基于泛在物聯(lián)的智慧管理平臺體系建設(shè)

張導(dǎo) 易剋燈 盧思宇

摘要：本文通過系統(tǒng)地介紹配電運維管理平臺的建設(shè)情況，從需求調(diào)研、手段現(xiàn)狀、建設(shè)原則、設(shè)計需求出發(fā)，深入剖析物聯(lián)管理平臺的功能模塊，闡述了該平臺的作用、取得的效果，以期為今后物聯(lián)管理提供可參考的實踐經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);物聯(lián)管理平臺;功能介紹;效益分析

中圖分類號：TP391.44 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）03-0128-02

為支持變電站智慧巡檢場景、無人機輸電線路巡檢場景、電纜隧道在線監(jiān)測場景、智能配電臺區(qū)場景建設(shè)，實現(xiàn)多領(lǐng)域終端標(biāo)準(zhǔn)化接入和采集監(jiān)測數(shù)據(jù)共享共用，滿足重慶公司設(shè)備管理需求，對輸電、變電、配電、用電、供應(yīng)鏈和新興業(yè)務(wù)各類邊緣物聯(lián)代理和終端設(shè)備進行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)支持設(shè)備信息管理、設(shè)備注冊及接入、拓?fù)潢P(guān)系管理、設(shè)備控制、設(shè)備影子和設(shè)備通信管理等功，解決采集終端通信協(xié)議和接口模式不一致、數(shù)據(jù)等問題。為此，需構(gòu)建統(tǒng)一智慧物聯(lián)體系，完成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。

1 建設(shè)背景

國網(wǎng)重慶市電力公司（以下簡稱重慶公司）積極貫徹落實《建設(shè)方案》關(guān)于物聯(lián)管理平臺的建設(shè)任務(wù)要求，充分發(fā)揮在國網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)的示范引領(lǐng)作用，以業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向，積極推進物聯(lián)管理平臺建設(shè)工作，全面開展終端設(shè)備接入和管理，對各類型邊緣物聯(lián)代理和智能終端進行在線管理和遠(yuǎn)程運維;統(tǒng)一物聯(lián)信息模型，匯聚各類型采集感知數(shù)據(jù)，進行模型轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)預(yù)處理;構(gòu)建業(yè)務(wù)應(yīng)用體系，推動各類業(yè)務(wù)場景終端設(shè)備的安全接入，打破各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)采集和共享壁壘，支撐各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。

2 重慶市電力公司配電系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀及物聯(lián)管理建設(shè)需求

2.1 建設(shè)現(xiàn)狀

重慶電力公司通過多年的信息化建設(shè)，現(xiàn)有信息化系統(tǒng)全面覆蓋企業(yè)運營、電網(wǎng)運行和客戶服務(wù)等業(yè)務(wù)領(lǐng)域及各層級應(yīng)用，接入了大量智能終端以及傳感器，為公司泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

2.2 物聯(lián)管理建設(shè)需求

通過智慧物聯(lián)體系建設(shè)，在業(yè)務(wù)上實現(xiàn)對電網(wǎng)和客戶狀態(tài)的深度感知，推動各專業(yè)感知層資源共享，實現(xiàn)源端數(shù)據(jù)融通和業(yè)務(wù)實時在線，提升電網(wǎng)和企業(yè)精益化管理水平：具體體現(xiàn)幾個方面：一是感知層資源共享，二是源端數(shù)據(jù)融合，三是業(yè)務(wù)即時性提升，四是在線管控能力提升。

3 總體架構(gòu)

3.1 業(yè)務(wù)架構(gòu)

重慶公司智慧物聯(lián)體系建設(shè)遵照國網(wǎng)公司泛在電力物聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)，主要包括物聯(lián)管理平臺建設(shè)、邊緣物聯(lián)代理和各類型終端標(biāo)準(zhǔn)化接入。其中，物聯(lián)管理平臺的定位為：南向?qū)崿F(xiàn)設(shè)備接入、聯(lián)接和管理，北向與企業(yè)中臺和業(yè)務(wù)系統(tǒng)對接，推動重慶公司各類終端統(tǒng)一接入、邊緣智能和數(shù)據(jù)共享共用。如圖1所示。

3.2 功能架構(gòu)

物聯(lián)管理平臺包含南向接入（設(shè)備接入）、北向能力開放、平臺功能、運維管理四大類，包含設(shè)備管理、連接管理、應(yīng)用管理、模型管理、邊緣節(jié)點管理、規(guī)則引擎、安全管理等業(yè)務(wù)功能。如圖2所示。

4 功能介紹

物聯(lián)管理平臺經(jīng)過前期的需求調(diào)研與設(shè)計研發(fā)，經(jīng)系統(tǒng)測試后正式上線運行，已構(gòu)建設(shè)備管理、模型管理、邊緣計算管理、運維管理等功能。

4.1 設(shè)備管理

設(shè)備管理：主要包括設(shè)備注冊、設(shè)備接入、設(shè)備影子、命令控制、狀態(tài)管理等設(shè)備生命周期管理功能。（1）設(shè)備注冊。在設(shè)備接入物聯(lián)管理平臺前，需要在物聯(lián)管理平臺上進行設(shè)備注冊，定義相關(guān)的設(shè)備參數(shù)信息，平臺為設(shè)備分配唯一標(biāo)識和密鑰等信息。（2）設(shè)備鑒權(quán)。設(shè)備接入鑒權(quán)提供身份驗證功能，防止非法設(shè)備接入物聯(lián)管理平臺，保證設(shè)備合法性和安全性。（3）設(shè)備影子。設(shè)備影子用于存儲設(shè)備的在線狀態(tài)、設(shè)備最近一次上報的設(shè)備屬性值、應(yīng)用服務(wù)器期望下發(fā)的配置。用戶可以基于設(shè)備影子實現(xiàn)設(shè)備與應(yīng)用之間配置數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)的雙向同步。（4）命令控制。設(shè)備的物模型中定義了物聯(lián)管理平臺可向設(shè)備下發(fā)的命令，應(yīng)用可以調(diào)用物聯(lián)管理平臺開放的API接口向單個設(shè)備或批量設(shè)備下發(fā)命令，設(shè)備執(zhí)行命令并返回響應(yīng)，從而實現(xiàn)對設(shè)備遠(yuǎn)程控制。（5）狀態(tài)管理。在控制臺上可以實時監(jiān)控設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，如在線、離線、未激活。上層應(yīng)用可以通過訂閱方式獲取設(shè)備的狀態(tài)信息。

4.2 模型管理

模型管理模塊提供可視化的模型定義和管理（新增、修改、刪除、導(dǎo)入導(dǎo)出）。支持導(dǎo)入邊緣物聯(lián)代理以及邊緣物聯(lián)代理下連的物聯(lián)終端的物模型;支持根據(jù)物模型對采集的。數(shù)據(jù)進行校驗;支持單個或批量下發(fā)物模型到邊緣物聯(lián)代理;支持對物模型內(nèi)容進行存儲、檢索、查看。

4.3 邊緣計算管理

物聯(lián)管理平臺和邊緣計算節(jié)點之間有兩條通道：一條是業(yè)務(wù)通道，另一條是管理通道，兩個通道之間為邏輯隔離。業(yè)務(wù)通道主要承載業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，管理通道主要承載設(shè)備升級，設(shè)備管理，容器管理，App管理，設(shè)備告警信息等。

4.4 運維管理

物聯(lián)管理平臺的運維管理在用戶權(quán)限管理上遵循最小授權(quán)原則，提供基于角色的權(quán)限管理模型，不同用戶有不同訪問權(quán)限。支撐日志管理，提供查看平臺的異常日志、運行日志、最新消息以及掉線告警等運維功能，方便實時監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)及定位問題。

5 物聯(lián)管理平臺效益分析

5.1 管理效益

通過物聯(lián)管理平臺建設(shè)，提升對電網(wǎng)和客戶狀態(tài)的智能感知和預(yù)判能力;提升在同一現(xiàn)場，不同專業(yè)的傳感設(shè)備、采集數(shù)據(jù)、計算和通信資源等的共享共用;提升采集終端從采集數(shù)據(jù)傳送至后臺的時間延遲，實現(xiàn)跨專業(yè)、跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享應(yīng)用的實時性;提升對故障實時研判等故障發(fā)現(xiàn)的即時性。有效促進智能設(shè)備運行維護管理水平提升，支撐未來物聯(lián)通道的合理規(guī)劃和建設(shè)。充分實現(xiàn)配用電側(cè)采集裝置、通信資源、邊緣計算、數(shù)據(jù)資源跨專業(yè)復(fù)用并推進各專業(yè)共建共享。

5.2 經(jīng)濟效益

通過建設(shè)統(tǒng)一的物聯(lián)管理平臺，在統(tǒng)一的平臺構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)決策管理，避免數(shù)據(jù)處理、智能決策系統(tǒng)的重復(fù)建設(shè)，節(jié)約各部門獨立建設(shè)成本;高效落實協(xié)同決策、協(xié)同處置，優(yōu)化運行管理模式，提升維護效率，降低企業(yè)運行成本，降低一線運維管理人員投入，支持公司參與市場化售電和增量配網(wǎng)運營，培育企業(yè)新的利潤增長點。

5.3 社會效益

通過公司物聯(lián)管理平臺建設(shè)，提升智能設(shè)備業(yè)務(wù)支撐能力，提高客戶服務(wù)水平，推動業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型升級，形成對外輻射的動力引擎，提高能源利用效率，擴大面向社會的影響力。

6 結(jié)語

物聯(lián)管理平臺項目在國網(wǎng)重慶市電力公司實施工作順利開展，實現(xiàn)了邊緣物聯(lián)代理接入，支持變電站智慧巡檢場景、無人機輸電線路巡檢場景、電纜隧道在線監(jiān)測場景、智能配電臺區(qū)場景建設(shè)，實現(xiàn)物聯(lián)管理平臺與ISC、I6000、S6000系統(tǒng)的集成，對各類型終端進行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)采集終端和智能終端統(tǒng)一接入、遠(yuǎn)程運維、在線升級和數(shù)據(jù)共享，降低一線運維投入，提升終端智能可擴展水平與在線管控能力，初步形成跨專業(yè)、內(nèi)外部共建共享、開放合作、安全可控的智慧物聯(lián)生態(tài)體系。

Abstract：This article systematically introduces the construction of the power distribution operation and maintenance management platform， and analyzes the functional modules of the Internet of Things management platform from the needs investigation， the status quo of means， construction principles， and design requirements. With a view to providing reference and practical experience for future IoT management.

Key words：distribution network; IoT management platform; function introduction; benefit analysis