基于大數據的智慧用電系統設計

許平靜

（青島市即墨區應急管理局 山東省青島市 266200）

智慧用電系統能夠對用電線路中存在的漏電、電弧、短路、溫度異常等危險情況進行監測。時刻收集線路中的電流、電壓等信息情況，通過互聯網技術上傳至中央平臺進行分析處理，實現遠程線路監控，異常情況的報警等管理服務。智慧用電系統涵蓋了監測模塊、數據傳輸模塊、數據處理平臺以及數據應用平臺。此系統通過所將獲取到的信息進行分析，以此來判斷用戶用電情況，能夠實現能源調配的優化，及時發現隱患，增強處理效率，警示危險的效果。

如今，隨著科技水平的提高，在人們的日常生活中，智能設備變得越來越常見。例如智能電表、智能插座等等先進的設施，這些設施的使用，為用電系統的智能化發展提供了豐富的數據資源。以往的智能用電系統不能有效的應對現階段中龐大的數據處理工作，無法進行有效管理。而在近幾年中飛速崛起的大數據技術，能夠實現對海量數據的高效分析處理，現階段中，廣泛應用在互聯網與工業方面的發展當中，并已取得了顯著的成績。大數據技術能夠實現在廣闊的數據海洋當中，迅速，精準的提取目標信息。該項技術主要通過高效的數據獲取技術、存儲技術、分析技術以及可視化技術進行支持。現階段中，大數據技術具有多種運用方案，Hadoop 分布式系統框架是當下運用最廣泛的使用方案。

1 智慧用電管理平臺的應用前景

電能采集產品的技術提升將促進電能管理系統水平的有效提升。信息傳輸的穩定性與及時性智慧用電監管平臺發展的一項重要基礎；另外，智能化、多性能的實現也是該智慧平臺的一項重要研究前提，這平臺研究過程中，應當積極吸收各類新興技術，實現智慧化和綜合化發展，確保電力公司可以實現多功能、全方位的遠程平臺監控管理效果。

在電力生產與消耗的過程中，增強對電能的調度、輸送以及使用的管理，是現在智慧電網的主要發展方向。而能夠實時、精準的獲取電力用戶的電耗信息，有效的分析電能消耗模型，以此來提高對智慧電網中用電方面管理能力的提升，達到全監控、全采集、全覆蓋全面性智能發展。智慧用電管理系統的建立，發展優質智慧電網的必要基礎，同時更是支持階梯電價發展的重要前提。智慧用電管理系統的發展能夠有效提高現在電網工作的穩定性，提高經濟效益，實現改良電網負荷，提高效果的發展。

2 大數據智慧用電系統的核心技術

基于大數據技術的智慧用電管理系統，能夠對大量的數據源根據對應的標準進行獲取與歸納，并實現高效率的存儲，分析處理，并在顯示器上利用數據或圖形的方式呈現對應的結果，打造智能用電管理平臺。

2.1 基于大數據的用電集成管理技術

基于大數據技術的智能用電管理平臺，是統一使用多種技術管理方案，有效結合眾多技術，從而獲取一個性能更全面的管理效果。融合數據的方式是將各種類型的數據實現系統邏輯的綜合管理，最終，實現一個全方位，具有良好使用效果的數據集合。通過大數據技術的集成能力，能夠有效改善過去智慧用電系統方案所存在的信息難以流通的情況。現代大數據技術的一個主要特色就是數據源頭變得更加豐富化，這代表著能夠獲取更多不同種類，類型豐富的信息源，這樣極為豐富的數據背景，對于大數據的處理而言是一項全新挑戰。數據獲取與整理的本質就是能夠分析各種繁瑣的數據，并結合其關系鏈進行獲取。就是實現對復雜數據的預處理，將各種繁瑣、混亂、錯雜的數據轉變為精準、規范化，具有使用價值的數據信息。通過分布式功能，可以有效處理數據文件，將其分化在各個不同的計算機節點當中，現階段中，通過HDFS 分布式文件系，利用冗沉數據存儲技術，加強數據的穩定性和極強的跨平臺特征，如今此系統已經被有效應用在各種海量數據的存儲與管理工作當中。

2.2 基于大數據的用電數據分析技術

現代大數據技術的關鍵就是其數據分析處理能力，大數據技術能夠對海量數據進行預處理，并且通過其強大的分析處理能力，對整體數據進行研究，或許智能用電的隱形規律，給工作人員提供可靠的參考根據。統計管理方面的知識與現代發達的計算機技術是實現大數據強大分析能力的重要基礎，隨著近幾年來對大數據技術的不斷研究改進，如今大數據技術能夠實現關聯分析、數據挖掘、神經網絡、遺傳算法等各類不同的高性能處理方式。大數據智能用電平臺是以過去的用電系統為研究模板進行改進優化。積極運用數據獲取技術，融合計算機學習狀況，實現新型的智能用電管理平臺能夠實現對龐大數據源的有效獲取，動態模型的研究分析，迅速決策的能力。新型的智能用電管理平臺，可以分析目標特征，實現對數據體量的簡化處理；利用聚類數據算法，實現數據迭代獲取分析模型；利用大數據并行算法，獲取其他高效分析模型，實現系統的多功能自動判斷效果。

2.3 基于大數據的用電數據處理技術

新型智慧用電系統的數據處理需求重點在于針對海量數據的分布式處理、泛化處理與數據即時處理能力。分布式處理主要依靠Hadoop 框架進行實現，能夠高效的對各種數據源進行預處理，能夠運用在本系統的信息獲取模塊當中，達到對各種復雜，散亂數據的有效獲取與歸類。數據泛化處理功能可以通過文本、多媒體與圖像的方式，將非結構化數據展開統一處理。通過流式處理技術，最高可達到毫秒級的即時數據處理能力，常用與金融交易等高即時性需求的工作領域。

2.4 基于大數據的用電數據可視化技術

通過大數據技術的知識，能夠讓用電數據分析處理結果加便捷，直觀的進行呈現，使管理工作者更詳細的掌握用電數據的發展情況，清楚城市內智慧用電具體使用狀況。原有的智慧用電管理平臺中，雖然具備可視化能力，但是通過大數據技術的支持，能夠在原有技術基礎上，更深化的探究整體用電規律以及數據之間的關系，可視化技術能夠利用，即時電耗數據、地理信息、利用穩定高效的屬于分析模型有效的將電能使用過程中數據趨勢進行了解，達到預判危險情況以及及時報警的效果。

3 基于大數據的智慧用電系統功能的需求

基于大數據技術的智慧用電系統為高其使用效率，滿足現代社會的發展需求，保證使用的安全，因此需要能夠滿足以下功能：

3.1 即時獲取前端采集器的能耗數據

前端的能耗數據采集設備，無時不刻都在輸送著各種新的信息內容，這些基礎數據能夠有效詳細的呈現前端某個裝置，在某一段時間之間的工作情況，只需要適當的預處理，就能起到極大的作用性。使用者對于前端數據獲取的目的主要體現在一下兩點上：

（1）了解某一時間段中前端裝置的具體數據情況，有利于對裝置實際工作情況的掌握；

（2）可以通過數據處理，來有效呈現某一設備現階段中的實際工作情況，有利于對于裝置工作狀態的了解。

3.2 無線網絡與大數據技術之間的有效銜接

因為基層內的采集器網絡節點配備了專項的處理器芯片，順信內部所搭載的網絡傳輸協議為物聯網專用協議，使得采集器無法與大數據平臺進行高效的交互。因此需要在基層網絡節點中與大數據平臺之間增設對應的先接模塊，確保只會用電管理平臺的智能處理效果。

3.3 大規模能耗數據統計需求

由于采集設備基數較大且我存儲的數據信息量十分龐大，就會導致積累了海量的信息存儲數據。以往的智能用電管理平臺無法承載如此巨量的數據處理工作，而基于大數據技術所設計的智慧用電管理平臺能夠利用并行計算處理方式，可以有效的滿足大量數據處理的需求，并且通過平臺中的現有技術方案，來優化統計分析相關的一系列操作要求。

3.4 即時數據查詢設計

通過大數據技術所支持的智能化用電平臺，需要可以實現用戶對于即時數據獲取的需求，通過大數據技術能夠迅速定位目標數據源。但是因為受到底層數據采集設備的空間限制，其中的數據每間隔一段時間就會被覆蓋，因此不可依靠采集設備自帶的存儲能力進行長期數據查找，要通過傳輸能力，上傳到云端進行保存，同時利用大數據技術實現精準定位，完成目標信息獲取。

3.5 復雜能耗數據分析需求

基于大數據所實現的能耗信息管理平臺可以實現復雜能耗數據模型的高效處理，管理人員期望能夠利用大數據的復雜模型分析能力，從海量、錯雜的數據當中提取出具有更高價值的信息內容來幫助優化設備的維護改良，促進環保節能的發展。并且使用中還期望能通過能耗數據模型的建立，通過各種科學方案來優化智慧用電管理平臺的多平臺兼容性能，在硬件允許的時候，實現手機與電腦端的高效使用管理。

4 基于大數據技術的智慧用電平臺設計

智慧用電管理平臺基于大數據對前端數據獲取、分析以及對數據的運用，深度探究用電系統中各數據之間的聯系。將系統功能劃分為5 各層級：數據獲取、存儲、服務、分析以及應用部分，并有效利用原有智慧用電系統框架。通過大數據Kafka、Chukwa 等方法，根據對應的數據特征，實現對數據的預處理操作，確保后續輸出的信息資料全面、精確以及具有良好的價值，為后續分析工作打下扎實的基礎。基于大數據的智慧用電管理平臺通過Hadoop 分布式框架技術以及HDFS 數據庫技術，建立高效存儲的數據庫類型，進而有效提高智慧用電平臺的數據調度能力。服務層級有效結合系統管理、信息呈現、安全管理、數據處理等功能。系統管理功能是實現對系統內各種信息資源進行合理調度安排；信息展示功能是將前端采集器所獲取的信息處理通過圖形或數字的方式進行直觀呈現；信息安全管理是對系統中的使用權限進行管理、儲備保存對應的數據、提高數據的保密性，保證數據傳輸的安全性；數據分析是通過技術方案，便捷高效的處理數據信息資源；并利用Apache Spark 技術引擎，還大幅度增強數據處理的效率。智能用電管理平臺通過將各類源數據進行預處理，再利用各類數據分析模型進行分析。實現對電網異常情況以及使用風險的判斷，基于大數據技術發展的智慧用電管理平臺，能夠充分體現其智慧性優勢，為未來的智慧消防、智慧建筑發展提供穩定的技術支持。

5 結束語

新時代的大數據技術具有極大的發展潛力，怎樣將這股潛力有效的運用并加以發展，是現階段中各行業那所重點研究的問題。文章基于現階段中智慧用電平臺難以應對海量信息處理的問題進行探究，探究基于大數據技術所實現的管理系統所具有的應用優勢，提高安全用電的良好發展。