淺談打造泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和信息化的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)也得到了迅猛的發(fā)展，這也標(biāo)志著大數(shù)據(jù)技術(shù)時(shí)代接踵而來，并且滲透到了我們生活中的各個(gè)方面，由于人們對(duì)于信息化服務(wù)的要求也在不斷提高，而大數(shù)據(jù)技術(shù)具有復(fù)雜性和多樣性的特點(diǎn)，進(jìn)而物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)的發(fā)展就需要要有效借助大數(shù)據(jù)技術(shù)。本文分析了大數(shù)據(jù)技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)的含義，找出了兩者之間的關(guān)系，并對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的運(yùn)用進(jìn)行了探究。

1大數(shù)據(jù)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用價(jià)值

現(xiàn)如今，物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)主要包括：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層能夠采集信息、識(shí)別物體等感知功能，從而形成大量數(shù)據(jù)。比如微博每天評(píng)論功能可以達(dá)到1.2億條評(píng)論，上傳新的短片和視頻近800萬個(gè)，將這樣龐大的數(shù)據(jù)的信息匯集在一起，能夠形成PB級(jí)別的數(shù)據(jù)量，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)憑借PB級(jí)別的數(shù)據(jù)量，能夠掌握消費(fèi)者的整體用戶細(xì)習(xí)慣。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸和交流，網(wǎng)絡(luò)層是基于感知層收集到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析、加工，挖掘用戶的喜好、習(xí)慣，從眾多的信息中找到共性，并對(duì)產(chǎn)品做出調(diào)整和優(yōu)化，來滿足不同用戶的需求，實(shí)現(xiàn)定制化服務(wù)，而這也是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)的目的。從物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的角度來講，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以為物聯(lián)網(wǎng)提供從客戶到?jīng)Q策方面的各類商業(yè)信息，進(jìn)而促使物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展。

2大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

大數(shù)據(jù)豐富物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

大數(shù)據(jù)發(fā)展下的物聯(lián)網(wǎng)，讓大數(shù)據(jù)的價(jià)值得到了很好的體現(xiàn)，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用中，通過搭建遙感勘測(cè)、智能建筑、智能運(yùn)輸、檢測(cè)保護(hù)等信息手段，收集大數(shù)據(jù)，然后對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，把有用的數(shù)據(jù)篩選出來形成有價(jià)值以及有用的信息，實(shí)現(xiàn)其作用。一家頂級(jí)汽車公司，通過使用遙感技術(shù)來識(shí)別車主的身份，該技術(shù)可以有效記憶車主的重量、開車姿勢(shì)等一系列的信息，如果出現(xiàn)和這些數(shù)據(jù)不吻合的人駕駛車輛，傳感器就會(huì)把信息反饋給車主，避免車輛被盜。大數(shù)據(jù)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)中必不可少的技術(shù)手段，不僅僅是收集各種數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理以后，找出問題來完善物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，它也使得物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用更加的豐富多彩。

物聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)大數(shù)據(jù)

我們目前正處于大數(shù)據(jù)時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，產(chǎn)生數(shù)據(jù)的終端由PC向包含PC在內(nèi)的智能手機(jī)，平板電腦等多樣化的終端，以及利用各行業(yè)、各領(lǐng)域的感知設(shè)備，快速入網(wǎng)并且匯總在一起，物聯(lián)網(wǎng)中傳感器把各種各樣的信息轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，然后利用網(wǎng)絡(luò)輸送到上層應(yīng)用系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)在很短的時(shí)間內(nèi)就能夠產(chǎn)生大量的信息，在全世界的物聯(lián)網(wǎng)上，進(jìn)而產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。大量的非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)已經(jīng)在悄然形成。然而這些數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)并不是線性的，它是隨著越來越多的傳感器的研究、制造、使用，數(shù)據(jù)量會(huì)產(chǎn)生一種不可阻擋的指數(shù)性增長(zhǎng)趨勢(shì)。

3構(gòu)建相適應(yīng)的大數(shù)據(jù)平臺(tái)

隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的加快建設(shè)，現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)平臺(tái)將遇到巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)殡娏?shù)據(jù)規(guī)模將增加幾個(gè)數(shù)量級(jí)，數(shù)據(jù)分析的量也更多，實(shí)時(shí)性要求也更高。因此，需要進(jìn)一步加大信息技術(shù)的創(chuàng)新力度，構(gòu)建和完善適應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)需求的大數(shù)據(jù)平臺(tái)。

這個(gè)新一代的大數(shù)據(jù)平臺(tái)，要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：充分利用泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，在技術(shù)上做各種優(yōu)化，大幅度提高數(shù)據(jù)插入、查詢的性能，降低電網(wǎng)運(yùn)營成本；需要能實(shí)時(shí)處理各種數(shù)據(jù)插入、查詢請(qǐng)求，提升電網(wǎng)運(yùn)行效率；需要是水平擴(kuò)展的，隨著數(shù)據(jù)量的增加，只需要增加服務(wù)器擴(kuò)容即可；支持邊緣計(jì)算與云計(jì)算的邊緣協(xié)同；需要是易于維護(hù)的，降低對(duì)運(yùn)維人員的要求；需要是開放的，有業(yè)界流行的標(biāo)準(zhǔn)SQL接口，便于各種應(yīng)用集成；需要通過Python、R或其他接口來方便集成各種機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能算法。

當(dāng)前，國內(nèi)外諸多互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)已經(jīng)注意到物聯(lián)網(wǎng)興起后，傳統(tǒng)的大數(shù)據(jù)技術(shù)正面臨新的考驗(yàn)和挑戰(zhàn)，并開始著手研發(fā)新一代大數(shù)據(jù)平臺(tái)。相信隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)不斷加快，必將構(gòu)建新一代的能源電力大數(shù)據(jù)平臺(tái)，從而進(jìn)一步挖掘和利用好電網(wǎng)的數(shù)據(jù)資源，提升電網(wǎng)運(yùn)營的效率和效益，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，為社會(huì)提供新的應(yīng)用和服務(wù)。

4泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)量將大幅增加

電力行業(yè)歷來重視數(shù)據(jù)和信息技術(shù)，從上世紀(jì)80年代起，就采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫處理發(fā)電以及電網(wǎng)采集的各種數(shù)據(jù)。但隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，數(shù)據(jù)采集量的大幅增加，傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和IT架構(gòu)已經(jīng)無法滿足海量數(shù)據(jù)的處理需求。最近幾年，電力行業(yè)開始采用互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的大數(shù)據(jù)平臺(tái)技術(shù)，較典型的就是將Kafka、Hadoop、HBase、Spark、Redis等技術(shù)集成在一起處理海量數(shù)據(jù)。比如智能電表的用電信息采集系統(tǒng)、電費(fèi)的計(jì)算等，都采用這類方案。

從配網(wǎng)的情況來看，即使采集點(diǎn)和采集頻率不顯著增加，但以D5000、CC2000為代表的主流產(chǎn)品，受限于歷史數(shù)據(jù)處理能力，依然只能圍繞實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、歷史斷面數(shù)據(jù)構(gòu)建應(yīng)用，拓?fù)浞治黾夹g(shù)無法在時(shí)間維度縱向擴(kuò)展。

電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）作為物聯(lián)網(wǎng)的一部分，不但要看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還需要看歷史數(shù)據(jù)，不單需要實(shí)時(shí)監(jiān)控，更需要故障預(yù)警、趨勢(shì)分析、運(yùn)營指標(biāo)分析、效率分析等。通過快速存取、分析高頻采集數(shù)據(jù)，將為電網(wǎng)的運(yùn)行提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)決策支撐。

另一方面，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)與通用的物聯(lián)網(wǎng)一樣，不僅會(huì)存在云端的數(shù)據(jù)中心，也會(huì)存在邊緣節(jié)點(diǎn)。這些邊緣節(jié)點(diǎn)具備一定的計(jì)算和存儲(chǔ)能力，能進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理和緩存，大幅緩解數(shù)據(jù)中心平臺(tái)的壓力，而且能更好地保證邊緣節(jié)點(diǎn)覆蓋的區(qū)域有更好的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，更好地支撐本地業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)智能化決策與執(zhí)行。但是邊緣計(jì)算與云計(jì)算需要通過緊密協(xié)同才能更好地滿足各種需求場(chǎng)景的匹配，從而提高邊緣計(jì)算和云計(jì)算的應(yīng)用價(jià)值。

采集點(diǎn)的增加和采集頻次提高，能帶來什么樣的效益呢？以智能電表為例，如果將所有電表的數(shù)據(jù)采集頻次提高到1次/15分鐘，電網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)臺(tái)區(qū)線損的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而不是現(xiàn)在的T-1模式，從而對(duì)異常線損實(shí)時(shí)處理。同時(shí)，對(duì)輸電線路故障實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，再也無需客戶上報(bào)，大大提升運(yùn)維效率和服務(wù)質(zhì)量。

以Hadoop體系為代表的互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)解決方案，主要處理的是互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，比如爬蟲數(shù)據(jù)、微博與微信數(shù)據(jù)等。但是，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)與互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)有顯著不同的特點(diǎn)，表現(xiàn)在幾個(gè)方面：數(shù)據(jù)都是時(shí)序的，由傳感器和設(shè)備不斷產(chǎn)生，形成一個(gè)數(shù)據(jù)流；除視頻、圖像外，都是結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)是機(jī)器日志類型的，不會(huì)有刪除或更新的動(dòng)作；數(shù)據(jù)是有保留時(shí)長(zhǎng)的，到期刪除；數(shù)據(jù)流量是平穩(wěn)可預(yù)測(cè)，知道測(cè)點(diǎn)數(shù)、采集頻率，能較為準(zhǔn)確估算流量大?。粩?shù)據(jù)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算、分析；數(shù)據(jù)的分析、計(jì)算一般都是基于某一個(gè)時(shí)間段和地域進(jìn)行；數(shù)據(jù)量巨大，一天產(chǎn)生幾百億條記錄。

除數(shù)據(jù)特征不一樣之外，在數(shù)據(jù)處理上，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)與典型的互聯(lián)網(wǎng)相比，還有不一樣的需求。比如插值計(jì)算、數(shù)學(xué)函數(shù)計(jì)算以及某個(gè)具體時(shí)間點(diǎn)的斷面數(shù)據(jù)等。而且這些數(shù)據(jù)的處理往往與采集設(shè)備的管理直接掛鉤，需要依據(jù)采集設(shè)備的歸屬、地域以及其他屬性進(jìn)行各種分類統(tǒng)計(jì)。

5概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺(tái)是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺(tái)，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺(tái)。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機(jī)和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺(tái)提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報(bào)警和記錄、運(yùn)維管理等功能，并支持多平臺(tái)、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

6應(yīng)用場(chǎng)所

本平臺(tái)適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運(yùn)維等領(lǐng)域。

7組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

8平臺(tái)功能

可定制駕駛艙

可定制化的駕駛艙：可根據(jù)客戶的行業(yè)特性，行業(yè)需求，經(jīng)過培訓(xùn)的工程或調(diào)試人員自行繪制客戶所需的駕駛艙頁面。

例如下圖所示的智慧物業(yè)駕駛艙，內(nèi)容有：預(yù)付費(fèi)、充電樁、電梯、空調(diào)、照明等設(shè)備管理、能耗統(tǒng)計(jì)、收益統(tǒng)計(jì)、運(yùn)維情況等。其中百度地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報(bào)警時(shí)可以在BIM模型中預(yù)警顯示。

電力集抄

電力集抄模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測(cè)、遙信、遙控控制，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測(cè)和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè) 備運(yùn)行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)和年報(bào)查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

變壓器監(jiān)控

配電圖

能耗分析

能耗分析模塊采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動(dòng) 化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機(jī)結(jié)合起來，運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線生產(chǎn)分析 與管理，實(shí)現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能降耗和提 升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

預(yù)付費(fèi)管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

2）系統(tǒng)配置：對(duì)建筑、通訊管理機(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；

3）用戶管理：對(duì)商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對(duì)已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對(duì)已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報(bào)表中心：提供售電、售水財(cái)務(wù)報(bào)表、用能報(bào)表、報(bào)警報(bào)表等查詢，本系統(tǒng)所有的報(bào)表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。

預(yù)付費(fèi)看板

充電樁管理

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時(shí)對(duì)各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測(cè)故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警。云平臺(tái)包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營的所有功能，包括城市級(jí)大屏、交易管理、財(cái)務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運(yùn)營分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。

充電樁看板

智能照明

智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，也可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)策略配置及后臺(tái)遠(yuǎn)程管理和移動(dòng)管理等，降低路燈設(shè)施的維護(hù)難度和成本，提升管理水平，并達(dá)到一定節(jié)能減掛的效果。

照明實(shí)時(shí)監(jiān)控

安全用電

安全用電采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災(zāi)探測(cè)器，對(duì)引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素（導(dǎo)線溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計(jì)分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員，指導(dǎo)企業(yè)實(shí)現(xiàn)及時(shí)的排查和治理，達(dá)到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實(shí)現(xiàn)“防患于未然”的目的。

智慧消防

通過云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢(shì)分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。填補(bǔ)了原先針對(duì)“九小場(chǎng)所”和危化品生產(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實(shí)現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動(dòng)化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”、用電管理“精細(xì)化”的實(shí)際需求。

智慧消防看板

9系統(tǒng)硬件配置

10結(jié)語

綜上所述，大數(shù)據(jù)技術(shù)在現(xiàn)代的生產(chǎn)生活中的應(yīng)用十分廣泛，而其在物聯(lián)中的應(yīng)用還處于比較初級(jí)的階段，需要研究者對(duì)其進(jìn)行不斷地研究，促進(jìn)大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，從而提高大數(shù)據(jù)在電力物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用價(jià)值。

審核編輯：湯梓紅