淺析EC-IoT在行業(yè)中的成功應(yīng)用

摘要

本章主要介紹EC-IoT在行業(yè)中的成功應(yīng)用，包括智慧充電樁、智慧用能、物聯(lián)桿站和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。

智慧充電樁

客戶痛點(diǎn)電動(dòng)汽車充電樁是當(dāng)前熱點(diǎn)話題，也是國(guó)家新基建的重要內(nèi)容。借助新基建帶來(lái)的發(fā)展機(jī)遇，充電樁的數(shù)量將有望實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，未來(lái)幾年充電樁保有量將達(dá)500萬(wàn)，隨著這些充電樁大規(guī)模接入電網(wǎng)，電動(dòng)汽車充電將對(duì)電網(wǎng)業(yè)務(wù)產(chǎn)生不可忽視的影響：

在企業(yè)和居民用電高峰期，若不對(duì)電動(dòng)汽車充電進(jìn)行有序引導(dǎo)，將導(dǎo)致變壓器超容等現(xiàn)象，威脅電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

運(yùn)維效率低：充電樁設(shè)備故障率高、互聯(lián)互通性差，無(wú)統(tǒng)一網(wǎng)管，海量終端難管理；出現(xiàn)故障需上站進(jìn)行故障診斷和應(yīng)用升級(jí)。

基于EC-IoT的智慧充電樁

為了應(yīng)對(duì)充電樁帶來(lái)的挑戰(zhàn)，推出基于EC-IoT架構(gòu)的智慧充電樁方案，架構(gòu)如圖1-1所示，融合邊緣計(jì)算、有線無(wú)線通信等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)充電樁基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)化轉(zhuǎn)型，助力電動(dòng)汽車基礎(chǔ)設(shè)施邁向更智能、更簡(jiǎn)單、更高效的階段。

云：Agile Controller-IoT作為物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)，具備廣泛協(xié)議的南向接入能力，為各種終端設(shè)備提供接入和管理的功能，同時(shí)提供北向開(kāi)放接口與充電樁運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)配合，支撐行業(yè)客戶靈活擴(kuò)展、升級(jí)充電服務(wù)業(yè)務(wù)和各類增值服務(wù)業(yè)務(wù)。

管：各種傳感器/終端采用PLC-IoT、以太網(wǎng)等有線無(wú)線通信技術(shù)，滿足充電場(chǎng)站各類終端高可靠、低延時(shí)通信的接入需求；同時(shí)采用5G/LTE/3G無(wú)線回傳網(wǎng)絡(luò)或Internet專線回傳網(wǎng)絡(luò)，為充電場(chǎng)站遠(yuǎn)程智能化管理提供高可靠、大帶寬的網(wǎng)絡(luò)通道，保障業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性和良好的用戶體驗(yàn)。

邊：邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)基于“硬件平臺(tái)化、軟件APP化”的設(shè)計(jì)理念，業(yè)務(wù)應(yīng)用APP按需部署，合作伙伴可靈活開(kāi)發(fā)和擴(kuò)展有序充電、充電監(jiān)控、視頻聯(lián)動(dòng)等APP應(yīng)用。同時(shí)，邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)還可與其他邊緣智能模塊協(xié)同，實(shí)現(xiàn)充電樁遠(yuǎn)程運(yùn)維、充電場(chǎng)站智能化管理、負(fù)荷預(yù)測(cè)、故障智能分析功能。

端：末端傳感器及各類物聯(lián)終端通過(guò)各種接入方式接入邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)。

應(yīng)用場(chǎng)景

電網(wǎng)用電負(fù)荷控制

如圖1-2所示，邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)可實(shí)時(shí)采集配電變壓器負(fù)荷，然后通過(guò)安裝在邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)中的業(yè)務(wù)APP實(shí)現(xiàn)對(duì)充電模式的控制（直接充電、預(yù)約充電、限制充電、負(fù)載均衡等），防止配電變壓器過(guò)載，智能調(diào)控充電/用電負(fù)荷，減少擴(kuò)容。

充放電監(jiān)控

邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)可以基于調(diào)度命令，按預(yù)定充放電控制策略，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車與電網(wǎng)雙向充放電控制，參與電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)削峰填谷。

停車位管理

邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)通過(guò)有線/無(wú)線接入多種傳感器，利用邊緣計(jì)算應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)車檢器、智能地鎖、車牌識(shí)別、充電樁啟停的綜合判斷與控制，實(shí)現(xiàn)油車占位智能告警，充電車位自動(dòng)管理。

智慧用能

客戶痛點(diǎn)

綜合能源服務(wù)是一種新型的、為滿足終端用戶多元化能源生產(chǎn)與消費(fèi)的能源服務(wù)方式，涵蓋能源規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程建設(shè)、多能源運(yùn)營(yíng)及投融資服務(wù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，綜合能源服務(wù)急需打造一套數(shù)字化平臺(tái)以解決當(dāng)前面對(duì)的問(wèn)題：

能源設(shè)備接入場(chǎng)景多，環(huán)境復(fù)雜

電/水/氣表、傳感器等采集終端接入場(chǎng)景多，設(shè)備存在不同的接口和協(xié)議，管理難度大；能源現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，改造施工難度大。

海量終端管理難，運(yùn)維成本高

海量能源終端缺少統(tǒng)一的管理平臺(tái)，缺乏遠(yuǎn)程管理手段，故障定位難，運(yùn)維效率低下?；贓C-IoT的智慧用能基于EC-IoT架構(gòu)的智慧用能物聯(lián)網(wǎng)解決方案，如圖1-3所示，融合邊緣計(jì)算、有線無(wú)線通信等技術(shù)，智慧用能場(chǎng)景方案為電力企業(yè)打造全面開(kāi)放的綜合能源服務(wù)數(shù)字化平臺(tái)，加速行業(yè)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型。

云：由平臺(tái)層和應(yīng)用層組成。

在平臺(tái)層，智慧用能云平臺(tái)由物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)Agile Controller-IoT、大數(shù)據(jù)組件等構(gòu)成，采用云管理架構(gòu)實(shí)現(xiàn)海量終端設(shè)備的全生命周期遠(yuǎn)程可視化管理，以及海量用能數(shù)據(jù)的分析和處理；Agile Controller-IoT通過(guò)開(kāi)放的北向接口，與應(yīng)用層各行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)靈活對(duì)接。

管：即云邊之間的通信網(wǎng)絡(luò)層。智慧用能物聯(lián)網(wǎng)關(guān)支持有線和無(wú)線兩種通信方式，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)通信情況，進(jìn)行靈活選擇，匹配多應(yīng)用場(chǎng)景。

邊：即邊緣計(jì)算層。基于邊緣計(jì)算技術(shù)，重新定義能源網(wǎng)關(guān)設(shè)備，賦予設(shè)備智能大腦。智慧用能物聯(lián)網(wǎng)關(guān)可像智能手機(jī)一樣，功能由業(yè)務(wù)APP實(shí)現(xiàn)，可按需定制或加載，數(shù)據(jù)靈活共享，從而對(duì)接不同業(yè)務(wù)生態(tài)，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，避免硬件系統(tǒng)的重復(fù)開(kāi)發(fā)。

端：即采集終端層。輕量級(jí)采集終端和輕量級(jí)轉(zhuǎn)換器采用PLC-IoT技術(shù)，網(wǎng)隨電通，即插即用，通過(guò)普通的電力線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，可滿足園區(qū)、公共建筑、居民的接入需求，高效可靠地采集各種用能信息，為綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

應(yīng)用場(chǎng)景

電水氣熱冷全采集

通過(guò)各種儀表、傳感器等終端，對(duì)電、水、氣、熱/冷等多種能源介質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)，并可導(dǎo)入天氣、環(huán)境、產(chǎn)能、人流量等外部環(huán)境或生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

實(shí)時(shí)監(jiān)控

通過(guò)對(duì)能源及其相關(guān)系統(tǒng)的儀表、繼保、傳感器、自動(dòng)控制設(shè)備等進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，建立起統(tǒng)一的監(jiān)控管理中心，運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，處理能源系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和控制操作，滿足現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、控制指令高實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性的需求。發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)監(jiān)測(cè)畫面，可及時(shí)找出出現(xiàn)故障的回路，方便用戶及時(shí)跟蹤處理現(xiàn)場(chǎng)情況。

物聯(lián)桿站

客戶痛點(diǎn)

隨著全球智慧城市發(fā)展，大量新業(yè)務(wù)涌現(xiàn)，傳統(tǒng)燈桿正在面臨智慧化轉(zhuǎn)型。當(dāng)前城市中燈桿數(shù)量龐大，如果能有效利用電、網(wǎng)、桿資源優(yōu)勢(shì)，將有效提高城市管理效率，促進(jìn)智慧城市發(fā)展。

傳統(tǒng)燈桿場(chǎng)景面臨以下挑戰(zhàn)：

傳統(tǒng)公共路燈照明費(fèi)用高、維護(hù)費(fèi)用高，故障難以及時(shí)處理。

路燈狀態(tài)不可知，造成資源浪費(fèi)。

海量路燈無(wú)法統(tǒng)一管理，管理維護(hù)成本高。

基于EC-IoT的物聯(lián)桿站方案

基于EC-IoT架構(gòu)、應(yīng)用PLC-IoT技術(shù)的物聯(lián)桿站解決方案，如圖1-4所示，可直接復(fù)用路燈系統(tǒng)的電力線作為通信載體，同時(shí)使能智能照明策略，降低能源消耗。

應(yīng)用層和管理層：主要包括城市路燈綜合管理平臺(tái)和敏捷控制器AgileController-IoT。城市路燈綜合管理平臺(tái)作為大腦，負(fù)責(zé)管理物聯(lián)網(wǎng)終端及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，智慧路燈系統(tǒng)的數(shù)據(jù)匯總、分析、轉(zhuǎn)換、處理及呈現(xiàn)等功能。敏捷控制器Agile Controller-IoT北向開(kāi)放，支持與城市路燈綜合管理平臺(tái)對(duì)接。

網(wǎng)絡(luò)層：智慧路燈信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)把末端設(shè)備的各類信息安全可靠地傳輸給應(yīng)用層，是應(yīng)用層與終端層之間的信息通道。路燈控制網(wǎng)關(guān)支持寬帶電力線載波技術(shù)PLC-IoT，復(fù)用電力線通信，構(gòu)建一種點(diǎn)到多點(diǎn)通信、穩(wěn)定可靠的有線智慧照明控制方式，避免了二次挖溝埋線，節(jié)約施工成本。

設(shè)備層：由多種硬件終端組成，是智慧路燈系統(tǒng)的基礎(chǔ)。智慧路燈包括各種環(huán)境傳感器、攝像頭、信息發(fā)布、公共廣播與緊急呼叫設(shè)備等。設(shè)備層負(fù)責(zé)采集各類信息，獲取物質(zhì)屬性、環(huán)境狀態(tài)等靜態(tài)以及動(dòng)態(tài)的信息，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)層傳輸、應(yīng)用層決策，做出反饋與處理。

應(yīng)用場(chǎng)景

基于時(shí)間、經(jīng)緯度計(jì)劃的光控調(diào)節(jié)，節(jié)能減排

用戶可制定照明控制計(jì)劃自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈的開(kāi)關(guān)及亮度調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)按需照明，最大程度節(jié)省能源消耗，如在日落后行人、車輛較多時(shí)路燈亮度自動(dòng)為100%；晚上行人、車輛較少時(shí)，亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)為50%。

海量路燈可視化管理，主動(dòng)式維護(hù)

通過(guò)城市路燈綜合管理平臺(tái)可統(tǒng)一管理海量路燈，狀態(tài)信息可視化，降低運(yùn)維成本。

多桿合一，打造無(wú)處不在的聯(lián)接

智慧燈桿集智慧照明、環(huán)境監(jiān)測(cè)、信息發(fā)布等功能于一體，城市信息傳感采集與公共服務(wù)一體化。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

客戶痛點(diǎn)

隨著新能源需求及業(yè)務(wù)的大量涌現(xiàn)，推動(dòng)著傳統(tǒng)電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)，迫切需要實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)的自動(dòng)化和智能化，以應(yīng)對(duì)配用電設(shè)備統(tǒng)一管理，以及分布式光伏、新能源汽車等新場(chǎng)景的出現(xiàn)。低壓配電網(wǎng)作為供電服務(wù)的“最后一公里”，直接面向用戶，同時(shí)低壓配電網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)電網(wǎng)中多達(dá)480萬(wàn)個(gè)，連接著4億多終端，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜，迫切需要解決以下問(wèn)題：

業(yè)務(wù)監(jiān)管手段不足：供電的可靠性缺少自動(dòng)化監(jiān)控手段；供電質(zhì)量不能全面管控。

業(yè)務(wù)決策缺乏數(shù)據(jù)支撐：無(wú)法預(yù)判業(yè)務(wù)故障；故障搶修缺少技術(shù)支撐。

運(yùn)營(yíng)效率有待提升：故障預(yù)判不及時(shí)，客戶滿意度低；終端設(shè)備接入困難，導(dǎo)致管理難度大。

基于EC-IoT的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)為了破解低壓配電網(wǎng)遇到的困局，EC-IoT架構(gòu)引入低壓配電網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)營(yíng)配物聯(lián)網(wǎng)化。如圖1-5所示，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)方案在“云-管-邊-端”和傳統(tǒng)配用電網(wǎng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)營(yíng)配融合，統(tǒng)一管理，提升運(yùn)營(yíng)效率。

云：由配電自動(dòng)化系統(tǒng)、電力營(yíng)銷系統(tǒng)及敏捷控制器AgileController-IoT構(gòu)成。其中敏捷控制器采用華為自研基于SDN云化架構(gòu)的Agile Controller-IoT控制器，配電自動(dòng)化系統(tǒng)、電力營(yíng)銷系統(tǒng)由第三方廠家提供。各組件協(xié)同共同實(shí)現(xiàn)配電終端管理、設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、停電搶修、資產(chǎn)管理、大數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)功能。

其中，AgileController-IoT控制器北向開(kāi)放，通過(guò)開(kāi)放接口與配電自動(dòng)化系統(tǒng)、電力營(yíng)銷系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)信息共享，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供信息處理、計(jì)算等通用基礎(chǔ)服務(wù)資源調(diào)用接口，實(shí)現(xiàn)海量設(shè)備管理、聯(lián)接管理、計(jì)算管理和應(yīng)用管理。

管：通信管道，分為廣域通信管道及本地通信管道。

廣域通信管道主要用于云端與邊側(cè)的數(shù)據(jù)通信，包括以太通信網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)；本地通信管道主要用于終端側(cè)與邊側(cè)的通信，主要包括華為PLC-IoT、RFMesh等通信技術(shù)。

邊：邊側(cè)以采用邊緣計(jì)算架構(gòu)的臺(tái)區(qū)智能融合終端為核心，通過(guò)管側(cè)的廣域網(wǎng)、本地網(wǎng)的多種通訊方式，實(shí)現(xiàn)端側(cè)設(shè)備的信息傳遞。

臺(tái)區(qū)智能融合終端以APP方式提供低壓配用電設(shè)備信息精準(zhǔn)管控、精益化運(yùn)維、電能質(zhì)量運(yùn)行指標(biāo)分析等服務(wù)，提升區(qū)域能源管理能力，滿足分布式能源接入、多元化負(fù)荷管控等需求，實(shí)現(xiàn)配電業(yè)務(wù)的靈活、快速部署；依托臺(tái)區(qū)就地化決策和云端協(xié)同機(jī)制，助推低壓配電網(wǎng)由被動(dòng)管理向主動(dòng)管理模式變革，提升臺(tái)區(qū)精益化管理水平。

端：低壓配電側(cè)設(shè)備智能化，采用智能化核心通信模塊，實(shí)現(xiàn)智能終端設(shè)備與邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)的通信。

華為提供智能化核心通信模塊，同時(shí)開(kāi)放接口供第三方廠商進(jìn)行低壓設(shè)備的二次集成，支持標(biāo)準(zhǔn)的PLC/RF通信技術(shù)，同時(shí)內(nèi)置IPv6協(xié)議棧，滿足各種通信業(yè)務(wù)。華為提供標(biāo)準(zhǔn)化的模塊管理，減少了設(shè)備的硬件差異，有利于構(gòu)建智能化的低壓側(cè)設(shè)備生態(tài)。

應(yīng)用場(chǎng)景

低壓側(cè)故障預(yù)警&停電實(shí)時(shí)告警

? 根據(jù)低壓配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用回路阻抗測(cè)量原理，可以預(yù)判出低壓供電線路老化或潛在隱患。? 通過(guò)低壓開(kāi)關(guān)的開(kāi)/合狀態(tài)、電壓/電流、有功/無(wú)功、告警事件等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，自動(dòng)完成居民用戶停電、分支停電、臺(tái)區(qū)停電研判，并將結(jié)果實(shí)時(shí)上報(bào)配電自動(dòng)化主站。

實(shí)現(xiàn)故障主動(dòng)精準(zhǔn)搶修，提升客戶滿意度

實(shí)時(shí)獲取用戶停電信息；主動(dòng)感知低壓開(kāi)關(guān)跳閘故障；自動(dòng)完成故障預(yù)判，縮短平均故障恢復(fù)時(shí)間。

海量低壓終端高效管理

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)支持多種不同協(xié)議的工業(yè)設(shè)備接入配電網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)海量終端的高效管理。

編輯：jq