物聯云能力開放中心建設思路

程智謀

（廣東寶繹通信科技有限公司，廣東 廣州 510665）

1 物聯網發展概況

電力物聯網，即物聯網技術在智能電網方向的技術應用是目前全球的研究熱點之一，很多國家甚至將電力物聯網上升到國家戰略高度。

國外主要是歐美國家和日韓研發物聯網技術。隨著物聯網技術的不斷發展，物理網技術逐漸應用于各個行業，近年來物聯網技術已在生物醫療、智能基建和環境監測等領域顯示出巨大的技術優勢。早在2013 年美國就投入運行了第一個大規模的智能電網，使用了數以百萬計的智能儀器儀表和傳感器，其主要特點是利用物聯網技術將所有的智能儀器、儀表進行聯網統一管理，充分滿足用戶對電力需求的同時提高了電網靈活供電和智能調度的能力。智能電網和物聯網相互促進的發展模式已成為發達國家占領全球市場的重要措施之一。

目前，我國電力設備狀態監測仍然存在監測裝置性能不高、數據采集與數據傳輸不規范、通信網絡信息接入能力受限、信息模型不統一、多源異構數據處理自動化程度不夠以及設備評估方法與體系不完善等方面的問題，基礎能力的不足也影響了不同組織的能力開放共享，直接影響電力數據的價值開采和分析；電力物聯網目前仍處于發展初級階段，整體構架仍有非常大的成長和發展空間。隨著成本和技術門檻的降低，勢必促進電力物聯網行業標準的快速落地，技術和應用體系的豐富和標準化。物聯網安全體系的完善，必將推動電力物聯網一體化管理和能力開放平臺的建立和推廣。

2 物聯云能力開放中心建設思路

總體思路遵循電力企業“規劃引領，平臺先行，應用導向”的原則，從多方面開展電力物聯網信息化應用體系的建設，通過物聯網能力開放中心互通有無，實現資源共享。

一是從公司電力物聯網應用整體著眼，加強頂層設計，積極開展電力物聯網技術體系框架、應用場景、相關規范標準的研究。

二是基于公司云計算平臺建設、運營支撐電力企業物聯網應用的電力物聯云服務，支撐能力開放共享。

三是以物聯云服務為基礎，綜合考慮電網業務發展及管控需求，鼓勵電力企業以及各組織單位積極參與電力物聯網應用技術產品研究及試點應用，在輸電、變電、配電、用電、調度和企業管理等各個環節，開展上層物聯網應用的建設，進行端到端業務驗證及物聯云服務能力測試體驗，發揮示范作用。特別是通過能力開放中心實現應用使能、業務服務、運行監控等能力，引導電力物聯網落地應用循序漸進，逐步深入。

物聯網能力開放中心是建立物聯云生態的關鍵環節。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。通過建設能力開放中心，電力企業可將企業能力以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1）。

圖1 能力開放中心在物聯云生態中的關鍵位置

2.1 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、原子API 管理、場景化API 套件管理、API 可視化工作流編排和第三方能力集成，使開發者快捷獲取開發資源，專注于業務場景開發，在平臺上輕易完成開發、部署和托管等API 生命周期管理。

2.1.1 開發環境及API

打造類低代碼、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，包括物聯應用的編譯、打包、部署、運維和銷毀等。支持將測試通過的物聯應用傳輸到云管理中心進行部署。

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。對各類API 服務資源按場景進行定制組合、重構，幫助用戶、業務與終端實現協同，支撐全業務復雜場景云上運行。

2.1.2 第三方能力集成

對接第三方API 的注冊、接入和供應能力，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、鑒權和流控等。支持異構系統API 服務接入的格式轉換，自定義入參和出參，運行時的檢測；服務發布時對服務進行安全保護，包括運行環境的資源保障，對多租戶的服務調用鑒權、授權；為了保護服務提供者，避免異常流量沖擊或并發壓力，支持服務進行限流控制，同時對流量進行監控，必要時按用戶策略進行服務降級，確保關鍵服務可用。

2.1.3 應用動態配置

配置管理實現程序與配置信息解耦，通過程序與配置信息分離，無狀態化，便于在分布式環境中大規模部署、橫向擴展。提供配置倉庫、查詢、推送、敏感信息加密存儲與歷史版本管理和灰度發布支持等功能。非開發環境下配置加密防止誤寫，異構環境下關鍵配置有效隔離、確保服務高可用的同時，實現分布式環境下的配置同步。比如，非生產環境的配置默認無法直接應用于生產環境。同一部署環境中的服務應用配置一致，即所有服務器使用同一份配置。分布式環境下應用配置的可管理性，即提供遠程管理配置的能力。

2.2 業務服務目錄

圍繞全網絡電力數據統一管理、全方位智能電網數據應用，拓展數據服務能力，挖掘數據價值，提升業務支撐能力?；跀祿幚碛驑I務、數據分析域業務、圖形影像管理業務、地理信息業務、北斗定位和視頻信息等以及三維、VR和AR 等智能應用領域提供可靠的服務支撐，形成具備電網生態特色的業務服務目錄。

2.2.1 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、外部應用結果數據和能力開放認證等。

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控，主要包括對外共享數據邊界管理、數據權限管理和多租戶訪問方式管理等。

應用結果數據對外共享管理，在通過能力開放平臺認證后，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等管理。

外部明細數據整合管理，在通過能力開放平臺認證后，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、流程監控與控制和數據質量校驗，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，在通過能力開放平臺認證后，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、流程監控與控制和數據質量校驗，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，主要包括平臺多租戶管理、能力開放安全管控、能力認證部署流程管控、認證數據統計與分析及合作伙伴和供應商服務管理等。

2.2.2 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。

高清影像采集插件：支持創建影像管理類應用，進行終端設備、無人機等影像采集。

高清影像傳輸服務：提供采集影像數據接入、獲取過程中的高帶寬通道和加密傳輸通道支持等。

影像存儲管理服務：提供影像數據的存儲服務，支持對存量采集影像的去重、壓縮、歸檔、分級存儲管理。

圖形數據處理：對圖像進行編解碼及壓縮、格式轉換等處理。

影像識別：借助GPU 運算基于AI 人工智能的圖像識別功能，支持票證防偽、安全施工預警和高壓線路巡檢圖像異常診斷等應用。

2.2.3 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的信息數據需求，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，按需進行二次開發，快速研制各類高精度GIS 位置應用。

位置查詢：提供位置信息服務歷史軌跡查詢：支持對移動對象歷史軌跡信息的查詢。

終端設備管理：支持對接入終端設備的定位信息管理。

2.2.4 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。對終端的云臺通信參數、控制按鈕和鏡頭動作進行設置。

視頻查看及控制，在同一終端上以時間線為基礎同時檢索、觀看多個不同區域的視頻監控。按需對攝像頭進行旋轉、放大和縮小等操作。存量視頻錄像做的多條件檢索、播放，并對播放速度等進行控制，現場端和監控端通過設備進行語音通話，視頻畫面的截圖抓取，自動截圖時間設置，自動截取畫面和主體識別。

視頻參數配置：終端接入視頻網絡后，自動配置信息。對視頻服務器的IP 地址、接收端IP 地址和無線撥號網絡通道等參數進行設置。對音頻、視頻和圖像的傳輸參數和存儲參數等進行設置。對終端的云臺通信參數、控制按鈕、鏡頭動作和網絡參數進行設置。

2.3 運營管理和監測

2.3.1 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，提供API 接口，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。

2.3.2 基礎設施監控

對云平臺等基礎設施的運行狀態、負載進行監控和實時告警，為平臺穩定運行提供保障。

2.3.3 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、網絡集中配置和端到端的虛擬網絡監測等。

2.3.4 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。

2.3.5 業務應用調用分析

實現業務應用調用數據采集，主要包括全局跟蹤標識、跨度標識、關聯跨度、跨度名稱、時間戳和持續時長等，采用非侵入式采集方式，降低對應用性能影響。

分析微服務依賴關系，實現調用跟蹤分析，如調用時長等。每次調用由多個跨度組成，通過查看跨度詳細信息，可以進一步了解調用的延時情況。

2.3.6 運行狀態分析

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

2.3.7 容量規劃分析

實現對平臺資源使用情況的趨勢分析，并能根據實時運行情況進行資源伸縮，實現容量智能自動規劃。

3 結束語

物聯網的發展是大勢所趨，必須從電力物聯網應用整體著眼，強化頂層框架設計，積極開展電力物聯網技術研究。電力物聯網涉及電力生產和電力服務各環節數據的融合，通過物聯網應用體系實現跨部門、跨業務、跨組織的數據分析與能力共享。數據融合需要處理各類數據源的數據抽取、關聯分析，涉及多個專業的電力資產全生命周期管理、營銷和配電協調管理等都需要不同來源數據的融合和能力共享，從而形成以數據為中心的企業信息化管理系統，改革傳統的以業務系統為中心的信息化建設思路，促進數據資源能力開放和共享，借助各組織單位和合作伙伴的積極參與，群策群力，確保各類業務場景成功落地，才能發揮電力物聯網和電力數據最大的價值。