構(gòu)圖

5 應(yīng)用使能

為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)者提供快速開發(fā)、部署以及管理應(yīng)用的能力。通過開放API 接口，和全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心相匹配，通過用戶、業(yè)務(wù)與終端資源整合以實(shí)現(xiàn)協(xié)同，支撐全業(yè)務(wù)云上運(yùn)行，在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)匯聚、信息安全等方面提供技術(shù)支撐；提供開發(fā)環(huán)境及API 網(wǎng)關(guān)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(wù)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(yīng)用基礎(chǔ)組件和應(yīng)用交互基礎(chǔ)控件，支持對(duì)物聯(lián)應(yīng)用CI/CD快速部署和發(fā)布。提供開放接口實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)場景快速組裝。從能力服務(wù)開放的類型來看，覆蓋API 接口、面向?qū)ο蟮腟DK 接口、基于模型的CIS 接口、微服務(wù)接口等等。

5.2 第三方能力集成

對(duì)接第三方API 的注冊(cè)、接入、供應(yīng)能力，供物聯(lián)業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)時(shí)針對(duì)性組合和重構(gòu)。服務(wù)API 是Web Service、Restful API，接入時(shí)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換和參數(shù)定義，對(duì)服務(wù)進(jìn)行安全保護(hù)、鑒權(quán)、流控等。

5.3 應(yīng)用動(dòng)態(tài)配置

配置管理實(shí)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(kuò)展。提供配置倉庫、查詢、推送、加密存儲(chǔ)等功能。非開發(fā)環(huán)境下配置加密防止誤寫，異構(gòu)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(wù)服務(wù)

圍繞全數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、全方位數(shù)據(jù)應(yīng)用，拓展數(shù)據(jù)服務(wù)能力，提升業(yè)務(wù)支撐能力?；跀?shù)據(jù)處理域業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)分析域業(yè)務(wù)、圖形影像管理業(yè)務(wù)、地理信息業(yè)務(wù)、視頻信息等，以及三維、VR、AR 等智能應(yīng)用領(lǐng)域提供服務(wù)支撐。

6.1 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)

基于全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心和企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)平臺(tái)，開放物聯(lián)公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)，支持物聯(lián)業(yè)務(wù)應(yīng)用各類數(shù)據(jù)需求。從數(shù)據(jù)維度來看，能力開放服務(wù)主要開放脫敏數(shù)據(jù)，包括明細(xì)數(shù)據(jù)、應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)、外部明細(xì)數(shù)據(jù)、外部應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)、能力開放認(rèn)證等。明細(xì)數(shù)據(jù)對(duì)外共享管理對(duì)電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)倉庫明細(xì)層和匯總層中明細(xì)數(shù)據(jù)的對(duì)外共享管理，主要包括對(duì)外共享數(shù)據(jù)邊界管理、數(shù)據(jù)權(quán)限管理和訪問方式管理等。

應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)外共享管理，對(duì)電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)集市中應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)的對(duì)外共享管理，主要包括對(duì)外共享數(shù)據(jù)邊界、權(quán)限和共享訪問方式管理等。

外部明細(xì)數(shù)據(jù)整合管理對(duì)電網(wǎng)外部明細(xì)數(shù)據(jù)的整合管理，主要包括數(shù)據(jù)倉庫各層模型設(shè)計(jì)與管理、流程監(jiān)控與控制、數(shù)據(jù)質(zhì)量校驗(yàn)，外部明細(xì)數(shù)據(jù)整合流程遵從電網(wǎng)數(shù)據(jù)倉庫“四層”架構(gòu)規(guī)范要求。外部應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)整合管理，對(duì)電網(wǎng)外部應(yīng)用結(jié)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(shè)計(jì)與管理、流程監(jiān)控與控制、數(shù)據(jù)質(zhì)量校驗(yàn)，外部應(yīng)用結(jié)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(gòu)規(guī)范要求。

能力開放認(rèn)證實(shí)現(xiàn)對(duì)外能力的集中管理，主要包括能力開放安全控制、能力認(rèn)證部署流程管控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析、定制化合作伙伴服務(wù)管理。

6.2 圖形影像應(yīng)用服務(wù)

基于全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心，統(tǒng)一管理物聯(lián)終端采集的非結(jié)構(gòu)化圖形影像類數(shù)據(jù)，針對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用集成場景公共需求，開放圖形影像應(yīng)用服務(wù)，支撐物聯(lián)業(yè)務(wù)應(yīng)用中對(duì)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(wù)、存儲(chǔ)服務(wù)、數(shù)據(jù)識(shí)別和處理服務(wù)等。

6.3 GIS 地理信息數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)

基于地理信息數(shù)據(jù)，針對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用集成對(duì)空間信息數(shù)據(jù)需求，提供地理信息應(yīng)用服務(wù)，支撐物聯(lián)業(yè)務(wù)應(yīng)用中對(duì)地理信息數(shù)據(jù)的需求。提供定位服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)等核心服務(wù)，用戶可通過服務(wù)接口獲取高精度位置服務(wù)，進(jìn)行二次開發(fā)，便捷的研制各類高精度位置應(yīng)用。位置查詢服務(wù)提供位置信息服務(wù)歷史軌跡查詢，支持對(duì)移動(dòng)對(duì)象的歷史軌跡信息的查詢。

6.4 視頻業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)

統(tǒng)一管理物聯(lián)網(wǎng)視頻終端，歷史視頻、實(shí)時(shí)視頻等視頻數(shù)據(jù)，針對(duì)巡檢、現(xiàn)場服務(wù)等業(yè)務(wù)應(yīng)用場景對(duì)視頻數(shù)據(jù)需求，開放視頻信息類服務(wù)，支撐物聯(lián)業(yè)務(wù)應(yīng)用中對(duì)視頻的交互需求。實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備自動(dòng)配置下發(fā)。對(duì)終端的云平臺(tái)通信參數(shù)、控制按鈕和鏡頭動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置。

7 運(yùn)行監(jiān)測

7.1 設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控

通過設(shè)備影子進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，采用微服務(wù)架構(gòu)，通過MQTT 協(xié)議獲取和設(shè)置設(shè)備影子進(jìn)行狀態(tài)同步，存儲(chǔ)設(shè)備狀態(tài)、應(yīng)用程序期望狀態(tài)等信息。

7.2 基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控

實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站、智能電網(wǎng)設(shè)備、云平臺(tái)等基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)、負(fù)載進(jìn)行監(jiān)控和實(shí)時(shí)告警，為平臺(tái)穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

7.3 網(wǎng)絡(luò)資源監(jiān)控

實(shí)現(xiàn)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控，包括網(wǎng)絡(luò)資源定義和監(jiān)測、基于業(yè)務(wù)特征的虛擬網(wǎng)映射、網(wǎng)絡(luò)集中配置、端到端的虛擬網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測等。

7.4 平臺(tái)組件監(jiān)控

實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)服務(wù)組件及接口服務(wù)進(jìn)行監(jiān)控，包括組件運(yùn)行情況、接口調(diào)用情況等。

7.5 運(yùn)行狀態(tài)分析

通過對(duì)各組件運(yùn)行情況瓶頸分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)性能優(yōu)化的決策建議；實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)故障及時(shí)發(fā)現(xiàn)、故障預(yù)測和智能定位。

8 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)和各行各業(yè)都具有非常廣闊的應(yīng)用前景。能力開放是應(yīng)用使能、業(yè)務(wù)服務(wù)和資產(chǎn)數(shù)字化的過程，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代實(shí)現(xiàn)數(shù)字業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的必由之路。未來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必將與智能電網(wǎng)進(jìn)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(shù)的應(yīng)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(shù)，并將其進(jìn)行深層次的推廣，以配套的服務(wù)工程來完善智能電網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)水平，為國家和社會(huì)帶來更大的效益。