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一、引言
能源互聯(lián)網(wǎng)在能源側(cè)涵蓋了供能側(cè)管理(如水電、火電、核電、風(fēng)電和太陽能)、儲能側(cè)管理(如相變儲熱、冰蓄冷、水儲冷、各類新能源電池等),以及用能測管理(如工業(yè)用電、商業(yè)用電、新能源電動汽車等),實(shí)現(xiàn)上述三類主體與能源調(diào)度中心的信息傳遞,實(shí)現(xiàn)能效管理、互聯(lián)網(wǎng)支付、數(shù)據(jù)監(jiān)控等功能,實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)與能源的生產(chǎn)、傳輸、存儲、消費(fèi)以及能源市場深度融合。為國家電網(wǎng)建設(shè)“三型兩網(wǎng)"提供解決方案,使用戶在任何時間、地點(diǎn)、人、物之間實(shí)現(xiàn)信息連接和交互,產(chǎn)生共享數(shù)據(jù),從而為電網(wǎng)、發(fā)電、供應(yīng)商、用戶服務(wù)。
Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺是一套基于安科瑞物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺,建立了上下行數(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)傳感器和互感器等設(shè)備,自行安裝后無論是物聯(lián)網(wǎng)儀表直傳還是通過網(wǎng)關(guān)上傳,都可以使用手機(jī)掃碼即可得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。
二、需求分析
Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺的客戶群體分為兩類:第一類是互聯(lián)網(wǎng)用戶;第二類是智慧城市?;ヂ?lián)網(wǎng)用戶一般包括如下幾 個類型:
1.某個出租戶有三五間公寓出租,需要計(jì)量收取水電費(fèi);
2.有幾間連鎖小超市,想要做能源管理、遠(yuǎn)程控制和電氣安全管理;
3.某個小區(qū)的物業(yè),想購買幾臺充電樁作為集中充電管理,需要收費(fèi)運(yùn)營;
4.某棟樓樓管,僅需幾塊表,對樓層進(jìn)行能源計(jì)量管理;
5.某個小工廠,想要管理自家小工廠的電力計(jì)量;
6.某個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成商想要直接獲取物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的數(shù)據(jù),需要一個統(tǒng)一的管理平臺;
傳統(tǒng)的商業(yè)模式對這類互聯(lián)網(wǎng)用戶的弊端有一下幾個方面:
1.數(shù)據(jù)系統(tǒng)價格偏高
2.需要多樣化數(shù)據(jù)服務(wù)
3.調(diào)試過于專業(yè)
4.系統(tǒng)硬件選型過于專業(yè)
5.服務(wù)繳費(fèi)不便捷
智慧城市的需求如下:
1、需要接入各種類型的海量硬件
2、需要提取領(lǐng)導(dǎo)層關(guān)注的監(jiān)管信息,結(jié)合GIS、BIM等數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)宏觀監(jiān)管
3、提供統(tǒng)一的運(yùn)營服務(wù)平臺,向終端用戶提供物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)
三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
能源物聯(lián)網(wǎng)以能源供應(yīng)、能源管理、設(shè)備管理、能耗分析的能源流向?yàn)橹骶€,將能源生產(chǎn)加工、分配傳輸、消耗、節(jié)能各 個環(huán)節(jié)串聯(lián)起來,結(jié)合人與物的互聯(lián),構(gòu)成以安科瑞產(chǎn)品為媒介的能源物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈,其中物聯(lián)網(wǎng)硬件和能源參與者分別以數(shù)據(jù)流形式和業(yè)務(wù)流的形式與平臺交互。
3.1組網(wǎng)結(jié)構(gòu)
Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu),主要由感知層(終端采集設(shè)備)、網(wǎng)絡(luò)層(通訊管理終端)和平臺層(能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺)三個部分組成。
Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用分層分布式的結(jié)構(gòu),系統(tǒng)包括:感知層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層、表現(xiàn)層和運(yùn)營層。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖所示。
傳感器層包括了我司的各類產(chǎn)品,是整個系統(tǒng)的最底層,也是構(gòu)建該能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺必要的基本組成元素,主要有多功能儀表、預(yù)付費(fèi)電表、多回路儀表、物聯(lián)網(wǎng)電表、物聯(lián)網(wǎng)水表、電瓶車充電樁、汽車充電樁、路燈控制器等設(shè)備。
中間的數(shù)據(jù)處理平臺主要完成數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)交互的工作,為了保證整個綜合平臺的數(shù)據(jù)處理能力,我們將實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分別存儲在不同的庫中,并提供多種接口實(shí)現(xiàn)與第三方系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。
上層的應(yīng)用層是指Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺,主要實(shí)現(xiàn)各種功能應(yīng)用,平臺按照能源的流向分為能源供應(yīng)、能源管理、設(shè)備管理和能耗分析4大板塊,其中能源供應(yīng)包括電力集抄、智能運(yùn)維子模塊,能源管理包括安全用電、電能質(zhì)量子模塊,設(shè)備管理包括智能照明、預(yù)付費(fèi)、充電樁子模塊,能耗分析包括能源管理、增值服務(wù)子模塊。平臺通過web和app的方式為用戶提供人機(jī)交互的界面,運(yùn)營層的各類用戶可以通過這兩種方式實(shí)現(xiàn)平臺的訪問與操作。
三、平臺功能
電力集抄模塊可以實(shí)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(shí)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(yùn)行(包括歷史和實(shí)時參數(shù)),并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行日報(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。
智能運(yùn)維模塊采用多功能電力儀表、無線通信、邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)及大數(shù)據(jù)分析技術(shù),通過智能網(wǎng)關(guān)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲在本地,再定時向云平臺推送數(shù)據(jù)。平臺可同時接入數(shù)以千計(jì)的用戶變電站數(shù)據(jù)。平臺采集的數(shù)據(jù)包括變電所電氣參數(shù)和環(huán)境數(shù)據(jù),包括電流電壓功率、開關(guān)狀態(tài)、變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、煙霧、浸水、視頻、門禁等信息,有異常發(fā)生10S內(nèi)通過短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過手機(jī)APP下發(fā)運(yùn)維任務(wù)到手機(jī)上,并通過GPS跟蹤運(yùn)維執(zhí)行過程進(jìn)行閉環(huán),提高運(yùn)維效率,即時發(fā)現(xiàn)運(yùn)行缺陷并做消缺處理。
安全用電管理模塊對電氣引發(fā)火災(zāi)的主要因素(線纜溫度、漏電電流、負(fù)荷電流、電壓)進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計(jì)分析,通過2G/NB-IOT/4G方式采集現(xiàn)場數(shù)據(jù),實(shí)時發(fā)現(xiàn)電氣線路和用電設(shè)備存在的安全隱患(如:線纜溫度異常、過載、過壓、欠壓及漏電等)并通過短信、APP推送、自動語音呼叫等方式及時預(yù)警,有效防止電氣火災(zāi)的發(fā)生。系統(tǒng)可以顯示所有監(jiān)測點(diǎn)位的漏電電流等電氣參數(shù)和線纜溫度,并支持巡檢記錄和派單操作,提供安全隱患分析報(bào)告,實(shí)時評估企業(yè)用電安全狀態(tài)。
電能質(zhì)量監(jiān)測,包括三項(xiàng)不平衡度、諧波、功率因數(shù),以矢量圖的形式展示三相不平衡度。三項(xiàng)不平衡或功率因數(shù)過低時產(chǎn)生報(bào)警,觸發(fā)APP、手機(jī)短信、郵件、釘釘、語音等多種方式提醒。
智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區(qū)域照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測。平臺通過監(jiān)測照明線路的電流和電壓值來判斷燈具的工作情況,任何不正常的工作狀態(tài),平臺都能進(jìn)行監(jiān)測,預(yù)警和報(bào)警,預(yù)警和報(bào)警信息通過手機(jī)APP推送,短信,語音外呼、郵件、微信小程序、微信公眾號、釘釘?shù)?,快速到達(dá)責(zé)任人的身邊,提醒運(yùn)行人員接觸器跳閘,電源失壓等等。
預(yù)付費(fèi)水電功能可以針對各商業(yè)綜合體、小區(qū)、寫字樓、辦公樓、酒店式公寓等物業(yè),學(xué)校、工廠宿舍的后勤管理部門以及連鎖超市、大型物業(yè)分布式財(cái)務(wù)操作,在線支付,總部財(cái)務(wù)扎口等。目前預(yù)付費(fèi)水電已經(jīng)成功在上述各場景得到廣泛的應(yīng)用并已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行多年,適用于物業(yè)公司對小區(qū)、辦公和商鋪?zhàn)鈶舻乃婎A(yù)付費(fèi)管理,或者學(xué)校對學(xué)生宿舍的用電預(yù)付費(fèi)和用電安全管控系統(tǒng)。
汽車/電瓶車收費(fèi)運(yùn)營功能模塊通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控,同時對各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警;用戶通過微信小程序掃描二維碼,進(jìn)行支付后,系統(tǒng)發(fā)起充電請求,控制二維碼對應(yīng)的充電樁完成電動汽車的充電過程。充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網(wǎng),配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù),基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議,與云端進(jìn)行直連。
該功能模塊為汽車/電瓶車充電樁客戶提供充電安全管理、資產(chǎn)管理和交易管理的一攬子解決方案,解決充電難、管理難和收費(fèi)難的問題,可應(yīng)用于商業(yè)樓宇、小區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院等場所設(shè)置的電動自行車充電場所的運(yùn)營管理。
能源管理模塊采用自動化、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。
Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺中的工業(yè)組態(tài)模塊解決了傳統(tǒng)工業(yè)自動化組態(tài)應(yīng)用的部署和可訪問性低的問題,通過用戶在開發(fā)工具中使用鼠標(biāo)拖拽的方式調(diào)整組態(tài)畫面元件的屬性、位置、尺寸等,并內(nèi)置豐富的組態(tài)元件庫,使得用戶無需代碼的編寫能力,無需工業(yè)自動化組態(tài)軟件開發(fā)的技術(shù)背景,也可以方便的開發(fā)出工業(yè)組態(tài)界面,同時也支持?jǐn)?shù)據(jù)展示、遠(yuǎn)程控制等功能。
3D可視化技術(shù)通過虛擬仿真實(shí)現(xiàn)多維度可視化,為客戶提供數(shù)字化服務(wù),助力企業(yè)能源經(jīng)濟(jì)雙向管理,提升能源管理水平??梢詫?shí)現(xiàn)的功能主要有:各區(qū)域信息實(shí)時同步;全局掌握各區(qū)域能源消耗情況;可視化監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài);智能巡檢,自動分析巡檢路徑上的設(shè)備運(yùn)行、電能質(zhì)量、電氣安全、用能異常等情況,并記錄巡檢結(jié)果。
五、總結(jié)
作為傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)發(fā)展形態(tài),能源物聯(lián)網(wǎng)是國家能源革命與數(shù)字革命融合發(fā)展的重要戰(zhàn)略支撐。能源物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)向能源生產(chǎn)、配置和消費(fèi)過程的延伸應(yīng)用,伴隨“大云物移智鏈"等現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展,電力物聯(lián)網(wǎng)將信息、通信、數(shù)字技術(shù)與電力系統(tǒng)發(fā)、輸、變、配、用電的各個環(huán)節(jié)深度融合,實(shí)現(xiàn)狀態(tài)多方位監(jiān)測、信息智能化處理及智能互聯(lián)、人機(jī)交互、智慧服務(wù)。