顧袁潔

【摘 要】隨著智能電網(wǎng)的全面建設(shè)，以物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算為核心的信息技術(shù)在電力行業(yè)中廣泛應(yīng)用，這導(dǎo)致電力數(shù)據(jù)急劇增長，形成大數(shù)據(jù)。而在電力行業(yè)發(fā)展過程中，用電信息采集系統(tǒng)是大數(shù)據(jù)技術(shù)的關(guān)鍵應(yīng)用模式，對電力行業(yè)的電力營銷模式帶來極大的變化。受大數(shù)據(jù)技術(shù)的影響，傳統(tǒng)的用電信息采集系統(tǒng)已難以滿足新時(shí)期用電的需求，需要進(jìn)行創(chuàng)新建設(shè)。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù);用電信息采集系統(tǒng);建設(shè)

1用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)的必要性

在實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化過程中，用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)程度，將對電網(wǎng)控制和運(yùn)行產(chǎn)生較大影響。此外在建設(shè)一體化營銷系統(tǒng)過程中，用電信息采集系統(tǒng)也非常關(guān)鍵，其能進(jìn)一步推動(dòng)我國電力系統(tǒng)營銷管理工作的一體化發(fā)展。建設(shè)用電信息采集系統(tǒng)的必要性體現(xiàn)在：（1）符合國際電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的方向。隨著智能電能表的推廣應(yīng)用，采集配套設(shè)備成為智能用電服務(wù)體系中重要的技術(shù)基礎(chǔ)，決定了當(dāng)前建設(shè)“全采集、全覆蓋、全費(fèi)控”的用電信息采集系統(tǒng)必要性。在建設(shè)智能電網(wǎng)過程中，用電信息采集系統(tǒng)將起到重要作用。其也能為智能電網(wǎng)服務(wù)提供強(qiáng)大的技術(shù)支持，同時(shí)能成為挖掘大數(shù)據(jù)潛力的擴(kuò)展平臺。（2）進(jìn)一步提升營銷管理整體水平。用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)，能進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)抄表、監(jiān)控和分析的自動(dòng)化程度，同時(shí)能為營銷系統(tǒng)提供足夠的數(shù)據(jù)支撐。其還能適用于我國的電力營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用中，為客戶端供電質(zhì)量評價(jià)系統(tǒng)、配電搶修調(diào)度平臺提供實(shí)時(shí)、可靠、完整的數(shù)據(jù)支撐，滿足各層級、各專業(yè)對電力用戶用電信息的需求。（3）實(shí)現(xiàn)企業(yè)的社會和經(jīng)濟(jì)效益“雙贏”。建設(shè)完善的用電信息采集系統(tǒng)可以有效提高電網(wǎng)的供電可靠程度，能提升電網(wǎng)的安全保護(hù)能力，同時(shí)監(jiān)測主網(wǎng)絡(luò)和配電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，隨時(shí)監(jiān)測電力系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，從而減少線損幾率，保證用戶用電安全，同時(shí)也可以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會形象。

2大數(shù)據(jù)環(huán)境下用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1數(shù)據(jù)的存儲

大數(shù)據(jù)技術(shù)在信息采集系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以通過分布式存儲方式有效解決數(shù)據(jù)丟失的問題，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)分布式存儲能夠支持集群數(shù)據(jù)實(shí)施流計(jì)算，能夠確保計(jì)算數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。相對于集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來說，分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的可靠性更強(qiáng)、更具有可操作性，在進(jìn)行用電信息采集時(shí)能夠確保采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性以及HDFS數(shù)據(jù)的及時(shí)性。

2.2深度的數(shù)據(jù)挖掘

隨著電力建設(shè)規(guī)模以及用電用戶數(shù)據(jù)的加劇，用電信息采集系統(tǒng)接收以及處理的數(shù)據(jù)量越來越大。為了能夠有效處理這些數(shù)據(jù)，可以對大量的數(shù)據(jù)實(shí)施必要的整合，通過深度的數(shù)據(jù)挖掘計(jì)算得到其潛藏的價(jià)值?？梢酝ㄟ^大數(shù)據(jù)技術(shù)來對信息系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的挖掘和處理，將此作為依據(jù)來幫助用電信息采集系統(tǒng)實(shí)施更加精細(xì)化的管理以及決策。在對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析挖掘基礎(chǔ)上，可以準(zhǔn)確及時(shí)地發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的異常，這樣就能夠采取針對性的措施進(jìn)行解決來確保信息采集系統(tǒng)的正常運(yùn)行，同時(shí)也可以利用反竊電、用電預(yù)測以及用電負(fù)荷預(yù)測等對潛在數(shù)據(jù)以及價(jià)值進(jìn)行進(jìn)一步的分析和挖掘。

3大數(shù)據(jù)環(huán)境下用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)的功能需求與系統(tǒng)架構(gòu)

3.1功能需求

用電信息采集系統(tǒng)根據(jù)功能可以劃分為用采主站系統(tǒng)與采集前置系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)，其中用采主站系統(tǒng)是核心子系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)核心業(yè)務(wù)邏輯，維護(hù)采集業(yè)務(wù)基本信息，控制采集前置系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)。采集前置系統(tǒng)是用采系統(tǒng)中生產(chǎn)數(shù)據(jù)源的重要子系統(tǒng)，除了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)由主站系統(tǒng)維護(hù)管理，所有的用電信息數(shù)據(jù)都是由采集前置系統(tǒng)負(fù)責(zé)生產(chǎn)并管理的，同時(shí)采集前置系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對采集終端的控制。用電信息采集主站系統(tǒng)所有控制與查詢指令都是通過采集前置子系統(tǒng)下發(fā)到采集終端的，并且由采集前置系統(tǒng)將查詢數(shù)據(jù)反饋到用采主站系統(tǒng)?；诖髷?shù)據(jù)的用戶用電信息采集系統(tǒng)總體上分為兩個(gè)服務(wù)系統(tǒng)，用采主站系統(tǒng)與采集前置系統(tǒng)。其中用電信息采集主站系統(tǒng)是用電信息采集系統(tǒng)的核心系統(tǒng)，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)用采核心業(yè)務(wù)功能，對外提供用電信息采集查詢與控制功能，負(fù)責(zé)與大數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并與采集前置系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋Ｓ秒娦畔⒉杉爸孟到y(tǒng)是用采系統(tǒng)與采集終端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的前置系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)管理并維護(hù)采集終端通信連接，按照規(guī)定協(xié)議格式封裝并解析數(shù)據(jù)傳輸報(bào)文，接收采集終端上報(bào)數(shù)據(jù)，發(fā)送主站系統(tǒng)的采集與控制指令。前置系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與采集終端的數(shù)據(jù)通信，是系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)源，是系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)的生產(chǎn)模塊。當(dāng)用戶用電信息采集的規(guī)模增長到一定程度后，采集前置所要承受的并發(fā)壓力會逐漸增大，因此在采集前置系統(tǒng)中還需要維護(hù)一個(gè)分布式消息隊(duì)列，當(dāng)采集終端進(jìn)行集中的數(shù)據(jù)上報(bào)時(shí)，采集前置系統(tǒng)利用分布式消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖與流量削峰，降低并發(fā)請求峰值期的內(nèi)存壓力，并由后端數(shù)據(jù)處理模塊異步的從分布式消息隊(duì)列中將臨時(shí)數(shù)據(jù)持久化到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，將峰值壓力分散到服務(wù)器運(yùn)行的各個(gè)階段，同時(shí)也能夠保證大規(guī)模并發(fā)下能夠完整的接收到各個(gè)采集終端上報(bào)的數(shù)據(jù)，盡量避免發(fā)生上報(bào)數(shù)據(jù)丟失的情況。

3.2系統(tǒng)架構(gòu)

（1）數(shù)據(jù)采集層：這是用電信息采集系統(tǒng)最基本的功能，采集用戶電能表或其他終端采樣記錄的電壓、電流參數(shù)，并能在一定程度上監(jiān)測用戶的電能質(zhì)量及公用配電變壓器的運(yùn)行工況。而且，在將用戶負(fù)荷開關(guān)成功接入終端后，系統(tǒng)還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程開斷作業(yè)，進(jìn)而起到遠(yuǎn)控制負(fù)荷的作用。用電信息采集系統(tǒng)由采集終端、集中器、主站及數(shù)據(jù)傳輸通道四個(gè)部分組成。采集終端是用戶電表電量采集裝置，通過脈沖接口或485接口采集電能表的指數(shù)，能同時(shí)采集32塊表，并將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行長期保存。集中器安裝在電力變壓器出口側(cè)或所供區(qū)域內(nèi)的某一點(diǎn)，負(fù)責(zé)管理同一臺或2-3臺變壓器下的所有采集終端。它接收主站計(jì)算機(jī)的指令收集各采集終端發(fā)回的數(shù)據(jù)，整理、存儲、打包后發(fā)送給主站。主站由計(jì)算機(jī)、MODEM和抄表系統(tǒng)軟件構(gòu)成。負(fù)責(zé)對集中器及采集終端的管理維護(hù)和數(shù)據(jù)抄收，并可將數(shù)據(jù)傳輸至用電信息采集系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電費(fèi)結(jié)算。（2）服務(wù)層：負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，并對結(jié)果進(jìn)行分析。具體工作的落實(shí)依靠的是負(fù)載均衡制，對任務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)劃分，平均分配，將更多的任務(wù)分配給負(fù)載較低的儲存節(jié)點(diǎn)，這樣盡量保證功能層的均衡，可以為數(shù)據(jù)的讀取和動(dòng)態(tài)分配奠定基礎(chǔ)，而且這樣分配可以提升數(shù)據(jù)讀取的效率。另外，這一層還可借助副本機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的多副本存儲，降低數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)，保證數(shù)據(jù)的可靠性。（3）儲存層：這一層主要是負(fù)責(zé)對系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。（4）處理分析層：這是本系統(tǒng)的重點(diǎn)結(jié)構(gòu)，主要負(fù)責(zé)對大數(shù)據(jù)信息的處理、識別和計(jì)算，通過使用一些關(guān)鍵技術(shù)，比如說數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，可從大數(shù)據(jù)中獲取自己想要的信息或者說有價(jià)值的信息，并完成處理。另外，在分布式大數(shù)據(jù)存儲方面，可結(jié)合具體的數(shù)據(jù)分析原則對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，同時(shí)分配計(jì)算任務(wù)，將多個(gè)任務(wù)平均分配到多個(gè)工作節(jié)點(diǎn)上，提高工作效率，而且節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障可以自主恢復(fù)，增加容錯(cuò)率。應(yīng)用層：這一層負(fù)責(zé)對電力企業(yè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)資源管理，方便用戶資源利用。

4結(jié)束語

隨著用電規(guī)模的逐漸加大，用電信息采集系統(tǒng)面臨著數(shù)據(jù)量不斷增加的問題。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用能夠建立起全新的系統(tǒng)架構(gòu)，緩解因數(shù)據(jù)量增加而對用電信息采集系統(tǒng)造成的壓力。本文介紹了基于大數(shù)據(jù)的用戶用電信息采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，對用戶用電信息采集系統(tǒng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行了結(jié)合，優(yōu)化了傳統(tǒng)用采系統(tǒng)的架構(gòu)與性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳子軒，梁安波.基于大數(shù)據(jù)的用電信息采集運(yùn)維監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2018，2613：37-40+46.

（作者單位：國網(wǎng)大同供電公司）