物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力行業(yè)應(yīng)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(luò)信息技術(shù)。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(shù)相結(jié)合，其應(yīng)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(guān)注。電力企業(yè)實際業(yè)務(wù)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景非常廣闊。

關(guān)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(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)通過射頻識別技術(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(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，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、綜合管理等多個場景，初步實現(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)測評價系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入

結(jié)合電力企業(yè)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測評價中心建設(shè)工作要求，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)對電力設(shè)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(jié)合企業(yè)級管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成能力，完成了設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)測、設(shè)備狀態(tài)綜合評價和生產(chǎn)指揮決策三大功能建設(shè)，實現(xiàn)設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)測、統(tǒng)一評價，實時掌握設(shè)備運行狀態(tài)，為各班組的設(shè)備維護、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)測評價系統(tǒng)已成功對接多個重要業(yè)務(wù)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(shù)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(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、評價應(yīng)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(zhì)量進行評估分析、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(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(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)，實現(xiàn)遠程實時購電、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(wù)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(fēng)險低效率工作，遇到冰雪水災(zāi)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(dāng)高的風(fēng)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(shù)，建設(shè)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(shè)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(shè)備的智能化調(diào)度。結(jié)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(zhì)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(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(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）。

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現(xiàn)協(xié)同，支撐全業(yè)務(wù)云上運行，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，支持對物聯(lián)應(yīng)用CI/CD快速部署和發(fā)布。提供開放接口實現(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

對接第三方API的注冊、接入、供應(yīng)能力，供物聯(lián)業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)時針對性組合和重構(gòu)。服務(wù)API是WebService、RestfulAPI，接入時進行協(xié)議轉(zhuǎn)換和參數(shù)定義，對服務(wù)進行安全保護、鑒權(quán)、流控等。5.3應(yīng)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(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。基于數(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)級數(shù)據(jù)平臺，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)，包括明細數(shù)據(jù)、應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)、外部明細數(shù)據(jù)、外部應(yīng)用結(jié)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(quán)限管理和訪問方式管理等。應(yīng)用結(jié)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(yīng)用結(jié)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(quán)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(shè)計與管理、流程監(jiān)控與控制、數(shù)據(jù)質(zhì)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(gòu)規(guī)范要求。外部應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)整合管理，對電網(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)計與管理、流程監(jiān)控與控制、數(shù)據(jù)質(zhì)量校驗，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(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)、存儲服務(wù)、數(shù)據(jù)識別和處理服務(wù)等。

6.3GIS地理信息數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)

基于地理信息數(shù)據(jù)，針對業(yè)務(wù)應(yīng)用集成對空間信息數(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，支持對移動對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、實時視頻等視頻數(shù)據(jù)，針對巡檢、現(xiàn)場服務(wù)等業(yè)務(wù)應(yīng)用場景對視頻數(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)用中對視頻的交互需求。實現(xiàn)終端設(shè)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(shè)置。

7運行監(jiān)測

7.1設(shè)備遠程監(jiān)控

通過設(shè)備影子進行數(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)備影子進行狀態(tài)同步，存儲設(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

實現(xiàn)對變電站、智能電網(wǎng)設(shè)備、云平臺等基礎(chǔ)設(shè)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(luò)資源監(jiān)控

實現(xiàn)對通信網(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平臺組件監(jiān)控

實現(xiàn)對平臺服務(wù)組件及接口服務(wù)進行監(jiān)控，包括組件運行情況、接口調(diào)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(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)濟時代實現(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