淺談打造泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺

摘要：隨著社會經(jīng)濟和信息化的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺也得到了迅猛的發(fā)展，這也標(biāo)志著大數(shù)據(jù)技術(shù)時代接踵而來，并且滲透到了我們生活中的各個方面，由于人們對于信息化服務(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，進(jìn)而物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺的發(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)平臺的含義，找出了兩者之間的關(guān)系，并對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺的運用進(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)。比如微博每天評論功能可以達(dá)到1.2億條評論，上傳新的短片和視頻近800萬個，將這樣龐大的數(shù)據(jù)的信息匯集在一起，能夠形成PB級別的數(shù)據(jù)量，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)憑借PB級別的數(shù)據(jù)量，能夠掌握消費者的整體用戶細(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，并對產(chǎn)品做出調(diào)整和優(yōu)化，來滿足不同用戶的需求，實現(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、智能建筑、智能運輸、檢測保護等信息手段，收集大數(shù)據(jù)，然后對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，把有用的數(shù)據(jù)篩選出來形成有價值以及有用的信息，實現(xiàn)其作用。一家頂級汽車公司，通過使用遙感技術(shù)來識別車主的身份，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，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，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)快速增長的趨勢已經(jīng)在悄然形成。然而這些數(shù)據(jù)的增長并不是線性的，它是隨著越來越多的傳感器的研究、制造、使用，數(shù)據(jù)量會產(chǎn)生一種不可阻擋的指數(shù)性增長趨勢。

3構(gòu)建相適應(yīng)的大數(shù)據(jù)平臺

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)平臺將遇到巨大的挑戰(zhàn)，因為電力數(shù)據(jù)規(guī)模將增加幾個數(shù)量級，數(shù)據(jù)分析的量也更多，實時性要求也更高。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。

這個新一代的大數(shù)據(jù)平臺，要有以下幾個特點：充分利用泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)特點，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)運營成本；需要能實時處理各種數(shù)據(jù)插入、查詢請求，提升電網(wǎng)運行效率；需要是水平擴展的，隨著數(shù)據(jù)量的增加，只需要增加服務(wù)器擴容即可；支持邊緣計算與云計算的邊緣協(xié)同；需要是易于維護的，降低對運維人員的要求；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)正面臨新的考驗和挑戰(zhàn)，并開始著手研發(fā)新一代大數(shù)據(jù)平臺。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，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)運營的效率和效益，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，為社會提供新的應(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，就采用實時數(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)模的擴大，數(shù)據(jù)采集量的大幅增加，傳統(tǒng)的實時數(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)、電費的計算等，都采用這類方案。

從配網(wǎng)的情況來看，即使采集點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，依然只能圍繞實時采集數(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)無法在時間維度縱向擴展。

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，不但要看實時數(shù)據(jù)，還需要看歷史數(shù)據(jù)，不單需要實時監(jiān)控，更需要故障預(yù)警、趨勢分析、運營指標(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，不僅會存在云端的數(shù)據(jù)中心，也會存在邊緣節(jié)點。這些邊緣節(jié)點具備一定的計算和存儲能力，能進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理和緩存，大幅緩解數(shù)據(jù)中心平臺的壓力，而且能更好地保證邊緣節(jié)點覆蓋的區(qū)域有更好的數(shù)據(jù)實時響應(yīng)能力，更好地支撐本地業(yè)務(wù)實時智能化決策與執(zhí)行。但是邊緣計算與云計算需要通過緊密協(xié)同才能更好地滿足各種需求場景的匹配，從而提高邊緣計算和云計算的應(yīng)用價值。

采集點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)將實現(xiàn)對每個臺區(qū)線損的實時監(jiān)測，而不是現(xiàn)在的T-1模式，從而對異常線損實時處理。同時，對輸電線路故障實時監(jiān)測，再也無需客戶上報，大大提升運維效率和服務(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，表現(xiàn)在幾個方面：數(shù)據(jù)都是時序的，由傳感器和設(shè)備不斷產(chǎn)生，形成一個數(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)是機器日志類型的，不會有刪除或更新的動作；數(shù)據(jù)是有保留時長的，到期刪除；數(shù)據(jù)流量是平穩(wěn)可預(yù)測，知道測點數(shù)、采集頻率，能較為準(zhǔn)確估算流量大??；數(shù)據(jù)需要進(jìn)行實時計算、分析；數(shù)據(jù)的分析、計算一般都是基于某一個時間段和地域進(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。比如插值計算、數(shù)學(xué)函數(shù)計算以及某個具體時間點的斷面數(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。

5概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺，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。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和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

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

6應(yīng)用場所

本平臺適用于公寓出租戶、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、電力運維等領(lǐng)域。

7組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

8平臺功能

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、充電樁、電梯、空調(diào)、照明等設(shè)備管理、能耗統(tǒng)計、收益統(tǒng)計、運維情況等。其中百度地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報警時可以在BIM模型中預(yù)警顯示。

電力集抄

電力集抄模塊可以實現(xiàn)對各種監(jiān)測數(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。在智能化方面實現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測和統(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) 備運行（包括歷史和實時參數(shù)，并根據(jù)實際情況進(jìn)行日報、月報和年報查詢或打印，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化、信息化技術(shù)，實現(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 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結(jié)合起來，運用先進(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：對建筑、通訊管理機、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執(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：對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售水、退水、記錄查詢等操作；

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

預(yù)付費看板

充電樁管理

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進(jìn)行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運營分析、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)行不間斷地數(shù)據(jù)監(jiān)測，也可以實現(xiàn)定時開關(guān)策略配置及后臺遠(yuǎn)程管理和移動管理等，降低路燈設(shè)施的維護難度和成本，提升管理水平，并達(dá)到一定節(jié)能減掛的效果。

照明實時監(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)探測器，對引發(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)計分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時推送給企業(yè)管理人員，指導(dǎo)企業(yè)實現(xiàn)及時的排查和治理，達(dá)到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實現(xiàn)“防患于未然”的目的。

智慧消防

通過云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。填補了原先針對“九小場所”和?；飞a(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，實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”、用電管理“精細(xì)化”的實際需求。

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)用還處于比較初級的階段，需要研究者對其進(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)用價值。

審核編輯：湯梓紅