物联网技术在电力行业的应用

吴健宝

（广东宝绎通信科技有限公司，广东 广州510000）

物联网的发展前景已经得到了全世界的认可，并逐步在各行各业广泛地应用。物联网通过射频识别技术、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按通用或专用协议将任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

无线传感器网络的铺设和通信技术的应用是物联网技术应用的关键。电力行业作为物联网建设的先行者，结合电网系统自身业务特点，通过分阶段开展物联网相关数据接入与应用场景建设，覆盖基建物流、现场维护、综合管理等多个场景，初步实现了物联网技术在电网行业的成功落地，并通过能力开放中心逐步建立起具有电力企业特色的物联网生态。

1 主网设备状态监测评价系统数据接入

结合电力企业设备状态监测评价中心建设工作要求，基于物联网技术实现对电力设备的环境状态信息、机械状态信息、运行状态信息的实时监测。并结合企业级管理信息系统数据集成能力，完成了设备状态实时监测、设备状态综合评价和生产指挥决策三大功能建设，实现设备的统一监测、统一评价，实时掌握设备运行状态，为各班组的设备维护、检修、技改等提供决策依据。

目前，主网设备状态监测评价系统已成功对接多个重要业务数据源，未来将继续对接入数据的方式进行技术改造，完善对各数据源的状态监控及统一管控能力。同时通过对接公司云平台、大数据平台，对数据源进行统一接入、数据清洗和数据分析，为上层的设备状态监测、评价应用提供统一、翔实的数据源（图1）。

图1 主网设备状态监测评价系统数据对接

2 电压监测系统

基于低压配网电压质量进行评估分析、科学治理的内在需求，结合物联网技术搭建低压配网电压监测系统，实时采集、监测低压配网线路电压数据。主要功能涵盖数据采集、存储、分析、报表等各个模块，快速提供分钟级的电压均值、日电压数据统计值、月电压数据统计值等信息；对于电压不符合供电电压规定的异常发出告警事件，为智能化分析电压数据起到了很好的支撑作用。同时系统结合电压无功专业在国内的发展情况，整合优秀的技术和管理方法及理念，具有一定超前性。

3 高压远程购电监控系统

为提高电费回收率和客户满意度，提升高压远程预购电服务水平，结合物联网技术构建预购电监控系统，实现远程实时购电、预购电装置监控等功能。预购电装置的基础数据，如剩余电量、电流、电压、告警等，通过物联网平台可以做到实时获取和可视化，帮助客户及时了解控制器状态及购电信息，提升了客户服务信息化水平和客户满意度。

4 无人机自动巡线系统

传统的高压巡线工作一直是依赖人力的高风险低效率工作，遇到冰雪水灾等恶劣天气时工作难以正常开展，特别是山区巡线具有相当高的风险性，甚至可能危及生命。通过采用成熟的国产无人机和物联网技术，建设无人机自动巡检及数据分析系统，借助各类传感器、无人机飞控、智能停机库等设备，实现无人机的自动起降、自动巡航、对大范围区域的自动探测、自动回巢充电等功能。通过若干个智能停电库的组网，实现不同区域无人机设备的智能化调度。结合输电线路无人机巡检数据分析系统，实现无人机自动巡检系统与巡检数据分析系统的对接，将无人机自动巡检系统传回的无人机数据及时有效归类存放，进行数据分析、趋势分析、故障诊断、三维建模、智能图像识别等工作，提升了巡线工作效率和质量，为输电线路日常巡检维护、电网施工前期勘测、电网规划、事故应急处置等工作提供了有力的技术支撑。

在电力主营业务场景成功落地的基础上，电力企业借助物联网技术将各类主网关键能力和数据API 化，通过物联网能力开放中心供给平台用户，逐步打造电网物联云生态。

通过物联网能力开放中心，电力企业将各种主网能力以Restful API 形式开放给业务合作伙伴，通过灵活的合作模式聚合应用开发者、业务提供商等，共同打造具有电网特色的产业生态圈（图2）。

图2 物联网能力开放中心功能架构图

5 应用使能

为物联网应用开发者提供快速开发、部署以及管理应用的能力。通过开放API 接口，和全业务数据中心相匹配，通过用户、业务与终端资源整合以实现协同，支撑全业务云上运行，在网络基础设施、数据汇聚、信息安全等方面提供技术支撑；提供开发环境及API 网关管理、第三方能力集成，使开发者快速获取开发资源，专注于业务场景开发。

5.1 开发环境及API

打造低代码、可视化开发环境，提供物联管理及应用基础组件和应用交互基础控件，支持对物联应用CI/CD快速部署和发布。提供开放接口实现业务场景快速组装。从能力服务开放的类型来看，覆盖API 接口、面向对象的SDK 接口、基于模型的CIS 接口、微服务接口等等。

5.2 第三方能力集成

对接第三方API 的注册、接入、供应能力，供物联业务应用开发时针对性组合和重构。服务API 是Web Service、Restful API，接入时进行协议转换和参数定义，对服务进行安全保护、鉴权、流控等。

5.3 应用动态配置

配置管理实现程序与配置信息解耦，便于在分布式环境中部署、横向扩展。提供配置仓库、查询、推送、加密存储等功能。非开发环境下配置加密防止误写，异构环境下配置有效隔离，以及分布式环境下的配置同步。

6 业务服务

围绕全数据统一管理、全方位数据应用，拓展数据服务能力，提升业务支撑能力。基于数据处理域业务、数据分析域业务、图形影像管理业务、地理信息业务、视频信息等，以及三维、VR、AR 等智能应用领域提供服务支撑。

6.1 数据业务应用服务

基于全业务数据中心和企业级数据平台，开放物联公共基础数据服务，支持物联业务应用各类数据需求。从数据维度来看，能力开放服务主要开放脱敏数据，包括明细数据、应用结果数据、外部明细数据、外部应用结果数据、能力开放认证等。明细数据对外共享管理对电网内部数据仓库明细层和汇总层中明细数据的对外共享管理，主要包括对外共享数据边界管理、数据权限管理和访问方式管理等。

应用结果数据对外共享管理，对电网内部数据仓库数据集市中应用结果数据的对外共享管理，主要包括对外共享数据边界、权限和共享访问方式管理等。

外部明细数据整合管理对电网外部明细数据的整合管理，主要包括数据仓库各层模型设计与管理、流程监控与控制、数据质量校验，外部明细数据整合流程遵从电网数据仓库“四层”架构规范要求。外部应用结果数据整合管理，对电网外部应用结果数据的整合管理，主要包括数据仓库数据集市模型设计与管理、流程监控与控制、数据质量校验，外部应用结果数据整合流程遵从电网数据仓库数据集市架构规范要求。

能力开放认证实现对外能力的集中管理，主要包括能力开放安全控制、能力认证部署流程管控、数据统计与分析、定制化合作伙伴服务管理。

6.2 图形影像应用服务

基于全业务数据中心，统一管理物联终端采集的非结构化图形影像类数据，针对业务应用集成场景公共需求，开放图形影像应用服务，支撑物联业务应用中对图形影像数据的需求。具体包括影像采集插件、传输服务、存储服务、数据识别和处理服务等。

6.3 GIS 地理信息数据应用服务

基于地理信息数据，针对业务应用集成对空间信息数据需求，提供地理信息应用服务，支撑物联业务应用中对地理信息数据的需求。提供定位服务和应用服务等核心服务，用户可通过服务接口获取高精度位置服务，进行二次开发，便捷的研制各类高精度位置应用。位置查询服务提供位置信息服务历史轨迹查询，支持对移动对象的历史轨迹信息的查询。

6.4 视频业务应用服务

统一管理物联网视频终端，历史视频、实时视频等视频数据，针对巡检、现场服务等业务应用场景对视频数据需求，开放视频信息类服务，支撑物联业务应用中对视频的交互需求。实现终端设备自动配置下发。对终端的云平台通信参数、控制按钮和镜头动作进行设置。

7 运行监测

7.1 设备远程监控

通过设备影子进行数据通信，采用微服务架构，通过MQTT 协议获取和设置设备影子进行状态同步，存储设备状态、应用程序期望状态等信息。

7.2 基础设施监控

实现对变电站、智能电网设备、云平台等基础设施运行状态、负载进行监控和实时告警，为平台稳定运行提供保障。

7.3 网络资源监控

实现对通信网络的监控，包括网络资源定义和监测、基于业务特征的虚拟网映射、网络集中配置、端到端的虚拟网络监测等。

7.4 平台组件监控

实现对平台服务组件及接口服务进行监控，包括组件运行情况、接口调用情况等。

7.5 运行状态分析

通过对各组件运行情况瓶颈分析，实现对平台性能优化的决策建议；实现对平台故障及时发现、故障预测和智能定位。

8 结束语

物联网技术在电力系统和各行各业都具有非常广阔的应用前景。能力开放是应用使能、业务服务和资产数字化的过程，是数字经济时代实现数字业务转型的必由之路。未来物联网技术必将与智能电网进行更多的渗透与融合，通过物联网能力开放中心打造物联网生态，提高物联网技术的应用水平和落地场景，不断形成具有电网特色的物联网核心技术，并将其进行深层次的推广，以配套的服务工程来完善智能电网的服务质量和服务水平，为国家和社会带来更大的效益。