一,、引言
近幾年來,物聯(lián)網(wǎng)概念加快與產(chǎn)業(yè)應用融合,,成為智慧城市和信息化整體方案的關鍵性技術思維,。當前,物聯(lián)網(wǎng)已由概念炒作,、碎片化應用,、閉環(huán)式發(fā)展進入跨界融合、集成和規(guī)?;l(fā)展的新階段,,與中國新型工業(yè)化、城鎮(zhèn)化,、信息化,、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設深度交匯,在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,、新型城鎮(zhèn)化和智慧城市建設、人民生活質(zhì)量不斷改善方面發(fā)揮了重要作用,,取得了明顯的成果,。
Acrel-EIoT園區(qū)級能源物聯(lián)網(wǎng)平臺是一套基于安科瑞物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺,建立了上下行數(shù)據(jù)標準,,為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務的平臺,。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器和互感器等設備,自行安裝后無論是物聯(lián)網(wǎng)儀表直傳還是通過網(wǎng)關上傳,,都可以使用手機掃碼即可得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務,。
二、需求分析
Acrel-EIoT園區(qū)級能源物聯(lián)網(wǎng)平臺的客戶群體分為兩類:第一類是互聯(lián)網(wǎng)用戶,;第二類是智慧城市,。互聯(lián)網(wǎng)用戶一般包括如下幾個類型:
1.某個出租戶有三五間公寓出租,需要計量收取水電費,;
2.有幾間連鎖小超市,,想要做能源管理、遠程控制和電氣安全管理,;
3.某個小區(qū)的物業(yè),,想購買幾臺充電樁作為集中充電管理,需要收費運營;
4.某棟樓樓管,,僅需幾塊表,,對樓層進行能源計量管理;
5.某個小工廠,,想要管理自家小工廠的電力計量,;
6.某個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成商想要直接獲取物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的數(shù)據(jù),需要一個統(tǒng)一的管理平臺,;
傳統(tǒng)的商業(yè)模式對這類互聯(lián)網(wǎng)用戶的弊端有一下幾個方面:
1.數(shù)據(jù)系統(tǒng)價格偏高
2.需要多樣化數(shù)據(jù)服務
3.調(diào)試過于
4.系統(tǒng)硬件選型過于
5.服務繳費不便捷
智慧城市的需求如下:
1,、需要接入各種類型的海量硬件
2、需要提取領導層關注的監(jiān)管信息,,結合GIS,、BIM等數(shù)字孿生技術實現(xiàn)宏觀監(jiān)管
3、提供統(tǒng)一的運營服務平臺,,向終端用戶提供物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務
三,、系統(tǒng)結構
能源物聯(lián)網(wǎng)以能源供應、能源管理,、設備管理,、能耗分析的能源流向為主線,將能源生產(chǎn)加工,、分配傳輸,、消耗、節(jié)能各 個環(huán)節(jié)串聯(lián)起來,,結合人與物的互聯(lián),,構成以安科瑞產(chǎn)品為媒介的能源物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈,其中物聯(lián)網(wǎng)硬件和能源參與者分別以數(shù)據(jù)流形式和業(yè)務流的形式與平臺交互,。
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3.1組網(wǎng)結構安科瑞Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺采用分層分布式結構,,主要由感知層(終端采集設備)、網(wǎng)絡層(通訊管理終端)和平臺層(能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺)三個部分組成,。
● 感知層:連接于網(wǎng)絡中的各類傳感器,,包括多功能儀表、預付費電表,、多回路儀表,、物聯(lián)網(wǎng)電表、物聯(lián)網(wǎng)水表,、電瓶車充電樁,、汽車充電樁、路燈控制器等,。
● 網(wǎng)絡層:智能網(wǎng)關,,采集感知層的數(shù)據(jù),進行規(guī)約轉(zhuǎn)換及存儲之后將數(shù)據(jù)上傳至能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺。
● 平臺層:包含應用服務器和數(shù)據(jù)服務器,,可在PC端或移動端實現(xiàn)應用,。
3.2平臺架構
Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺的系統(tǒng)網(wǎng)絡結構采用分層分布式的結構,系統(tǒng)包括:感知層,、數(shù)據(jù)層,、應用層、表現(xiàn)層和運營層,。系統(tǒng)架構圖如圖所示,。
傳感器層包括了我司的各類產(chǎn)品,是整個系統(tǒng)的底層,,也是構建該能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺必要的基本組成元素,,主要有多功能儀表、預付費電表,、多回路儀表,、物聯(lián)網(wǎng)電表、物聯(lián)網(wǎng)水表,、電瓶車充電樁,、汽車充電樁、路燈控制器等設備,。
中間的數(shù)據(jù)處理平臺主要完成數(shù)據(jù)處理,、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)交互的工作,為了保證整個綜合平臺的數(shù)據(jù)處理能力,,我們將實時數(shù)據(jù),、歷史數(shù)據(jù)和業(yè)務數(shù)據(jù)分別存儲在不同的庫中,并提供多種接口實現(xiàn)與第三方系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互,。
上層的應用層是指Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺,主要實現(xiàn)各種功能應用,,平臺按照能源的流向分為能源供應,、能源管理、設備管理和能耗分析4大板塊,,其中能源供應包括電力集抄,、智能運維子模塊,能源管理包括安全用電,、電能質(zhì)量子模塊,,設備管理包括智能照明、預付費,、充電樁子模塊,,能耗分析包括能源管理、增值服務子模塊。平臺通過web和app的方式為用戶提供人機交互的界面,,運營層的各類用戶可以通過這兩種方式實現(xiàn)平臺的訪問與操作,。
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四、平臺功能4.1,、能源供應
4.1.1 電力集抄功能模塊
隨著信息網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展,,各類規(guī)模大小不等,設備種類,、數(shù)量不同的含網(wǎng)絡設備機房廣泛分布于用戶各分支機構所在地域,,由于欠缺與運行網(wǎng)絡的規(guī)模體系相對稱的系統(tǒng),數(shù)量眾多的無人值守機房的物理運行環(huán)境狀況,、設備運行狀況,、人員活動狀況以及消防狀況的變化包括可能出現(xiàn)的危急狀況,均無法得到及時的發(fā)現(xiàn)和處理,,也就很難被有效預見,、防范和避免。因此在配電室內(nèi)安裝環(huán)境系統(tǒng),,實現(xiàn)配電室內(nèi)環(huán)境的在線監(jiān)測,,保障配電室設備的穩(wěn)定運行很有必要。
電力集抄模塊可以實現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢,、分析,、預警及綜合展示,以保證配電室的環(huán)境友好,。在智能化方面實現(xiàn)供配電系統(tǒng)的遙測,、遙信、遙控控制,,對系統(tǒng)進行綜合檢測和統(tǒng)一管理,;在數(shù)據(jù)資源管理方面,可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設備運行(包括歷史和實時參數(shù)),,并根據(jù)實際情況進行日報,、月報和年報查詢或打印,提高工作效率,,節(jié)約人力資源,。
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4.1.2 智能運維功能模塊
據(jù)統(tǒng)計全國高供高計的工商業(yè)用戶數(shù)量達到200多萬戶,規(guī)模巨大,,但是大部分日常的運行維護工作比較傳統(tǒng),,普遍存在人力成本高、工作效率低,、故障搶修時間長,、風險預防薄弱等問題,。國網(wǎng)公司和眾多電力運維公司正在搶占這塊巨大的市場,這是一個千億級別的市場,。
智能運維模塊采用多功能電力儀表,、無線通信、邊緣計算網(wǎng)關及大數(shù)據(jù)分析技術,,通過智能網(wǎng)關采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲在本地,,再定時向云平臺推送數(shù)據(jù)。平臺可同時接入數(shù)以千計的用戶變電站數(shù)據(jù),。平臺采集的數(shù)據(jù)包括變電所電氣參數(shù)和環(huán)境數(shù)據(jù),,包括電流電壓功率、開關狀態(tài),、變壓器溫度,、環(huán)境溫濕度、煙霧,、浸水,、視頻、門禁等信息,,有異常發(fā)生10S內(nèi)通過短信和APP發(fā)出告警信號,。平臺通過手機APP下發(fā)運維任務到人員手機上,并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程進行閉環(huán),,提高運維效率,,即時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并做消缺處理。
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4.2,、能源管理4.2.1 安全用電功能模塊
據(jù)應急管理部網(wǎng)站數(shù)據(jù),,2016~2018年期間因為電氣原因?qū)е碌幕馂恼伎倲?shù)的30%~34%左右,其中2018年全國共接報火災23.7萬起,,因違反電氣安裝使用規(guī)定引發(fā)的火災占總數(shù)的34.6%,,較大和重大火災事故中,電氣火災的比例更高,。國務院,、公安部消防局以及各省市自治區(qū)直轄市紛紛出臺文件推廣使用智慧用電,從源頭上預防電氣火災的發(fā)生,,現(xiàn)安全用電管理平臺已在九小場所、三合一場所,、養(yǎng)老福利院,、醫(yī)療場所、學校,、金融網(wǎng)點等人員密集場所廣泛開展,。
安全用電管理模塊對電氣引發(fā)火災的主要因素(線纜溫度,、漏電電流、負荷電流,、電壓)進行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析,,通過2G/NB-IOT/4G方式采集現(xiàn)場數(shù)據(jù),實時發(fā)現(xiàn)電氣線路和用電設備存在的安全隱患(如:線纜溫度異常,、過載,、過壓、欠壓及漏電等)并通過短信,、APP推送,、自動語音呼叫等方式及時預警,有效防止電氣火災的發(fā)生,。系統(tǒng)可以顯示所有監(jiān)測點位的漏電電流等電氣參數(shù)和線纜溫度,,并支持巡檢記錄和派單操作,提供安全隱患分析報告,,實時評估企業(yè)用電安全狀態(tài),。
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4.2.2 電能質(zhì)量功能模塊電能質(zhì)量問題越來越受到關注,已成為電力系統(tǒng)的研究熱點之一,。一方面,,隨著科學技術的發(fā)展,各種精密復雜用電設備的廣泛應用,,這些設備很大部分對電能質(zhì)量非常敏感,;另一方面,電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大和用電需求的快速增加,,導致電能質(zhì)量變的非常不穩(wěn)定,。對電能質(zhì)量分析的主要目的是確定電能信號擾動的類型和范圍,并對相應的擾動源進行有效的調(diào)節(jié)和補償,。因此,,改善和提高電能質(zhì)量的關鍵在于及時、準確地獲取各種擾動信號源的信息,。
電能質(zhì)量監(jiān)測,,包括三項不平衡度、諧波,、功率因數(shù),,以矢量圖的形式展示三相不平衡度。三項不平衡或功率因數(shù)過低時產(chǎn)生,,觸發(fā)APP,、手機短信、郵件,、釘釘,、語音等多種方式提醒,。
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4.3、設備管理4.3.1 智能照明功能模塊
隨著人們生活水平的不斷提高,,人們對工作和生活環(huán)境的要求越來越高,,同時對照明系統(tǒng)的要求也越來越高。照明領域的能源消耗在總的能源消耗中占了相當大的比例,,節(jié)約能源和提高照明質(zhì)量是當務之急,。照明用電作為電力消耗的重要部分,已經(jīng)占到了電力消耗的10%左右,,并隨著我國國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,,照明用電還將不斷增加。
智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術對安裝在城市各區(qū)域照明回路的用電狀態(tài)進行不間斷地數(shù)據(jù)監(jiān)測,。平臺通過監(jiān)測照明線路的電流和電壓值來判斷燈具的工作情況,,任何不正常的工作狀態(tài),平臺都能進行監(jiān)測,,預警和,,預警和信息通過手機APP推送,短信,,語音外呼,、郵件、微信小程序,、微信公眾號,、釘釘?shù)龋焖俚竭_責任人的身邊,,提醒運行人員接觸器跳閘,,電源失壓等等。
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4.3.2 預付費水電功能模塊預付費水電功能可以針對各商業(yè)綜合體,、小區(qū),、寫字樓、辦公樓,、酒店式公寓等物業(yè),,學校、工廠宿舍的后勤管理部門以及連鎖超市,、大型物業(yè)分布式財務操作,,在線支付,總部財務扎口等,。目前預付費水電已經(jīng)成功在上述各場景得到廣泛的應用并已經(jīng)穩(wěn)定運行多年,,適用于物業(yè)公司對小區(qū)、辦公和商鋪租戶的水電預付費管理,,或者學校對學生宿舍的用電預付費和用電安全管控系統(tǒng),。
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4.3.3 汽車/電瓶車收費運營功能模塊電動汽車現(xiàn)已成為廣泛使用的綠色能源交通工具,同時電動自行車數(shù)量越來越多,,解決了老百姓短距離出行問題,,但是和電動自行車相關的安全和火災事故新聞也屢見不鮮,有逐年增長的趨勢,,給社會帶來了很大的損失,,成為人民生命和財產(chǎn)安全的一個隱患?;陔妱幼孕熊嚮馂牡奈:吞攸c,,各級政府部門發(fā)文對電動自行車火災的整治對象都放在規(guī)范停放和充電行為上。汽車/電瓶車收費運營功能模塊通過物聯(lián)網(wǎng)技術對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和,,同時對各類故障如充電機過溫保護,、充電機輸入輸出過壓、欠壓,、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警,;通過微信小程序掃描二維碼,進行支付后,,系統(tǒng)發(fā)起充電請求,,控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網(wǎng),,配合加密技術和秘鑰分發(fā)技術,,基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議,與云端進行直連,。
該功能模塊為汽車/電瓶車充電樁客戶提供充電安全管理,、資產(chǎn)管理和交易管理的一攬子解決方案,解決充電難,、管理難和收費難的問題,,可應用于商業(yè)樓宇、小區(qū),、學校,、醫(yī)院等場所設置的電動自行車充電場所的運營管理。
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4.4,、能源分析4.4.1 能源管理功能模塊
為了穩(wěn)步推進雙碳目標,,在能源消費強度和消費總量的“雙控"背景下,企業(yè)需要考慮如何應對能耗雙控以保障正常生產(chǎn),。取得過大部分企業(yè)依然采用電,、水、氣,、冷,、熱等各種能源供應系統(tǒng)“單獨規(guī)劃,、單獨設計、獨立運行"的模式,。普遍存在計量檢測到配備不足,;計量設備計量精度不高、計量數(shù)據(jù)不準確,;人工抄表可靠性低,;難以有效監(jiān)測和評估主要耗能設備的用能效率;缺少決策數(shù)據(jù)支持,,對于節(jié)能評估無法提供可靠參考數(shù)據(jù),;缺乏有效的企業(yè)能效評估指標體系,能耗管理措施難以落地等情況,。
能源管理模塊采用自動化,、信息化技術,實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集,、過程,、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動化,、科學化管理,,使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機結合起來,,運用的數(shù)據(jù)處理與分析技術,,進行離線生產(chǎn)分析與管理,實現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度,,優(yōu)化能源介質(zhì)平衡,、有效利用能源,提高能源質(zhì)量,、降低能源消耗,,達到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。
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4.4.2 增值服務功能模塊(1)工業(yè)組態(tài)
傳統(tǒng)的工業(yè)自動化組態(tài)應用開發(fā)方式要求開發(fā)人員具備代碼編寫的能力,、理解相關的開發(fā)框架的概念和使用方式,,這種開發(fā)方式開發(fā)周期長、對開發(fā)人員要求非常高,。同時,,傳統(tǒng)的工業(yè)自動化組態(tài)應用部署在工業(yè)現(xiàn)場,部署便捷性和可訪問性都很低,。
伴隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,,應用需求往往更新迭代非常快,而設備廠商往往沒有相關的工業(yè)組態(tài)軟件開發(fā)背景,,使得工業(yè)組態(tài)軟件的開發(fā)和更新速度非常緩慢,,往往無法滿足快速業(yè)務增長的需要。同時,,對于工業(yè)組態(tài)軟件的訪問不再止于工業(yè)現(xiàn)場,,來自于工業(yè)現(xiàn)場外部的訪問需求也在日益增長。
Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺中的工業(yè)組態(tài)模塊解決了傳統(tǒng)工業(yè)自動化組態(tài)應用的部署和可訪問性低的問題,,通過用戶在開發(fā)工具中使用鼠標拖拽的方式調(diào)整組態(tài)畫面元件的屬性、位置,、尺寸等,,并內(nèi)置豐富的組態(tài)元件庫,使得用戶無需代碼的編寫能力,,無需工業(yè)自動化組態(tài)軟件開發(fā)的技術背景,,也可以方便的開發(fā)出工業(yè)組態(tài)界面,同時也支持數(shù)據(jù)展示,、遠程控制等功能,。
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(2)3D可視化3D可視化技術通過虛擬仿真實現(xiàn)多維度可視化,為客戶提供數(shù)字化服務,,助力企業(yè)能源經(jīng)濟雙向管理,,提升能源管理水平??梢詫崿F(xiàn)的功能主要有:各區(qū)域信息實時同步,;全局掌握各區(qū)域能源消耗情況;可視化監(jiān)視設備運行狀態(tài),;智能巡檢,,自動分析巡檢路徑上的設備運行、電能質(zhì)量,、電氣安全,、用能異常等情況,并記錄巡檢結果,。
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五,、總結作為傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)技術相結合的產(chǎn)業(yè)發(fā)展形態(tài),能源物聯(lián)網(wǎng)是能源革命與數(shù)字革命融合發(fā)展的重要戰(zhàn)略支撐,。能源物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)向能源生產(chǎn),、配置和消費過程的延伸應用,伴隨“大云物移智鏈"等現(xiàn)代信息技術的快速發(fā)展,,電力物聯(lián)網(wǎng)將信息,、通信、數(shù)字技術與電力系統(tǒng)發(fā)、輸,、變,、配、用電的各個環(huán)節(jié)深度融合,,實現(xiàn)狀態(tài)多方位監(jiān)測,、信息智能化處理及智能互聯(lián)、人機交互,、智慧服務,。