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“泛在電力物聯網”究竟是什么?

發布于:2020-01-10  來源:http://www.frontlinescience.com  點擊次數:

在國家電網有限公司(下稱:國網公司)2019年初發布的1號文件中,著力于構建“三型兩網、世界一流”的能源互聯網被排在年度重點工作首位,即由承載電力流的堅強智能電網與承載數據流的泛在電力物聯網共同構成能源流、業務流、數據流“三流合一”的能源互聯網。

國網公司提出,要在未來幾年繼續建設運營好以特高壓為骨干網架、各級電網協調發展的堅強智能電網,不斷提升能源資源配臵能力和智能化水平;同時,充分應用“大、云、物、移、智”(大數據、云計算、物聯網、移動互聯網、人工智能)等現代通信技術,打造狀態全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活的泛在電力物聯網。

從對這份文件的解讀中,我們可以發現:堅強智能電網側重于發輸電側,如特高壓建設、新能源(風,光等)建設等,而泛在電力物聯網則側重于電力需求供給側,旨在利用先進的信息通信技術,更好地滿足用戶對能源的多種需求。

基于這個背景,“泛在電力物聯網”的概念被首次提出,而建設泛在電力物聯網則成為落實國網公司“三型兩網、世界一流”戰略目標的核心任務。

什么是“泛在電力物聯網”?


(圍繞“泛在電力物聯網”的相關詞熱度)

通過對“泛在電力物聯網”一詞進行拆解和解讀,可以加深我們的理解:

電力:通俗講,是以電能作為動力的能源,而眾多運輸它的通道就組成了電網。

物聯網:從宏觀角度,是指將各類終端設備、物品與互聯網連接,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡形式。在“泛在電力物聯網”中,專指電網內部的“網絡”連接,融合了電網公司各部門的日常工作,如數據采集、設備檢修、值守巡檢等。

泛在:與“物聯網”的概念相通,不僅僅指電網內部的“網絡”連接,凡是涉及到電力系統的各環節都要涵蓋,各種業務都要接納。

因此,對“泛在電力物聯網”最好的詮釋為:圍繞電力系統各環節、各部門,在移動互聯、人工智能等通訊技術的加持下,構建的具備全面感知、高效應變、靈活處理的智慧服務系統。

泛在電力物聯網的基本架構

從架構上講,泛在電力物聯網包括:感知層、網絡層、平臺層、應用層四層結構。


(圖片來自于網絡)

這四層結構分別指向的就是四類問題或需求:

感知層

感知層利用包括傳感器、信號采集設備等在內的各種手段,采集物體的狀態,如溫度、濕度、電流、設備運行狀態等,同時還可以將上層發來的指令傳遞給設備執行機構,做出指定的動作。感知層主要解決數據采集問題,負責感知外界信息和響應上層指令,是這四層結構的基礎,通過各類終端完成數據的統一標準化接入。


(感知層基本架構)

基于泛在電力物聯網的架構,終端廠商可統一信息采集硬件的規范,標準化感知設備的接入,將通用功能通過軟件完成(如通信數據處理、數據計算、對接信息采集接口等),以結構化數據和半結構化數據傳遞信息,打通此前因信息采集設備的不同,而造成的兼容性問題,實現自源端的通信、計算等資源共享,遵循“硬件平臺化,軟件APP化”的發展趨勢,實現全連接覆蓋。

可以看出,沒有感知層作為基礎,所有的工作都無法開展。

國網公司對于感知層建設的幾個要求,首先便是“實現終端標準化統一接入”。物聯網操作系統和一般的操作系統的不同之處在于需要滿足輕量級、低功耗、快速啟動等特性,并同時具備多傳感協同、多處理器架構、統一的應用開發平臺、支持長短距連接等特點。

目前為止,感知層仍面臨現場設備終端種類眾多、新舊數據模板遷移難度巨大、終端的操作系統不統一等問題,無法在到達平臺層之前,將終端提供的數據和信息進行區域化整合和邊緣計算處理。

因此,感知層的信息化系統建設仍有很大的發展空間和前景,尤其是將舊系統的采集數據(如Excel模板、ERP系統中)遷移至新系統,完成感知層、平臺層之間的數據傳輸時,需要將數據文件編碼成結構化數據和半結構化數據(如JSON、XML等),編碼和解碼的規范將會成為通信、計算等資源能否共享的關鍵。

利用市面上成熟的開發工具,如純前端表格控件SpreadJS的“在線Excel”特性,便可以很好地解決數據共享和兼容性問題。

使用SpreadJS,可將原有系統數據(或Excel模板)轉換為JSON格式,直接導入新系統中,不僅解決了原模板不統一,用料數據不一致,文件難以管理的問題,還最大程度的保留了Excel公式、圖表,以及數據填報能力,同時所有報告的數據和模板都可以在后臺進行有效的管理和存儲。


(SpreadJS 可有效解決感知層的數據共享和兼容性問題)

網絡層

網絡層的作用是通過現有的互聯網、移動通信網、衛星通信網等基礎網絡設施,對來自感知層的信息進行接入和傳輸。在物聯網系統中網絡層接駁感知層和平臺層,具有強大的紐帶作用。

平臺層

簡單來說,這是一個信息匯總和碰撞的地方,匯總就要彼此相通,做到數據打通、標準打通,此外還要解決數據存儲、檢索、權限管理等問題。從國網公司對平臺層的建設要求看,未來泛在電力物聯網平臺將會和目前大型的互聯網公司一樣采用大中臺結構。因此,數據中心(或數據中臺等),是平臺層的最大特點。

平臺層依托于超大規模的終端統一物聯管理,深化全業務統一數據中心建設,挖掘海量數據采集價值,提升數據高效處理和云霧協同能力。平臺層的建設,將為后續工作提供強大的基礎支撐,會對產生豐富的應用提供強大動力。

目前,國內從事平臺層建設的電力能源企業,以炬華科技、紅相股份和遠光軟件等為代表。

應用層

應用層是泛在電力物聯網的用戶接口,位于架構的最頂端,既面向公司內的業務,也面向公司外的應用,內外兼修,提供優質服務。上海物流公司

應用層接收平臺層傳來的信息,并對信息進行處理和決策,再通過平臺層和網絡層向下發送信息以控制感知層的設備終端。

根據《泛在電力物聯網建設大綱》要求,應用層分為面向內部對象的業務和外部對象的業務,對于外部對象的業務,又細分為很多產品,不同的產品實現不同的功能。因此,應用層的特點為“依托企業中臺,共享平臺服務能力,支撐各類應用快速構建”。

對內,可以提升客戶服務水平,提升企業經營績效,提升電網安全經濟運行水平,促進清潔能源消納。對外,可以打造智慧能源綜合服務平臺,構建能源生態體系,培育發展新興業務。

以上,就是泛在電力物聯網的四層架構體系,根據泛在電力物聯網的建設大綱,分析這四層結構的特點和要求可以發現,平臺層的建設速度直接關系著泛在電力物聯網的建設成果。

這是由于感知層包括操作系統、硬件和網關的統一可以和平臺層的建設同步進行,而平臺層的建設即使采用分區域的并行建設方式也無法像感知層那樣細分,應用層的業務產品和功能也完全取決于平臺層對于數據的整合能力,所以泛在電力物聯網的建設過程中,需要特別關注平臺層的建設進度。

以上就是 “泛在電力物聯網”基本概念和架構的介紹,下文中我們將詳細解讀泛在電力物聯網的發展進程、對能源互聯網建設的戰略意義,以及其發展前景與機會。

“泛在電力物聯網”在國內仍屬新興概念,因此本文主要是定性分析,如果有理解偏差,歡迎大家及時指正。

作者:物通

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