大數據背景下的用電信息采集系統建設研究

顧袁潔

【摘 要】隨著智能電網的全面建設，以物聯網和云計算為核心的信息技術在電力行業中廣泛應用，這導致電力數據急劇增長，形成大數據。而在電力行業發展過程中，用電信息采集系統是大數據技術的關鍵應用模式，對電力行業的電力營銷模式帶來極大的變化。受大數據技術的影響，傳統的用電信息采集系統已難以滿足新時期用電的需求，需要進行創新建設。

【關鍵詞】大數據;用電信息采集系統;建設

1用電信息采集系統建設的必要性

在實現電網智能化過程中，用電信息采集系統的建設程度，將對電網控制和運行產生較大影響。此外在建設一體化營銷系統過程中，用電信息采集系統也非常關鍵，其能進一步推動我國電力系統營銷管理工作的一體化發展。建設用電信息采集系統的必要性體現在：（1）符合國際電網技術發展的方向。隨著智能電能表的推廣應用，采集配套設備成為智能用電服務體系中重要的技術基礎，決定了當前建設“全采集、全覆蓋、全費控”的用電信息采集系統必要性。在建設智能電網過程中，用電信息采集系統將起到重要作用。其也能為智能電網服務提供強大的技術支持，同時能成為挖掘大數據潛力的擴展平臺。（2）進一步提升營銷管理整體水平。用電信息采集系統的建設，能進一步提高電力系統抄表、監控和分析的自動化程度，同時能為營銷系統提供足夠的數據支撐。其還能適用于我國的電力營銷業務應用中，為客戶端供電質量評價系統、配電搶修調度平臺提供實時、可靠、完整的數據支撐，滿足各層級、各專業對電力用戶用電信息的需求。（3）實現企業的社會和經濟效益“雙贏”。建設完善的用電信息采集系統可以有效提高電網的供電可靠程度，能提升電網的安全保護能力，同時監測主網絡和配電網絡的實時運行狀態，隨時監測電力系統在運行中出現的問題，從而減少線損幾率，保證用戶用電安全，同時也可以提高企業的經濟效益和社會形象。

2大數據環境下用電信息采集系統建設的關鍵技術

2.1數據的存儲

大數據技術在信息采集系統中的應用，可以通過分布式存儲方式有效解決數據丟失的問題，避免出現嚴重的經濟損失。同時分布式存儲能夠支持集群數據實施流計算，能夠確保計算數據的實時性。相對于集中式數據采集系統來說，分布式數據采集系統的可靠性更強、更具有可操作性，在進行用電信息采集時能夠確保采集數據的實時性以及HDFS數據的及時性。

2.2深度的數據挖掘

隨著電力建設規模以及用電用戶數據的加劇，用電信息采集系統接收以及處理的數據量越來越大。為了能夠有效處理這些數據，可以對大量的數據實施必要的整合，通過深度的數據挖掘計算得到其潛藏的價值。可以通過大數據技術來對信息系統采集到的數據進行深入的挖掘和處理，將此作為依據來幫助用電信息采集系統實施更加精細化的管理以及決策。在對數據進行深度分析挖掘基礎上，可以準確及時地發現設備存在的異常，這樣就能夠采取針對性的措施進行解決來確保信息采集系統的正常運行，同時也可以利用反竊電、用電預測以及用電負荷預測等對潛在數據以及價值進行進一步的分析和挖掘。

3大數據環境下用電信息采集系統建設的功能需求與系統架構

3.1功能需求

用電信息采集系統根據功能可以劃分為用采主站系統與采集前置系統兩個子系統，其中用采主站系統是核心子系統，是實現核心業務邏輯，維護采集業務基本信息，控制采集前置系統的重要子系統。采集前置系統是用采系統中生產數據源的重要子系統，除了業務數據由主站系統維護管理，所有的用電信息數據都是由采集前置系統負責生產并管理的，同時采集前置系統實現了對采集終端的控制。用電信息采集主站系統所有控制與查詢指令都是通過采集前置子系統下發到采集終端的，并且由采集前置系統將查詢數據反饋到用采主站系統。基于大數據的用戶用電信息采集系統總體上分為兩個服務系統，用采主站系統與采集前置系統。其中用電信息采集主站系統是用電信息采集系統的核心系統，負責實現用采核心業務功能，對外提供用電信息采集查詢與控制功能，負責與大數據平臺進行數據交互，并與采集前置系統并實現數據傳輸等功能。用電信息采集前置系統是用采系統與采集終端進行數據通信的前置系統，主要負責管理并維護采集終端通信連接，按照規定協議格式封裝并解析數據傳輸報文，接收采集終端上報數據，發送主站系統的采集與控制指令。前置系統是整個系統的通信系統，實現與采集終端的數據通信，是系統的重要數據源，是系統原始數據的生產模塊。當用戶用電信息采集的規模增長到一定程度后，采集前置所要承受的并發壓力會逐漸增大，因此在采集前置系統中還需要維護一個分布式消息隊列，當采集終端進行集中的數據上報時，采集前置系統利用分布式消息隊列實現數據緩沖與流量削峰，降低并發請求峰值期的內存壓力，并由后端數據處理模塊異步的從分布式消息隊列中將臨時數據持久化到系統數據庫中，將峰值壓力分散到服務器運行的各個階段，同時也能夠保證大規模并發下能夠完整的接收到各個采集終端上報的數據，盡量避免發生上報數據丟失的情況。

3.2系統架構

（1）數據采集層：這是用電信息采集系統最基本的功能，采集用戶電能表或其他終端采樣記錄的電壓、電流參數，并能在一定程度上監測用戶的電能質量及公用配電變壓器的運行工況。而且，在將用戶負荷開關成功接入終端后，系統還可以進行遠程開斷作業，進而起到遠控制負荷的作用。用電信息采集系統由采集終端、集中器、主站及數據傳輸通道四個部分組成。采集終端是用戶電表電量采集裝置，通過脈沖接口或485接口采集電能表的指數，能同時采集32塊表，并將采集數據進行長期保存。集中器安裝在電力變壓器出口側或所供區域內的某一點，負責管理同一臺或2-3臺變壓器下的所有采集終端。它接收主站計算機的指令收集各采集終端發回的數據，整理、存儲、打包后發送給主站。主站由計算機、MODEM和抄表系統軟件構成。負責對集中器及采集終端的管理維護和數據抄收，并可將數據傳輸至用電信息采集系統中實現電費結算。（2）服務層：負責對數據進行存儲，并對結果進行分析。具體工作的落實依靠的是負載均衡制，對任務進行動態劃分，平均分配，將更多的任務分配給負載較低的儲存節點，這樣盡量保證功能層的均衡，可以為數據的讀取和動態分配奠定基礎，而且這樣分配可以提升數據讀取的效率。另外，這一層還可借助副本機制，實現數據的多副本存儲，降低數據丟失的風險，保證數據的可靠性。（3）儲存層：這一層主要是負責對系統收集到的數據進行存儲。（4）處理分析層：這是本系統的重點結構，主要負責對大數據信息的處理、識別和計算，通過使用一些關鍵技術，比如說數據挖掘技術，可從大數據中獲取自己想要的信息或者說有價值的信息，并完成處理。另外，在分布式大數據存儲方面，可結合具體的數據分析原則對數據進行處理，同時分配計算任務，將多個任務平均分配到多個工作節點上，提高工作效率，而且節點出現故障可以自主恢復，增加容錯率。應用層：這一層負責對電力企業監控數據進行應用，并實現資源管理，方便用戶資源利用。

4結束語

隨著用電規模的逐漸加大，用電信息采集系統面臨著數據量不斷增加的問題。通過大數據技術的應用能夠建立起全新的系統架構，緩解因數據量增加而對用電信息采集系統造成的壓力。本文介紹了基于大數據的用戶用電信息采集系統的設計與實現，對用戶用電信息采集系統與大數據技術進行了結合，優化了傳統用采系統的架構與性能。

參考文獻：

[1]陳子軒，梁安波.基于大數據的用電信息采集運維監測系統設計[J].電子設計工程，2018，2613：37-40+46.

（作者單位：國網大同供電公司）