一、項(xiàng)目介紹
隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能環(huán)保措施的力度不斷加大,基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建的國(guó)家能源平臺(tái)在國(guó)家相關(guān)部門(mén)的建設(shè)下逐漸成熟。致力于利用實(shí)際能耗數(shù)據(jù)建立能效仿真模型,通過(guò)實(shí)時(shí)尋優(yōu)運(yùn)算,獲得當(dāng)前的最優(yōu)化運(yùn)行策略,并將控制指令下發(fā)控制系統(tǒng),快速幫助能源全面實(shí)現(xiàn)自身能源管理的信息化、流程化、可視化和可操作性。
二、項(xiàng)目所面臨的問(wèn)題
- 常規(guī)網(wǎng)關(guān)設(shè)備支持的協(xié)議單一,無(wú)法對(duì)接多種電力設(shè)備,急需一種邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān),能夠支持多種PLC或儀表,同時(shí)可對(duì)接多臺(tái)設(shè)備,對(duì)其發(fā)電站、輸電線(xiàn)路和用戶(hù)的電力使用情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
- 常規(guī)網(wǎng)關(guān)僅支持上報(bào)單個(gè)或少數(shù)幾個(gè)主題,無(wú)法滿(mǎn)足通過(guò)主題上報(bào)的需求
- 常規(guī)網(wǎng)關(guān)僅支持上報(bào)固定格式的數(shù)據(jù),無(wú)法滿(mǎn)足上報(bào)特定的數(shù)據(jù)格式的需求,目前市面上同類(lèi)產(chǎn)品中很難達(dá)到該要求。
- 項(xiàng)目要求數(shù)據(jù)必須保證穩(wěn)定,在斷網(wǎng)情況下數(shù)據(jù)不能丟失
- 需要網(wǎng)關(guān)將一部分采集到的做數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,比如數(shù)值轉(zhuǎn)換,數(shù)據(jù)對(duì)比過(guò)濾,傳統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)功能滿(mǎn)足需求,只能依賴(lài)平臺(tái)。
以上問(wèn)題,目前市面上所流行的網(wǎng)關(guān)均無(wú)法滿(mǎn)足項(xiàng)目的需求
三、方案總體設(shè)計(jì)
為了解決上述問(wèn)題,我們提出使用 藍(lán)蜂MQTT 網(wǎng)關(guān)作為能源監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施,作為邊緣側(cè)設(shè)備,并在電力節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵設(shè)施中部署,以便將各種設(shè)備和傳感器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)通過(guò)網(wǎng)關(guān)使用MQTT協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)上報(bào)。
藍(lán)蜂MQTT網(wǎng)關(guān)支持多種PLC和儀表,可對(duì)接不同類(lèi)型的端設(shè)備,采集器等,同時(shí)也可通過(guò)MQTT 協(xié)議將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至國(guó)家能源平臺(tái)。
藍(lán)蜂MQTT網(wǎng)關(guān),支持通過(guò)腳本編程的方式,將采集到的電力、能源數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,能夠匹配國(guó)家能源平臺(tái)的數(shù)據(jù)格式要求,滿(mǎn)足多種不同主題下不同數(shù)據(jù)上報(bào)的需求場(chǎng)景
四、詳細(xì)方案說(shuō)明
4.1 硬件部署
- 在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)端通過(guò)藍(lán)蜂MQTT網(wǎng)關(guān)與PLC等電力系統(tǒng)控制器連接,包括I型集中器,智能空氣源熱泵,水源熱泵機(jī)組、熱水機(jī)組等設(shè)備
- 控制柜中安裝藍(lán)蜂 網(wǎng)關(guān),使用專(zhuān)屬4G卡進(jìn)行通信聯(lián)網(wǎng)。
- 網(wǎng)關(guān)上電并調(diào)試好后,網(wǎng)關(guān)通過(guò)MQTT協(xié)議將數(shù)據(jù)上報(bào)給國(guó)家能源平臺(tái)
4.2對(duì)接項(xiàng)目設(shè)備
項(xiàng)目需求:
邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)可連接多臺(tái)項(xiàng)目中設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,能夠支持多種不同協(xié)議的設(shè)備進(jìn)行連接,比如:I型集中器,智能空氣源熱泵,水源熱泵機(jī)組、熱水機(jī)組等設(shè)備,最終將設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)MQTT協(xié)議統(tǒng)一上報(bào)給國(guó)家能源平臺(tái)
解決方案:
藍(lán)蜂MQTT網(wǎng)關(guān),支持在邊緣側(cè)對(duì)主流的PLC協(xié)議或Modbus協(xié)議解析,支持對(duì)接多種傳感器,通過(guò)網(wǎng)口或RS485端口進(jìn)行對(duì)接,能夠自主進(jìn)行數(shù)據(jù)解析、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)換算,極大減少無(wú)效數(shù)據(jù)上傳,降低云端對(duì)數(shù)據(jù)解析的處理壓力,
藍(lán)蜂MQTT網(wǎng)關(guān)可通過(guò)網(wǎng)口和串口同時(shí)連接多臺(tái)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,最大支持32臺(tái)設(shè)備1000條數(shù)據(jù)采集
4.2對(duì)接國(guó)家能源平臺(tái)
4.2.1 接入MQTT服務(wù)器
項(xiàng)目需求:
需要網(wǎng)關(guān)能夠連接至國(guó)家能源平臺(tái)MQTT服務(wù)器中
解決方案:
藍(lán)蜂MQTT網(wǎng)關(guān)中,支持對(duì)接多種不同的MQTT服務(wù)器,包括阿里云,華為云,OneNet,以及自建的MQTT服務(wù)器,通過(guò)設(shè)置MQTT鏈接參數(shù),能夠很方便的支持連接至國(guó)家能源平臺(tái)。且支持SSL/TLS加密,可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸單向和雙向加密認(rèn)證,最大限度保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/p>
通過(guò)鏈接MQTT服務(wù)器功能,可填寫(xiě)對(duì)接能源平臺(tái)的相關(guān)參數(shù),配置成功后,即可連接至國(guó)家能源MQTT服務(wù)器。
4.2.2 設(shè)置上報(bào)數(shù)據(jù)主題
項(xiàng)目需求:
根據(jù)國(guó)家能源平臺(tái)的要求,需要配置15的數(shù)據(jù)上報(bào)topic,便于對(duì)于電力能源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控
平臺(tái)作為消息接收方時(shí),已默認(rèn)訂閱了相關(guān) Topic,網(wǎng)關(guān)設(shè)備只要向?qū)?yīng) Topic 發(fā)送消息,物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)就可以接收。
__ 解決方案:__
藍(lán)蜂MQTT網(wǎng)關(guān)支持設(shè)置多個(gè)數(shù)據(jù)上報(bào)主題,同時(shí),對(duì)于數(shù)據(jù)上報(bào)方式可使用三種:定時(shí)上報(bào),條件上報(bào),變化上報(bào),能夠按照客戶(hù)的實(shí)際需求進(jìn)行選擇,支持定時(shí)場(chǎng)景上報(bào)數(shù)據(jù),滿(mǎn)足特定條件上報(bào)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)變化上報(bào)數(shù)三種場(chǎng)景
4.2.3 定制數(shù)據(jù)上報(bào)
項(xiàng)目需求:
根據(jù)國(guó)家能源平臺(tái)的要求,需要按照不同的主題,上報(bào)不同的數(shù)據(jù),對(duì)于數(shù)據(jù)格式也有一定的需求
__舉例:__主題 Topic: /v1/devices/{gatewayId}/datas
Services 結(jié)構(gòu)體說(shuō)明
字段名
必選/
類(lèi)型
參數(shù)描述
serviceId
必選
String(256)
服務(wù) ID
data
必選
ObjectNode
服務(wù)數(shù)據(jù)
eventTime
必選
String(256)
時(shí)間格式: yyyyMMdd’ T’
HHmmss’ Z’ 如:
20151212T121212Z
__ 解決方案:__
通過(guò)藍(lán)蜂MQTT配置工具,在配置上報(bào)主題的功能中,可選擇使用腳本功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)上報(bào)數(shù)據(jù)的格式化處理。
腳本變成能夠根據(jù)約定好的上報(bào)數(shù)據(jù),定義好服務(wù)ID,服務(wù)數(shù)據(jù),時(shí)間格式,最終按照國(guó)家能源平臺(tái)的需求,按照約定好的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行數(shù)據(jù)上報(bào)
__可支持的數(shù)據(jù)上報(bào)格式舉例__
__ { "devices" :[
{
"services" :[
{
"serviceId" : "YC" ,
"eventTime" : "20191221T154516Z" ,
"data" :{
"PhV_phsA" : "236.019" ,
"PhV_phsB" : "0.000" ,
"PhV_phsC" : "235.641" ,
"PhV_neut" : "234.882" ,
"A_phsA" : "0.581" ,
"A_phsB" : "0.267" ,
"A_phsC" : "0.704" ,
"A_neut" : "0.003" ,
"PhW_phsA" : "0.135" ,
"PhW_phsB" : "0.000" ,
"PhW_phsC" : "0.165" ,
"TotW" : "0.300" ,
"PhVAr_phsA" : "-0.007" ,
"PhVAr_phsB" : "0.000" ,
"PhVAr_phsC" : "0.007" ,
"TotPF" : "1.000" ,
"Hz" : "49.970" ,
"Ind1" : "0" ,
"Ind2" : "0" ,
"Ind3" : "0" ,
"Ind4" : "0"__
}
}
],
"deviceId" :"D5414809fPJ3b"
}
]
}
4.3 網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)安全穩(wěn)定機(jī)制
4.3.1 支持?jǐn)嗑W(wǎng)續(xù)傳功能
當(dāng)藍(lán)蜂MQTT網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常時(shí),網(wǎng)關(guān)會(huì)將報(bào)文緩存到存儲(chǔ)中,待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后補(bǔ)發(fā)緩存的報(bào)文,并支持?jǐn)?shù)據(jù)采集時(shí)間的上報(bào),從而保證數(shù)據(jù)的連續(xù)和完整性
4.3.2 支持異常狀態(tài)上報(bào)
藍(lán)蜂MQTT網(wǎng)關(guān)對(duì)于異常數(shù)據(jù)或網(wǎng)關(guān)異常狀態(tài)均支持上報(bào)機(jī)制,開(kāi)啟狀態(tài)上報(bào)后,網(wǎng)關(guān)會(huì)將運(yùn)行中的錯(cuò)誤信息或狀態(tài)變化信息(部分型號(hào)支持)上報(bào)給服務(wù)器。
能源平臺(tái)可通過(guò)定于對(duì)應(yīng)主題,及時(shí)了解網(wǎng)關(guān)異常情況,達(dá)到實(shí)時(shí)預(yù)警報(bào)警的效果
4.3.3 數(shù)據(jù)傳輸安全
藍(lán)蜂MQTT網(wǎng)關(guān)支持SSL/TLS加密,可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸單向和雙向加密認(rèn)證,最大限度保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕梢员WC數(shù)據(jù)不被竊聽(tīng),不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)安全問(wèn)題。
4.4 網(wǎng)關(guān)腳本
4.4.1 網(wǎng)關(guān)腳本功能說(shuō)明
項(xiàng)目需求:
國(guó)家能源平臺(tái)中,部分變量需要做數(shù)據(jù)過(guò)濾處理,舉例:針對(duì)于電力節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)電壓值,需要定時(shí)讀取兩個(gè)變壓器壓力的值,比較大小,將實(shí)時(shí)值比較大的數(shù)據(jù)進(jìn)行上報(bào)
在常規(guī)網(wǎng)關(guān)中,需要人工進(jìn)行監(jiān)視和處理,但是無(wú)法做到24小時(shí)監(jiān)控,且浪費(fèi)大量的人力和無(wú)力,導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)成本極大提高。
解決方案:
藍(lán)蜂MQTT網(wǎng)關(guān)的支持強(qiáng)大的腳本功能,當(dāng)某些任務(wù)或功能在常規(guī)情況下難以實(shí)現(xiàn)時(shí),可編寫(xiě)腳本進(jìn)行解決
通過(guò)腳本編寫(xiě)控制程序和處理邏輯,能夠極大增強(qiáng)整個(gè)網(wǎng)關(guān)對(duì)于業(yè)務(wù)的支撐,讓網(wǎng)關(guān)功能更強(qiáng)大
4.4.1 腳本功能實(shí)際應(yīng)用
業(yè)務(wù)描述:
國(guó)家能源平臺(tái)中,部分變量需要做數(shù)據(jù)過(guò)濾處理,舉例:針對(duì)于電力節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)電壓值,需要定時(shí)讀取兩個(gè)變壓器壓力的值,比較大小,將實(shí)時(shí)值比較大的數(shù)據(jù)進(jìn)行上報(bào)
腳本執(zhí)行方案:
創(chuàng)建一個(gè)腳本,設(shè)置運(yùn)行環(huán)境為:周期執(zhí)行,每隔10分鐘執(zhí)行一次
按照如下邏輯腳本程序:當(dāng)連個(gè)變壓器變量的值讀取后,通過(guò)Math函數(shù)進(jìn)行數(shù)值對(duì)比,將數(shù)值較大的值進(jìn)行數(shù)據(jù)上報(bào)
腳本示例代碼如下:
function main(){
//讀變量press1的值
var press1Value = JSON.parse(API.readSignalValue("press1")).value;
//讀變量press2的值
var press2Value = JSON.parse(API.readSignalValue("press2")).value;
//獲取最大值
var maxValue = Math.max(press1Value, press2Value);
//通過(guò)設(shè)定主題進(jìn)行數(shù)據(jù)上報(bào)
API.publishTopic("topic11",0, maxValue);
}
腳本執(zhí)行結(jié)果:
創(chuàng)建以上腳本后,當(dāng)網(wǎng)關(guān)采集數(shù)據(jù)并機(jī)型二次預(yù)算后,可通過(guò)設(shè)定的主題將數(shù)值進(jìn)行上報(bào),滿(mǎn)足無(wú)人值守設(shè)備管理的需求。
五、方案總結(jié)
5.1 解決的項(xiàng)目問(wèn)題
- 使用藍(lán)蜂MQTT 網(wǎng)關(guān)能夠滿(mǎn)足對(duì)接電力系統(tǒng)的的監(jiān)測(cè)設(shè)備,有效的及解決了由于設(shè)備連接方式不統(tǒng)一,造成無(wú)法統(tǒng)一數(shù)據(jù)上報(bào)的問(wèn)題
2.解決了傳統(tǒng)網(wǎng)關(guān)無(wú)法支持上報(bào)多個(gè)數(shù)據(jù)主題,上報(bào)特定格式數(shù)據(jù)的要求
3.解決了數(shù)據(jù)上報(bào)的穩(wěn)定性和安全性的問(wèn)題,相對(duì)比傳統(tǒng)的網(wǎng)關(guān),項(xiàng)目數(shù)據(jù)的整體安全性和穩(wěn)定性上升了一個(gè)臺(tái)階
- 通過(guò)藍(lán)蜂MQTT網(wǎng)關(guān)比較優(yōu)秀的邊緣能力,解決在上報(bào)數(shù)據(jù)前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,比數(shù)據(jù)對(duì)比過(guò)濾的需求
- 通過(guò)與藍(lán)蜂MQTT網(wǎng)關(guān)的對(duì)接,國(guó)家能源項(xiàng)目中對(duì)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)上報(bào),設(shè)備管理等業(yè)務(wù)均提升了效率,降低了管理和運(yùn)營(yíng)成本,做到了能源管理的信息化、流程化、可視化和便捷性。
5.2 本方案的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)
1.統(tǒng)一的協(xié)議:使用MQTT網(wǎng)關(guān)可以將各個(gè)設(shè)備之間的通信統(tǒng)一到MQTT協(xié)議上,方便管理和維護(hù)。
2.高效的數(shù)據(jù)傳輸:MQTT協(xié)議具有較低的帶寬占用和低功耗特點(diǎn),使得數(shù)據(jù)傳輸更加高效。
3.安全可靠:MQTT協(xié)議具有較高的安全性,可以通過(guò)加密等方式保證數(shù)
4.實(shí)時(shí)監(jiān)控:通過(guò)斷網(wǎng)續(xù)傳、狀態(tài)上報(bào)機(jī)制,能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并采取應(yīng)對(duì)措施。
5.性能穩(wěn)定,功能強(qiáng)大:客戶(hù)端軟件操作簡(jiǎn)單容易上手,方便基層人員操作,在常規(guī)功能(比如上報(bào)復(fù)雜的數(shù)據(jù))無(wú)法支持的情況下,可通過(guò)編寫(xiě)腳本程序進(jìn)行解決。
審核編輯:湯梓紅
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