物聯網技術在電力行業的應用

吳健寶

（廣東寶繹通信科技有限公司，廣東 廣州510000）

物聯網的發展前景已經得到了全世界的認可，并逐步在各行各業廣泛地應用。物聯網通過射頻識別技術、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按通用或專用協議將任何物體與互聯網相連接，進行信息交換和通信，實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。

無線傳感器網絡的鋪設和通信技術的應用是物聯網技術應用的關鍵。電力行業作為物聯網建設的先行者，結合電網系統自身業務特點，通過分階段開展物聯網相關數據接入與應用場景建設，覆蓋基建物流、現場維護、綜合管理等多個場景，初步實現了物聯網技術在電網行業的成功落地，并通過能力開放中心逐步建立起具有電力企業特色的物聯網生態。

1 主網設備狀態監測評價系統數據接入

結合電力企業設備狀態監測評價中心建設工作要求，基于物聯網技術實現對電力設備的環境狀態信息、機械狀態信息、運行狀態信息的實時監測。并結合企業級管理信息系統數據集成能力，完成了設備狀態實時監測、設備狀態綜合評價和生產指揮決策三大功能建設，實現設備的統一監測、統一評價，實時掌握設備運行狀態，為各班組的設備維護、檢修、技改等提供決策依據。

目前，主網設備狀態監測評價系統已成功對接多個重要業務數據源，未來將繼續對接入數據的方式進行技術改造，完善對各數據源的狀態監控及統一管控能力。同時通過對接公司云平臺、大數據平臺，對數據源進行統一接入、數據清洗和數據分析，為上層的設備狀態監測、評價應用提供統一、翔實的數據源（圖1）。

圖1 主網設備狀態監測評價系統數據對接

2 電壓監測系統

基于低壓配網電壓質量進行評估分析、科學治理的內在需求，結合物聯網技術搭建低壓配網電壓監測系統，實時采集、監測低壓配網線路電壓數據。主要功能涵蓋數據采集、存儲、分析、報表等各個模塊，快速提供分鐘級的電壓均值、日電壓數據統計值、月電壓數據統計值等信息；對于電壓不符合供電電壓規定的異常發出告警事件，為智能化分析電壓數據起到了很好的支撐作用。同時系統結合電壓無功專業在國內的發展情況，整合優秀的技術和管理方法及理念，具有一定超前性。

3 高壓遠程購電監控系統

為提高電費回收率和客戶滿意度，提升高壓遠程預購電服務水平，結合物聯網技術構建預購電監控系統，實現遠程實時購電、預購電裝置監控等功能。預購電裝置的基礎數據，如剩余電量、電流、電壓、告警等，通過物聯網平臺可以做到實時獲取和可視化，幫助客戶及時了解控制器狀態及購電信息，提升了客戶服務信息化水平和客戶滿意度。

4 無人機自動巡線系統

傳統的高壓巡線工作一直是依賴人力的高風險低效率工作，遇到冰雪水災等惡劣天氣時工作難以正常開展，特別是山區巡線具有相當高的風險性，甚至可能危及生命。通過采用成熟的國產無人機和物聯網技術，建設無人機自動巡檢及數據分析系統，借助各類傳感器、無人機飛控、智能停機庫等設備，實現無人機的自動起降、自動巡航、對大范圍區域的自動探測、自動回巢充電等功能。通過若干個智能停電庫的組網，實現不同區域無人機設備的智能化調度。結合輸電線路無人機巡檢數據分析系統，實現無人機自動巡檢系統與巡檢數據分析系統的對接，將無人機自動巡檢系統傳回的無人機數據及時有效歸類存放，進行數據分析、趨勢分析、故障診斷、三維建模、智能圖像識別等工作，提升了巡線工作效率和質量，為輸電線路日常巡檢維護、電網施工前期勘測、電網規劃、事故應急處置等工作提供了有力的技術支撐。

在電力主營業務場景成功落地的基礎上，電力企業借助物聯網技術將各類主網關鍵能力和數據API 化，通過物聯網能力開放中心供給平臺用戶，逐步打造電網物聯云生態。

通過物聯網能力開放中心，電力企業將各種主網能力以Restful API 形式開放給業務合作伙伴，通過靈活的合作模式聚合應用開發者、業務提供商等，共同打造具有電網特色的產業生態圈（圖2）。

圖2 物聯網能力開放中心功能架構圖

5 應用使能

為物聯網應用開發者提供快速開發、部署以及管理應用的能力。通過開放API 接口，和全業務數據中心相匹配，通過用戶、業務與終端資源整合以實現協同，支撐全業務云上運行，在網絡基礎設施、數據匯聚、信息安全等方面提供技術支撐；提供開發環境及API 網關管理、第三方能力集成，使開發者快速獲取開發資源，專注于業務場景開發。

5.1 開發環境及API

打造低代碼、可視化開發環境，提供物聯管理及應用基礎組件和應用交互基礎控件，支持對物聯應用CI/CD快速部署和發布。提供開放接口實現業務場景快速組裝。從能力服務開放的類型來看，覆蓋API 接口、面向對象的SDK 接口、基于模型的CIS 接口、微服務接口等等。

5.2 第三方能力集成

對接第三方API 的注冊、接入、供應能力，供物聯業務應用開發時針對性組合和重構。服務API 是Web Service、Restful API，接入時進行協議轉換和參數定義，對服務進行安全保護、鑒權、流控等。

5.3 應用動態配置

配置管理實現程序與配置信息解耦，便于在分布式環境中部署、橫向擴展。提供配置倉庫、查詢、推送、加密存儲等功能。非開發環境下配置加密防止誤寫，異構環境下配置有效隔離，以及分布式環境下的配置同步。

6 業務服務

圍繞全數據統一管理、全方位數據應用，拓展數據服務能力，提升業務支撐能力。基于數據處理域業務、數據分析域業務、圖形影像管理業務、地理信息業務、視頻信息等，以及三維、VR、AR 等智能應用領域提供服務支撐。

6.1 數據業務應用服務

基于全業務數據中心和企業級數據平臺，開放物聯公共基礎數據服務，支持物聯業務應用各類數據需求。從數據維度來看，能力開放服務主要開放脫敏數據，包括明細數據、應用結果數據、外部明細數據、外部應用結果數據、能力開放認證等。明細數據對外共享管理對電網內部數據倉庫明細層和匯總層中明細數據的對外共享管理，主要包括對外共享數據邊界管理、數據權限管理和訪問方式管理等。

應用結果數據對外共享管理，對電網內部數據倉庫數據集市中應用結果數據的對外共享管理，主要包括對外共享數據邊界、權限和共享訪問方式管理等。

外部明細數據整合管理對電網外部明細數據的整合管理，主要包括數據倉庫各層模型設計與管理、流程監控與控制、數據質量校驗，外部明細數據整合流程遵從電網數據倉庫“四層”架構規范要求。外部應用結果數據整合管理，對電網外部應用結果數據的整合管理，主要包括數據倉庫數據集市模型設計與管理、流程監控與控制、數據質量校驗，外部應用結果數據整合流程遵從電網數據倉庫數據集市架構規范要求。

能力開放認證實現對外能力的集中管理，主要包括能力開放安全控制、能力認證部署流程管控、數據統計與分析、定制化合作伙伴服務管理。

6.2 圖形影像應用服務

基于全業務數據中心，統一管理物聯終端采集的非結構化圖形影像類數據，針對業務應用集成場景公共需求，開放圖形影像應用服務，支撐物聯業務應用中對圖形影像數據的需求。具體包括影像采集插件、傳輸服務、存儲服務、數據識別和處理服務等。

6.3 GIS 地理信息數據應用服務

基于地理信息數據，針對業務應用集成對空間信息數據需求，提供地理信息應用服務，支撐物聯業務應用中對地理信息數據的需求。提供定位服務和應用服務等核心服務，用戶可通過服務接口獲取高精度位置服務，進行二次開發，便捷的研制各類高精度位置應用。位置查詢服務提供位置信息服務歷史軌跡查詢，支持對移動對象的歷史軌跡信息的查詢。

6.4 視頻業務應用服務

統一管理物聯網視頻終端，歷史視頻、實時視頻等視頻數據，針對巡檢、現場服務等業務應用場景對視頻數據需求，開放視頻信息類服務，支撐物聯業務應用中對視頻的交互需求。實現終端設備自動配置下發。對終端的云平臺通信參數、控制按鈕和鏡頭動作進行設置。

7 運行監測

7.1 設備遠程監控

通過設備影子進行數據通信，采用微服務架構，通過MQTT 協議獲取和設置設備影子進行狀態同步，存儲設備狀態、應用程序期望狀態等信息。

7.2 基礎設施監控

實現對變電站、智能電網設備、云平臺等基礎設施運行狀態、負載進行監控和實時告警，為平臺穩定運行提供保障。

7.3 網絡資源監控

實現對通信網絡的監控，包括網絡資源定義和監測、基于業務特征的虛擬網映射、網絡集中配置、端到端的虛擬網絡監測等。

7.4 平臺組件監控

實現對平臺服務組件及接口服務進行監控，包括組件運行情況、接口調用情況等。

7.5 運行狀態分析

通過對各組件運行情況瓶頸分析，實現對平臺性能優化的決策建議；實現對平臺故障及時發現、故障預測和智能定位。

8 結束語

物聯網技術在電力系統和各行各業都具有非常廣闊的應用前景。能力開放是應用使能、業務服務和資產數字化的過程，是數字經濟時代實現數字業務轉型的必由之路。未來物聯網技術必將與智能電網進行更多的滲透與融合，通過物聯網能力開放中心打造物聯網生態，提高物聯網技術的應用水平和落地場景，不斷形成具有電網特色的物聯網核心技術，并將其進行深層次的推廣，以配套的服務工程來完善智能電網的服務質量和服務水平，為國家和社會帶來更大的效益。