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★北京力控元通科技有限公司

1　項目概況

基于力控工業物聯網云平臺，構建配電運維管理平臺，實現小區、工業園區等變配電場所設備的實時監視、報警管理、遠程運維、能耗分析、負荷預測，保證配電房場所的安全穩定運行。

1.1　項目背景

某電氣公司立足于企業用戶配電設備制造、集成、電能管理及運維服務，業務分布區域廣泛、管理困難，缺乏有效的監管手段，現場運維投入人員多、效率低、成本高，運維人員無法及時準確地確定設備故障問題，設備維修歷史無法跟蹤，缺乏數據支撐，能耗分析、負荷預測更是無從下手。

1.2　項目簡介

基于力控工業物聯網云平臺，構建配電運維管理平臺，實現項目范圍內變配電場所設備規范化接入、實時監視、報警管理、遠程運維、能耗分析、負荷預測，保證配電房場所的安全穩定運行。

通過力控邊緣物聯網關對各配電場所設備數據整合，統一接入規范，實現配電設備、動換參數、空調設備、UPS、EPS等相關配電場所設備的實時數據采集，按照統一格式、統一規范對接配電運維管理平臺。

配電運維管理平臺完成從物聯數據的采集、處理、存儲，并根據業務需要進行業務功能的開發，實現配電設備的實時監控、報警處理、故障錄波展示、能耗分析、運維管理等應用。

移動App與配電運維管理平臺數據互通，實現運維人員移動辦公，隨時隨地查看現場運行情況，巡檢、故障工單及時通知，圖紙文檔關聯，提高工作效率。后期利用大數據平臺，以歷史數據為基礎，應用云邊協同計算，結合實際經驗對各變配電站負荷預測，制定應對措施，保障運行安全。

1.3　項目目標

（1）實現各變配電站設備的智能接入，集中管理，消除信息孤島；

（2）全維度數據實時在線監測，全域動態可視化；

（3）設備運行異常及時告警，實時通知，快速處理；

（4）能耗統計分析、電能消耗異常告警；

（5）電能使用監管、制定電能使用計劃，均衡電能負荷達到削峰填谷；

（6）維修、巡檢在線監視，工單記錄查詢追溯；

（7）故障快速定位加快異常處理，提高事故反應能力；

（8）制定備件供應計劃，優化庫存，節約開支；

（9）負荷預測，制定應對措施，保障運行安全。

2　系統介紹

配電運維管理平臺基于微服務架構，業務模塊分離，快速迭代更新，分布式集群部署，負載均衡，動態擴容，實現高并發高可用系統應用，保障平臺具備相關的靈活性和極強的擴展性，滿足客戶業務的快速增長。

設備接入采用統一架構的“面向對象”的模型組態理念，每個模型包含設備屬性、數據管理、報警規則、統計信息等，能夠快速構建配電運維相關業務。通過移動應用App，與平臺實現數據共享，業務相通，提高一線工作人員工作效率。

2.1　系統架構

智能配電運維管理平臺以邊緣物聯網關數據采集處理為基礎，以工業物聯網平臺為核心，以業務平臺實現業務開發為向導，提供南向邊緣服務和北向SaaS應用服務的整體配電云平臺，通過生態合作積極深入工業互聯網市場，為企業轉型升級賦能。如圖1所示。

圖1 配電運維管理平臺系統架構

（1）邊緣物聯網關

電力運維平臺邊緣側數據整合采用力控邊緣物聯網關，提供海量工業設備、電力設備協議處理能力，支持數據采集、協議轉換，實現邊緣數據的整合，并且通過云管端平臺實現對網關的遠程管理、調試、固件升級、工程配置等應用功能。

（2）工業物聯平臺

以力控工業云端數據庫為數據支撐，面向海量工業數據采集、處理、計算、存儲，提供基于設備模型管理、對象管理、業務流程模型的數據價值提取，實現多元數據融合管理。

基于力控業務開發平臺、綜合可視化開發平臺構建業務模塊，實現用戶統一認證，具備系統建模、頁面、分析曲線、生產報表配置生成，豐富的圖形元素進行分析結果的展示，開發業務相關App，并且提供web在線組態開發環境，實現電力設備巡檢、監控與管理。

2.2　部署架構

邊緣側部署力控物聯網關，對變配電站設備進行數據整合，按照統一格式推送到平臺，配電運維平臺基于華為云部署，各服務采用集群化部署，保證平臺的高可用性及擴展性。平臺與螢石云集成實現各配電室的視頻監控，SaaS應用端基于PC機、平板電腦、移動應用進行查看瀏覽。配電運維管理平臺部署架構如圖2所示。

圖2 配電運維管理平臺部署架構

2.3　業務應用

（1）全域動態可視全域接入配電項目動態可視化，基于全維度數據實時在線監測，包括配電設備運行參數、動環參數、能耗信息、運維信息等分類展示，運行情況一目了然，指揮調度聯動觸發，精確管控。如圖3所示。

圖3 全域動態可視

（2）電力監測平臺內置大量的具有依據最新電氣符號國標繪制的電力圖庫，方便繪制配電圖，實現電能的可視化，實現電能從輸入到輸出整個變配電系統的監控，并且可查詢相應電力參數，以曲線或表格呈現，并且同步展示所查詢時間段內參數的最大值和最小值，支持數據導出。

（3）動環監測

實時展示各變配電站變壓器三相電纜溫度、風機開關狀態、變壓器故障狀態等信息，根據變配電室，實時展示溫濕度傳感器、煙霧傳感器、明火探測器等設備信息，并且集成視頻系統實時監測變配電室視頻數據。

（4）報警監測

系統與遠動裝置、綜保裝置通訊，實時監測變配電站運行的各類異常狀況，也可以在系統平臺中設置遙測越限等報警，對重要報警給予彈窗、聲音、短信通知，實現基礎報警、復合報警、SOE事件、故障錄波統計查詢分析。

（5）能耗統計

平臺可按照用電區域、設備、類型等配置能耗分項，統計各分項年、月、日、時用電情況，實時掌握各分項用電情況，也可按照同類設備或同一設備在不同時間段對電力參數信息進行比較，方便用戶衡量管理節電或設備技術改造后的節電量及費用情況。分析找出用電不合理范圍，便于調整用電不合理習慣，達到節能降耗的目的。

（6）設備運維

平臺按照設備類型、配電室分布等，建立設備臺賬，對變配電相關的設備進行統一管理。

當設備發生故障時建立設備故障單，并關聯設備臺賬信息、設備維修記錄、相關技術資料等電子文檔，制定維修時間、方案推送到維修負責人，對故障單記錄并跟蹤。

也可制定巡檢任務，基于GIS地理信息系統制定巡檢路線。按照設備巡檢周期、上次巡檢日期自動計算本次檢查日期，并進行巡檢提醒，由平臺下發巡檢任務到相關負責人，平臺對下發的巡檢任務情況進行記錄與跟蹤。

（7）負荷預測

基于大量歷史數據，運用統計學、數學、計算機、大數據、人工智能等技術建立生態，結合實際經驗，通過回歸分析法、時間順序法、人工神經網絡等方法對變配電站未來24小時每小時最大負荷情況，未來7日每日最大負荷情況，未來30日每日最大負荷情況進行預測，以實現用電計劃的科學性、供電系統的可靠性、安全性。

（8）移動應用

平臺提供基于平板電腦及手機終端的移動App，實現與PC端數據共享、業務同步，為配電管理運維人員隨時隨地監測設備運行情況、能源消耗、處理設備運維事件提供便捷。

2.4　系統亮點

（1）邊緣數據整合邊緣側配備力控物聯網關，內置CDT、DNP、IEC等多種電力規約，以及多種多功能電度表、智能儀表等標準規約，滿足對多種變配電站遠動裝置、綜保裝置、智能電表等其它邊緣設備有效整合。

物聯網關支持有線、Wi-Fi、5G實現MQTT協議的數據統一轉發，支持實時數據、歷史緩存數據、SOE數據、故障錄波數據等。

圖4 邊緣數據整合

（2）模型化設備實例基于設備類型創建設備模型，定義模型基礎屬性、監控屬性、業務屬性，實現模型的管理，通過批量或復制的方式快速實例化設備，大大節約建模時間，加快實施進度，方便業務的擴展。

圖5 模型化設備實例

（3）靈活的業務配置各變配電站點可靈活創建設備實例，按設備、區域等不同維度自由創建能耗類型及分項，制定尖峰平谷時間段，能耗分析查詢更精確。

（4）托拉拽組態平臺內置海量動畫圖形和電力圖庫，通過拖拉拽的方式快速實現云端在線組態、在線應用，基于瀏覽器實現跨平臺、無插件瀏覽，并且支持JS語言的擴展功能，實現腳本計算。

（5）多種報警配置平臺具備限值報警、開關報警、組合報警、條件報警等多種報警配置方式，更能準確地反應現場運行情況，并且可以按照報警等級及時進行彈框及App通知，快速通知運維人員。

圖6 多種報警配置

（6）網關遠程管理通過云管端功能，實現物聯網關的遠程在線運維，通過平臺在線對網關工程組態下裝，對通道和設備狀態實時監測、遠程診斷與維護等操作，提高工作效率，節約維護成本。

扁平化網絡架構，簡化實施流程，硬件廠商無需投入巨大精力構建復雜的網絡架構。

圖7 網關遠程管理

（7）在線運維在線制定巡檢、維修計劃及工單任務，跟蹤任務執行進度，任務記錄可查詢追溯。

任務執行者可通過移動App接收工單，查詢工單及相關設備資料、運行信息，快速定位設備故障，提高工作效率。

圖8 在線運維

3　應用特點

（1）云服務模式平臺基于公有云部署，注冊即使用，在平臺中，用戶只需要注冊賬號進行激活，即可開展業務功能應用。無需進行機房建設，組建IT運維隊伍，降低項目預算。

（2）微服務架構系統采用微服務架構，Docker部署，各業務功能模塊分離，易于快速迭代升級，更能適應業務定制及后期擴展。

（3）數據管理通過創新的存儲設計，實時、歷史服務分離，增加預統計計算，讓數據寫入和讀取的效率更高，適應用戶的高并發訪問，運行流暢不卡頓。采用先進的壓縮算法及二次壓縮技術，提高歷史壓縮比例，達到50:1，減少歷史存儲資源的開銷。

（4）多租戶應用平臺采用多租戶設計，數據分庫存儲，物理隔離，在滿足不同用戶數據接入的前提下，又保證各用戶數據的獨立性、安全性。

摘自《自動化博覽》2023年5月刊