程智謀

（廣東寶繹通信科技有限公司，廣東 廣州 510665）

1 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況

電力物聯(lián)網(wǎng)，即物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)方向的技術(shù)應(yīng)用是目前全球的研究熱點(diǎn)之一，很多國家甚至將電力物聯(lián)網(wǎng)上升到國家戰(zhàn)略高度。

國外主要是歐美國家和日韓研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，物理網(wǎng)技術(shù)逐漸應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，近年來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已在生物醫(yī)療、智能基建和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域顯示出巨大的技術(shù)優(yōu)勢。早在2013 年美國就投入運(yùn)行了第一個(gè)大規(guī)模的智能電網(wǎng)，使用了數(shù)以百萬計(jì)的智能儀器儀表和傳感器，其主要特點(diǎn)是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將所有的智能儀器、儀表進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一管理，充分滿足用戶對(duì)電力需求的同時(shí)提高了電網(wǎng)靈活供電和智能調(diào)度的能力。智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)相互促進(jìn)的發(fā)展模式已成為發(fā)達(dá)國家占領(lǐng)全球市場的重要措施之一。

目前，我國電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測仍然存在監(jiān)測裝置性能不高、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)傳輸不規(guī)范、通信網(wǎng)絡(luò)信息接入能力受限、信息模型不統(tǒng)一、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化程度不夠以及設(shè)備評(píng)估方法與體系不完善等方面的問題，基礎(chǔ)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(shù)據(jù)的價(jià)值開采和分析；電力物聯(lián)網(wǎng)目前仍處于發(fā)展初級(jí)階段，整體構(gòu)架仍有非常大的成長和發(fā)展空間。隨著成本和技術(shù)門檻的降低，勢必促進(jìn)電力物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的快速落地，技術(shù)和應(yīng)用體系的豐富和標(biāo)準(zhǔn)化。物聯(lián)網(wǎng)安全體系的完善，必將推動(dòng)電力物聯(lián)網(wǎng)一體化管理和能力開放平臺(tái)的建立和推廣。

2 物聯(lián)云能力開放中心建設(shè)思路

總體思路遵循電力企業(yè)“規(guī)劃引領(lǐng)，平臺(tái)先行，應(yīng)用導(dǎo)向”的原則，從多方面開展電力物聯(lián)網(wǎng)信息化應(yīng)用體系的建設(shè)，通過物聯(lián)網(wǎng)能力開放中心互通有無，實(shí)現(xiàn)資源共享。

一是從公司電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用整體著眼，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，積極開展電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系框架、應(yīng)用場景、相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的研究。

二是基于公司云計(jì)算平臺(tái)建設(shè)、運(yùn)營支撐電力企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的電力物聯(lián)云服務(wù)，支撐能力開放共享。

三是以物聯(lián)云服務(wù)為基礎(chǔ)，綜合考慮電網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展及管控需求，鼓勵(lì)電力企業(yè)以及各組織單位積極參與電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)品研究及試點(diǎn)應(yīng)用，在輸電、變電、配電、用電、調(diào)度和企業(yè)管理等各個(gè)環(huán)節(jié)，開展上層物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的建設(shè)，進(jìn)行端到端業(yè)務(wù)驗(yàn)證及物聯(lián)云服務(wù)能力測試體驗(yàn)，發(fā)揮示范作用。特別是通過能力開放中心實(shí)現(xiàn)應(yīng)用使能、業(yè)務(wù)服務(wù)、運(yùn)行監(jiān)控等能力，引導(dǎo)電力物聯(lián)網(wǎng)落地應(yīng)用循序漸進(jìn)，逐步深入。

物聯(lián)網(wǎng)能力開放中心是建立物聯(lián)云生態(tài)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。能力開放是應(yīng)用使能、業(yè)務(wù)服務(wù)和資產(chǎn)數(shù)字化的過程，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代實(shí)現(xiàn)數(shù)字業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的必由之路。通過建設(shè)能力開放中心，電力企業(yè)可將企業(yè)能力以API 形式開放給業(yè)務(wù)合作伙伴，通過靈活的合作模式聚合應(yīng)用開發(fā)者、業(yè)務(wù)提供商等，共同打造具有電網(wǎng)特色的產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈（圖1）。

圖1 能力開放中心在物聯(lián)云生態(tài)中的關(guān)鍵位置

2.1 應(yīng)用使能

為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)者提供快速開發(fā)、部署以及管理應(yīng)用的能力。通過開放API 接口，和全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心相匹配，通過用戶、業(yè)務(wù)與終端資源整合以實(shí)現(xiàn)協(xié)同，支撐全業(yè)務(wù)云上運(yùn)行，在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)匯聚、信息安全等方面提供技術(shù)支撐；提供開發(fā)環(huán)境及API 網(wǎng)關(guān)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(fā)者快捷獲取開發(fā)資源，專注于業(yè)務(wù)場景開發(fā)，在平臺(tái)上輕易完成開發(fā)、部署和托管等API 生命周期管理。

2.1.1 開發(fā)環(huán)境及API

打造類低代碼、可視化開發(fā)環(huán)境，提供物聯(lián)管理及應(yīng)用基礎(chǔ)組件和應(yīng)用交互基礎(chǔ)控件，支持對(duì)物聯(lián)應(yīng)用CI/CD 快速部署和發(fā)布，包括物聯(lián)應(yīng)用的編譯、打包、部署、運(yùn)維和銷毀等。支持將測試通過的物聯(lián)應(yīng)用傳輸?shù)皆乒芾碇行倪M(jìn)行部署。

提供開放接口實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)場景快速組裝。從能力服務(wù)開放的類型來看，覆蓋API 接口、面向?qū)ο蟮腟DK 接口、基于模型的CIS 接口、微服務(wù)接口等等。對(duì)各類API 服務(wù)資源按場景進(jìn)行定制組合、重構(gòu)，幫助用戶、業(yè)務(wù)與終端實(shí)現(xiàn)協(xié)同，支撐全業(yè)務(wù)復(fù)雜場景云上運(yùn)行。

2.1.2 第三方能力集成

對(duì)接第三方API 的注冊、接入和供應(yīng)能力，供物聯(lián)業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)時(shí)針對(duì)性組合和重構(gòu)。服務(wù)API 是Web Service、RESTful API，接入時(shí)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換和參數(shù)定義，對(duì)服務(wù)進(jìn)行安全保護(hù)、鑒權(quán)和流控等。支持異構(gòu)系統(tǒng)API 服務(wù)接入的格式轉(zhuǎn)換，自定義入?yún)⒑统鰠ⅲ\(yùn)行時(shí)的檢測；服務(wù)發(fā)布時(shí)對(duì)服務(wù)進(jìn)行安全保護(hù)，包括運(yùn)行環(huán)境的資源保障，對(duì)多租戶的服務(wù)調(diào)用鑒權(quán)、授權(quán)；為了保護(hù)服務(wù)提供者，避免異常流量沖擊或并發(fā)壓力，支持服務(wù)進(jìn)行限流控制，同時(shí)對(duì)流量進(jìn)行監(jiān)控，必要時(shí)按用戶策略進(jìn)行服務(wù)降級(jí)，確保關(guān)鍵服務(wù)可用。

2.1.3 應(yīng)用動(dòng)態(tài)配置

配置管理實(shí)現(xiàn)程序與配置信息解耦，通過程序與配置信息分離，無狀態(tài)化，便于在分布式環(huán)境中大規(guī)模部署、橫向擴(kuò)展。提供配置倉庫、查詢、推送、敏感信息加密存儲(chǔ)與歷史版本管理和灰度發(fā)布支持等功能。非開發(fā)環(huán)境下配置加密防止誤寫，異構(gòu)環(huán)境下關(guān)鍵配置有效隔離、確保服務(wù)高可用的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)分布式環(huán)境下的配置同步。比如，非生產(chǎn)環(huán)境的配置默認(rèn)無法直接應(yīng)用于生產(chǎn)環(huán)境。同一部署環(huán)境中的服務(wù)應(yīng)用配置一致，即所有服務(wù)器使用同一份配置。分布式環(huán)境下應(yīng)用配置的可管理性，即提供遠(yuǎn)程管理配置的能力。

2.2 業(yè)務(wù)服務(wù)目錄

圍繞全網(wǎng)絡(luò)電力數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、全方位智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)用，拓展數(shù)據(jù)服務(wù)能力，挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，提升業(yè)務(wù)支撐能力?；跀?shù)據(jù)處理域業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)分析域業(yè)務(wù)、圖形影像管理業(yè)務(wù)、地理信息業(yè)務(wù)、北斗定位和視頻信息等以及三維、VR和AR 等智能應(yīng)用領(lǐng)域提供可靠的服務(wù)支撐，形成具備電網(wǎng)生態(tài)特色的業(yè)務(wù)服務(wù)目錄。

2.2.1 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)

基于全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心和企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)平臺(tái)，開放物聯(lián)公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)，支持物聯(lián)業(yè)務(wù)應(yīng)用各類數(shù)據(jù)需求。

從數(shù)據(jù)維度來看，能力開放服務(wù)主要開放脫敏數(shù)據(jù)，包括明細(xì)數(shù)據(jù)、應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)、外部明細(xì)數(shù)據(jù)、外部應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)和能力開放認(rèn)證等。

明細(xì)數(shù)據(jù)對(duì)外共享管理對(duì)電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)倉庫明細(xì)層和匯總層中明細(xì)數(shù)據(jù)的對(duì)外共享管控，主要包括對(duì)外共享數(shù)據(jù)邊界管理、數(shù)據(jù)權(quán)限管理和多租戶訪問方式管理等。

應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)外共享管理，在通過能力開放平臺(tái)認(rèn)證后，對(duì)電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)集市中應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)的對(duì)外共享管理，主要包括對(duì)外共享數(shù)據(jù)邊界、權(quán)限和共享訪問方式等管理。

外部明細(xì)數(shù)據(jù)整合管理，在通過能力開放平臺(tái)認(rèn)證后，對(duì)電網(wǎng)外部明細(xì)數(shù)據(jù)的整合管理，主要包括數(shù)據(jù)倉庫各層模型設(shè)計(jì)與管理、流程監(jiān)控與控制和數(shù)據(jù)質(zhì)量校驗(yàn)，外部明細(xì)數(shù)據(jù)整合流程遵從電網(wǎng)數(shù)據(jù)倉庫“四層”架構(gòu)規(guī)范要求。

外部應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)整合管理，在通過能力開放平臺(tái)認(rèn)證后，對(duì)電網(wǎng)外部應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)的整合管理，主要包括數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)集市模型設(shè)計(jì)與管理、流程監(jiān)控與控制和數(shù)據(jù)質(zhì)量校驗(yàn)，外部應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)整合流程遵從電網(wǎng)數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)集市架構(gòu)規(guī)范要求。

能力開放認(rèn)證實(shí)現(xiàn)對(duì)外能力的集中管理，主要包括平臺(tái)多租戶管理、能力開放安全管控、能力認(rèn)證部署流程管控、認(rèn)證數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析及合作伙伴和供應(yīng)商服務(wù)管理等。

2.2.2 圖形影像應(yīng)用服務(wù)

基于全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心，統(tǒng)一管理物聯(lián)終端采集的非結(jié)構(gòu)化圖形影像類數(shù)據(jù)，針對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用集成場景公共需求，開放圖形影像應(yīng)用服務(wù)，支撐物聯(lián)業(yè)務(wù)應(yīng)用中對(duì)圖形影像數(shù)據(jù)的需求。具體包括影像采集插件、傳輸服務(wù)、存儲(chǔ)服務(wù)、數(shù)據(jù)識(shí)別和處理服務(wù)等。

高清影像采集插件：支持創(chuàng)建影像管理類應(yīng)用，進(jìn)行終端設(shè)備、無人機(jī)等影像采集。

高清影像傳輸服務(wù)：提供采集影像數(shù)據(jù)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(chǔ)管理服務(wù)：提供影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)服務(wù)，支持對(duì)存量采集影像的去重、壓縮、歸檔、分級(jí)存儲(chǔ)管理。

圖形數(shù)據(jù)處理：對(duì)圖像進(jìn)行編解碼及壓縮、格式轉(zhuǎn)換等處理。

影像識(shí)別：借助GPU 運(yùn)算基于AI 人工智能的圖像識(shí)別功能，支持票證防偽、安全施工預(yù)警和高壓線路巡檢圖像異常診斷等應(yīng)用。

2.2.3 GIS 地理信息數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)

基于地理信息數(shù)據(jù)，針對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用集成對(duì)空間的信息數(shù)據(jù)需求，提供地理信息應(yīng)用服務(wù)，支撐物聯(lián)業(yè)務(wù)應(yīng)用中對(duì)地理信息數(shù)據(jù)的需求。提供定位服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)等核心服務(wù)，用戶可通過服務(wù)接口獲取高精度位置服務(wù)，按需進(jìn)行二次開發(fā)，快速研制各類高精度GIS 位置應(yīng)用。

位置查詢：提供位置信息服務(wù)歷史軌跡查詢：支持對(duì)移動(dòng)對(duì)象歷史軌跡信息的查詢。

終端設(shè)備管理：支持對(duì)接入終端設(shè)備的定位信息管理。

2.2.4 視頻業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)

統(tǒng)一管理物聯(lián)網(wǎng)視頻終端，歷史視頻、實(shí)時(shí)視頻等視頻數(shù)據(jù)，針對(duì)巡檢、現(xiàn)場服務(wù)等業(yè)務(wù)應(yīng)用場景對(duì)視頻數(shù)據(jù)需求，開放視頻信息類服務(wù)，支撐物聯(lián)業(yè)務(wù)應(yīng)用中對(duì)視頻的交互需求。實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備自動(dòng)配置下發(fā)。對(duì)終端的云臺(tái)通信參數(shù)、控制按鈕和鏡頭動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置。

視頻查看及控制，在同一終端上以時(shí)間線為基礎(chǔ)同時(shí)檢索、觀看多個(gè)不同區(qū)域的視頻監(jiān)控。按需對(duì)攝像頭進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、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(duì)播放速度等進(jìn)行控制，現(xiàn)場端和監(jiān)控端通過設(shè)備進(jìn)行語音通話，視頻畫面的截圖抓取，自動(dòng)截圖時(shí)間設(shè)置，自動(dòng)截取畫面和主體識(shí)別。

視頻參數(shù)配置：終端接入視頻網(wǎng)絡(luò)后，自動(dòng)配置信息。對(duì)視頻服務(wù)器的IP 地址、接收端IP 地址和無線撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)通道等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。對(duì)音頻、視頻和圖像的傳輸參數(shù)和存儲(chǔ)參數(shù)等進(jìn)行設(shè)置。對(duì)終端的云臺(tái)通信參數(shù)、控制按鈕、鏡頭動(dòng)作和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

2.3 運(yùn)營管理和監(jiān)測

2.3.1 設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控

通過設(shè)備影子進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，采用微服務(wù)架構(gòu)，提供API 接口，通過MQTT 協(xié)議獲取和設(shè)置設(shè)備影子進(jìn)行狀態(tài)同步，存儲(chǔ)設(shè)備狀態(tài)、應(yīng)用程序期望狀態(tài)等信息。

2.3.2 基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控

對(duì)云平臺(tái)等基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)、負(fù)載進(jìn)行監(jiān)控和實(shí)時(shí)告警，為平臺(tái)穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

2.3.3 網(wǎng)絡(luò)資源監(jiān)控

實(shí)現(xiàn)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控，包括網(wǎng)絡(luò)資源定義和監(jiān)測、基于業(yè)務(wù)特征的虛擬網(wǎng)映射、網(wǎng)絡(luò)集中配置和端到端的虛擬網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測等。

2.3.4 平臺(tái)組件監(jiān)控

實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)服務(wù)組件及接口服務(wù)進(jìn)行監(jiān)控，包括組件運(yùn)行情況、接口調(diào)用情況等。

2.3.5 業(yè)務(wù)應(yīng)用調(diào)用分析

實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用調(diào)用數(shù)據(jù)采集，主要包括全局跟蹤標(biāo)識(shí)、跨度標(biāo)識(shí)、關(guān)聯(lián)跨度、跨度名稱、時(shí)間戳和持續(xù)時(shí)長等，采用非侵入式采集方式，降低對(duì)應(yīng)用性能影響。

分析微服務(wù)依賴關(guān)系，實(shí)現(xiàn)調(diào)用跟蹤分析，如調(diào)用時(shí)長等。每次調(diào)用由多個(gè)跨度組成，通過查看跨度詳細(xì)信息，可以進(jìn)一步了解調(diào)用的延時(shí)情況。

2.3.6 運(yùn)行狀態(tài)分析

通過對(duì)各組件運(yùn)行情況瓶頸的分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)性能優(yōu)化的決策建議；實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)的故障及時(shí)發(fā)現(xiàn)、故障預(yù)測和智能定位。

2.3.7 容量規(guī)劃分析

實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)資源使用情況的趨勢分析，并能根據(jù)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況進(jìn)行資源伸縮，實(shí)現(xiàn)容量智能自動(dòng)規(guī)劃。

3 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是大勢所趨，必須從電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用整體著眼，強(qiáng)化頂層框架設(shè)計(jì)，積極開展電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究。電力物聯(lián)網(wǎng)涉及電力生產(chǎn)和電力服務(wù)各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的融合，通過物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系實(shí)現(xiàn)跨部門、跨業(yè)務(wù)、跨組織的數(shù)據(jù)分析與能力共享。數(shù)據(jù)融合需要處理各類數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)抽取、關(guān)聯(lián)分析，涉及多個(gè)專業(yè)的電力資產(chǎn)全生命周期管理、營銷和配電協(xié)調(diào)管理等都需要不同來源數(shù)據(jù)的融合和能力共享，從而形成以數(shù)據(jù)為中心的企業(yè)信息化管理系統(tǒng)，改革傳統(tǒng)的以業(yè)務(wù)系統(tǒng)為中心的信息化建設(shè)思路，促進(jìn)數(shù)據(jù)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(yè)務(wù)場景成功落地，才能發(fā)揮電力物聯(lián)網(wǎng)和電力數(shù)據(jù)最大的價(jià)值。