如何避免调试和布线，方便后期管理

2022-08-30

物联网通信协议分为接入协议和传输协议。接入协议主要是指底层感知层设备之间进行通信的协议。传输协议基于的TCP/IP协议，面向应用层进行数据交换。常见的物联网传输协议是 MQTT 协议。 MQTT采用“推送”机制，减少服务器在短时间内并发接收数据请求的负担，提供三种服务质量，可在资源受限的网络中实现设备与远程系统的异步通信。本文使用的协议是这样的。

摘要：随着科技的发展，我国的物联网技术取得了长足的进步。为提高电能抄表服务的稳定性，保证电能抄表数据的可靠性，提出并实现了基于物联网的智能电能抄表服务平台。实施用电管理、用电安全、预付费、智能运维等多种数据服务，实现监控、报警、运维的信息化、自动化、智能化。

关键词：能源物联网； APP仪表；数据服务

一、简介

随着智能电网技术和物联网技术的发展，利用2G/4G/NB-IOT网络进行电网抄表数据传输业务发展迅速。由于电网抄表终端分布广泛，经常出现终端断电、终端异常、网络覆盖弱等问题，导致远程电力抄表设备无法正常传输数据，影响抄表数据及时回传[1-3]。为了提高电能抄表服务的稳定性，保证电能抄表数据的可靠性，本文设计并实现了一个基于物联网的智能电能抄表服务平台。提供用电采集、能耗管理、用电安全、预付费、智能运维、智能照明等多种数据服务，实现监控、报警、运维的信息化、自动化、智能化。

二、关键技术

2.1IoT技术

物联网（of, IoT）技术，作为嵌入式技术、网络技术和软件技术的交集，被定义为利用红外传感器、射频识别、GPS等通信技术实现智能交互的网络根据一定的合作[3]。

一般认为物联网的结构可以分为三层：感知层、网络层和应用层：感知层主要包括测量和传感设备；网络层包括网络协议栈及其软硬件实现；应用层包括集中式或分布式云计算平台和用户应用软件等，是“物”与用户直接交互的部分。

物联网通信协议分为接入协议和传输协议。接入协议主要是指底层感知层设备之间进行通信的协议。传输协议基于的TCP/IP协议，面向应用层进行数据交换。常见的物联网传输协议是 MQTT 协议。 MQTT采用“推送”机制，减少服务器在短时间内并发接收数据请求的负担，提供三种服务质量，可在资源受限的网络中实现设备与远程系统的异步通信。本文使用的协议是这样的。

2.2 MQTT 协议

MQTT（消息队列远程传输协议）由 IBM 于 1999 年发布。该协议建立在 TCP/IP 协议之上，这是一种基于发布/订阅 (/) 模型的“轻量级”通信协议。 MQTT 的优势在于它可以为远程连接的设备提供实时可靠的消息传递服务，而且代码很少能耗管理，带宽有限。应用。 MQTT 是一种基于客户端-服务器的消息传递/订阅传输协议。 QTT协议的实现轻、简单、开放、容易。这些特性使其适用于广泛的应用。

MQTT 协议提供一对多的消息发布，可以减少应用的耦合。用户只需要编写少量的应用代码即可完成一对多的消息发布和订阅。协议中有三个主要标识：()、() 和 ()。其中，MQTT消息的发布者和订阅者是客户端服务器作为中继的存在，它只将发布者发送的消息转发给所有订阅该主题的订阅者。发布者可以发布权限内的所有主题，消息发布一个生产者同时是订阅者，生产者和消费者解耦发送的消息可以同时被多个订阅者订阅。

三、系统整体方案设计

能源物联网以能源供应的能量流、能源管理、设备管理、能耗分析为主线。它连接了能源生产、加工、分配和传输、消费和节能等环节。以安科瑞产品为中介的能源物联网生态系统，物联网硬件和能源参与者分别以数据流和业务流的形式与平台交互。

3.1 网络结构

Acrel-EIoT能源物联网云平台采用分层分布式结构，主要由感知层（终端采集设备）、网络层（通信管理终端）和平台层（能源物联网云平台）三部分组成。

● 感知层：接入网络的各种传感器，包括多功能电表、预付费电表、多回路电表、物联网电表、物联网水表、电瓶车充电桩、汽车充电桩、路灯控制器、等等

● 网络层：智能网关采集感知层的数据，进行协议转换和存储，然后将数据上传到能源物联网云平台。

● 平台层：包括应用服务器和数据服务器，可以在PC或移动端实现应用。

3.2 平台架构

Acrel-EIoT能源物联网云平台系统网络结构采用分层分布式结构，系统包括：感知层、数据层、应用层、表现层和运营层。系统架构图如图所示。

传感器层包括我们公司的各种产品。它是整个系统的底层，是构建能源物联网云平台所必需的基本要素。联网电表、物联网水表、电瓶车充电桩、汽车充电桩、路灯控制器等设备。

中间数据处理平台主要完成数据处理、数据存储和数据交互的工作。为了保证整个综合平台的数据处理能力，我们将实时数据、历史数据和业务数据存储在不同的库中，并提供多种接口实现与第三方系统的数据交互。

上层应用层是指Acrel-EIoT能源物联网云平台，主要实现各种功能应用。该平台按能源流向分为能源供应、能源管理、设备管理和能源消耗分析四大板块。供应包括电力采集、智能运维子模块，能源管理包括安全用电、电能质量子模块，设备管理包括智能照明、预付费、充电桩子模块，能耗分析包括能源管理、价值-添加了服务子模块。平台通过web和app为用户提供人机交互界面，操作层的各类用户可以通过这两种方式访问​​和操作平台。

四、平台功能

4.1、能源供应

4.1.1 集电器功能模块

随着信息网络技术的不断发展，用户分支机构所在地区广泛分布着包括网络设备在内的各种规模、类型和数量的机房。监控系统、大量无人值守机房的物理运行环境状况、设备运行状况、人员活动状况、消防状况，包括可能出现的危急状况，无法及时发现和处理，难以有效预测、预防和避免。因此，有必要在配电室安装环境监测系统，实现对配电室环境的在线监测，保证配电室设备的稳定运行。

电力集读模块可实现各种监测数据的查询、分析、预警和综合展示，确保配电室的环保。智能化方面，实现供配电监控系统的遥测、遥信、遥控，对系统进行全面检测和管理；在数据资源管理方面，可以显示或查询供配电室各种设备的运行情况（包括历史数据和实时数据）。参数），并根据实际情况查询或打印日报、月报、年报，提高工作效率，节省人力资源。

4.1.2智能运维功能模块

据统计，全国高供给、高成本的工商业用户已超过200万户，规模巨大。但日常运维工作大多比较传统，普遍存在人工成本高、工作效率低、维修时间长、风险大等问题。预防不力等问题。国家电网公司和众多电力运维公司正在抢占这个千亿级别的巨大市场。

智能运维模块采用多功能电表、无线通信、边缘计算网关和大数据分析技术，通过智能网关采集现场数据并存储在本地，然后定期将数据推送到云平台该平台可以同时访问数千个用户变电站数据。平台采集的数据包括变电站的电气参数和环境数据，包括电流、电压和功率、开关状态、变压器温度、环境温湿度、浸水、烟雾、视频、门禁等信息。如果出现异常，将在10秒内通过短信和APP发出警报。信号。平台通过手机APP向指定人员的手机下发运维任务，并通过GPS跟踪运维执行过程，实现闭环，提高运维效率，第一时间发现运行缺陷并消灭它们。

4.2、能源管理

4.2.1 安全电源功能模块

根据应急管理部网站，2016年至2018年，由电气原因引起的火灾约占总数的30%至34%，其中23.全国共报告火灾7万起2018年，因违反电气安装使用规定引起的火灾占总数的34.6%，在重大火灾事故中电气火灾的比例较高。国务院、公安部消防局和各省、市、自治区、直辖市相继出台文件，推动智能用电，从源头上杜绝电气火灾的发生。医疗场所、学校、金融网点等人口密集场所广泛开展。

安全电源管理模块对电气火灾的主要因素（电缆温度、漏电流、负载电流、电压）进行不间断的数据跟踪和统计分析，通过2G/NB-IOT/4G采集现场数据，实时发现电力线路和电气设备的安全隐患（如电缆温度异常、过载、过压、欠压、漏电等），并通过短信、APP推送、自动语音通话等方式及时预警发生火。系统可显示所有监控点的漏电流、电缆温度等电气参数，支持巡检记录和调度作业，提供安全隐患分析报告，实时评估企业用电安全状况。

4.2.2电能质量功能模块

电能质量问题越来越受到关注，已成为电力系统的研究热点之一。一方面，随着科学技术的发展和各种精密复杂的电气设备的广泛应用，这些设备大多对电能质量非常敏感；结果，电能质量变得非常不稳定。电能质量分析的主要目的是确定电能信号扰动的类型和范围，并对相应的扰动源进行有效的调整和补偿。因此，提高和改善电能质量的关键是及时、准确地获取各种干扰信号源的信息。

电能质量监测，以矢量图的形式包括不平衡、谐波、功率因数、三相不平衡三项。当三项不平衡或功率因数过低时，会产生报警，触发APP、短信、邮件、钉钉、语音等多种方式。

4.3、设备管理

4.3.1智能照明功能模块

随着人们生活水平的不断提高，人们对工作和生活环境的要求越来越高，对照明系统的要求也越来越高。照明领域的能源消耗在能源消耗总量中占相当大的比重，节能和提高照明质量是重中之重。照明用电作为用电量的重要组成部分，已占用电量的10%左右。随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，照明用电量将不断增加。

智能照明通过物联网技术，对安装在城市各个区域的照明电路的用电状态进行连续数据监控。该平台通过监测照明电路的电流和电压值来判断灯具的工作状态。任何异常工作状态均可通过平台监控，并可通过手机APP、短信、语音外呼、邮件等方式推送预警和报警信息。 、微信小程序、微信公众号、钉钉等，快速到达负责人，提醒操作员接触器跳闸、电源失压等。

4.3.2 预付费水电功能模块

预付水电功能可用于各类商业综合体、社区、写字楼、写字楼、酒店公寓等物业、学校后勤管理部门、工厂宿舍、连锁超市、大型物业分布式金融运营、在线支付目前，预付费水电已成功应用于上述场景，并已连续多年稳定运行。适用于物业公司对住宅、写字楼、商铺租户的水电预付费管理，或学校学生宿舍的预付费用电、用电管理。安全控制系统。

4.3.3 车载/电瓶车充电操作功能模块

电动汽车已成为应用广泛的绿色能源交通工具。同时，电动自行车的数量不断增加，解决了普通人短途出行的问题。不过，与电动自行车相关的安全和火灾事故的消息也屡见不鲜，电动自行车的保有量逐年增加。这一趋势给社会带来了巨大损失，也成为了人们生命财产安全的隐患。针对电动自行车火灾的危害性和特点，各级政府部门纷纷出台文件，规范电动自行车火灾的停放、充电行为。小车/电瓶车充电运行功能模块通过物联网技术，不断采集和监控充电桩站点及与系统连接的每个充电桩的数据。 、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警；用户通过微信小程序扫描二维码并进行支付后，系统发起充电请求并控制二维码对应的充电桩完成电动汽车的充电过程。充电桩可配备WIFI模块或GPRS模块连接互联网，配合加密技术和密钥分发技术，基于TCP/IP的数据交换协议直接与云端连接。

该功能模块为汽车/电瓶车充电桩客户提供充电安全管理、资产管理、交易管理的一揽子解决方案，解决充电难、管理难、充电难的问题。可用于商业楼宇、社区、学校、医院等设置的电动自行车充电场所的运营管理。

4.4、能量分析

4.4.1能源管理功能模块

为稳步推进双碳目标，在能源消费强度和消费总量“双控”的背景下，企业需要考虑如何应对能源消费双控，保障正常生产。现有企业大多仍采用电、水、气、冷、热等各种能源供应系统的“单独规划、自主设计、自主运行”的模式。一般检测到测量设备不足；测量设备测量精度不高，测量数据不准确；人工抄表的可靠性低；主要耗能设备能效难以有效监测和评价；提供可靠的参考数据；缺乏有效的企业能效评价指标体系，能耗管理措施难以落实。

能源管理模块采用自动化和信息化技术，实现从能源数据采集、过程监控、能源介质消耗分析、能源消耗管理等全过程的自动化、科学化管理，过程有机结合，先进采用数据处理与分析技术，进行离线生产分析与管理，实现全厂能源系统的统一调度，优化能源介质平衡，有效利用能源，提高能源质量，降低能耗，实现节能降耗。能源消耗，提高整体能源管理水平。

4.4.2 增值服务功能模块

（1）工业配置

传统的工业自动化配置应用开发方式要求开发者具备编写代码的能力，了解相关开发框架的概念和使用，而这种开发方式开发周期长，对开发者的要求非常高。同时，传统的工业自动化配置应用部署在工业领域，部署便利性和可访问性很低。

随着工业互联网的快速发展，应用需求的更新迭代往往非常快，而设备制造商往往没有相关的工业组态软件开发背景，这使得工业组态软件的开发和更新速度非常缓慢，往往不能满足快速发展的需要。业务增长需求。同时，工业组态软件的访问不再局限于工业现场，工业现场以外的访问需求也越来越大。

Acrel-EIoT能源物联网云平台中的工业配置模块解决了传统工业自动化配置应用部署低、可访问性低的问题，用户可以在开发工具中通过鼠标拖拽调整配置。屏幕组件的属性、位置、大小等，并内置丰富的配置组件库，使用户无需编写代码的能力，无需工业自动化配置软件开发的技术背景，并可轻松开发工业配置界面。还支持数据显示、远程控制等功能。

(2）3D 可视化

3D可视化技术通过虚拟仿真实现多维可视化，为客户提供数字化服务，助力企业能源经济双向管理，提升能源管理水平。可实现的主要功能有：各区域信息实时同步；对每个领域的能源消耗进行全球控制；设备运行状态可视化监控；智能巡检，自动分析设备运行、电能质量、用电安全、巡检路径异常能耗等，并记录巡检结果。

五、总结

随着4G的广泛应用和5G的快速推进，以NB-IoT为代表的新一代物联网技术应运而生。目前，物与物之间的连接规模正在迅速扩大，连接的应用日新月异。可以说，物联网技术已经深深植根于众多垂直行业。但物联网终端往往较为分散，不仅安装环境复杂，而且网络信号往往难以保证，难以管理物联网业务的日常管理和排查异常问题。本文设计并实现了一个基于物联网的智能电力抄表服务平台，利用大数据和云计算技术建立上下行数据标准，提供电力集中抄表、能耗管理、用电安全、预付费、智能运营与维护、智慧照明等数据服务，提高电能抄表服务的稳定性，保证电能抄表数据的可靠性，实现监控、报警、运维的信息化、自动化、智能化。返回搜狐，查看更多