一、引言

能源互聯網在能源側涵蓋了供能側管理（如水電、火電、核電、風電和太陽能）、儲能側管理（如相變儲熱、冰蓄冷、水儲冷、各類新能源電池等），以及用能測管理（如工業用電、商業用電、新能源電動汽車等），實現上述三類主體與能源調度中心的信息傳遞，實現能效管理、互聯網支付、數據監控等功能，實現互聯網與能源的生產、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合。為國家電網建設“三型兩網"提供解決方案，使用戶在任何時間、地點、人、物之間實現信息連接和交互，產生共享數據，從而為電網、發電、供應商、用戶服務。

Acrel-EIoT能源物聯網云平臺是一套基于安科瑞物聯網數據中臺，建立了上下行數據標準，為互聯網用戶提供能源物聯網數據服務的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯網傳感器和互感器等設備，自行安裝后無論是物聯網儀表直傳還是通過網關上傳，都可以使用手機掃碼即可得到所需的行業數據服務。

二、需求分析

Acrel-EIoT能源物聯網云平臺的客戶群體分為兩類：第一類是互聯網用戶；第二類是智慧城市。互聯網用戶一般包括如下幾 個類型：

1.某個出租戶有三五間公寓出租，需要計量收取水電費；

2.有幾間連鎖小超市，想要做能源管理、遠程控制和電氣安全管理；

3.某個小區的物業，想購買幾臺充電樁作為集中充電管理，需要收費運營；

4.某棟樓樓管，僅需幾塊表，對樓層進行能源計量管理；

5.某個小工廠，想要管理自家小工廠的電力計量；

6.某個物聯網系統集成商想要直接獲取物聯網產品的數據，需要一個統一的管理平臺；

傳統的商業模式對這類互聯網用戶的弊端有一下幾個方面：

1.數據系統價格偏高

2.需要多樣化數據服務

3.調試過于專業

4.系統硬件選型過于專業

5.服務繳費不便捷

智慧城市的需求如下：

1、需要接入各種類型的海量硬件

2、需要提取領導層關注的監管信息，結合GIS、BIM等數字孿生技術實現宏觀監管

3、提供統一的運營服務平臺，向終端用戶提供物聯網數據服務

三、系統結構

能源物聯網以能源供應、能源管理、設備管理、能耗分析的能源流向為主線，將能源生產加工、分配傳輸、消耗、節能各 個環節串聯起來，結合人與物的互聯，構成以安科瑞產品為媒介的能源物聯網生態圈，其中物聯網硬件和能源參與者分別以數據流形式和業務流的形式與平臺交互。

3.1組網結構

Acrel-EIoT能源物聯網云平臺采用分層分布式結構，主要由感知層（終端采集設備）、網絡層（通訊管理終端）和平臺層（能源物聯網云平臺）三個部分組成。

Acrel-EIoT能源物聯網云平臺的系統網絡結構采用分層分布式的結構，系統包括：感知層、數據層、應用層、表現層和運營層。系統架構圖如圖所示。

傳感器層包括了我司的各類產品，是整個系統的最底層，也是構建該能源物聯網云平臺必要的基本組成元素，主要有多功能儀表、預付費電表、多回路儀表、物聯網電表、物聯網水表、電瓶車充電樁、汽車充電樁、路燈控制器等設備。

中間的數據處理平臺主要完成數據處理、數據存儲和數據交互的工作，為了保證整個綜合平臺的數據處理能力，我們將實時數據、歷史數據和業務數據分別存儲在不同的庫中，并提供多種接口實現與第三方系統的數據交互。

上層的應用層是指Acrel-EIoT能源物聯網云平臺，主要實現各種功能應用，平臺按照能源的流向分為能源供應、能源管理、設備管理和能耗分析4大板塊，其中能源供應包括電力集抄、智能運維子模塊，能源管理包括安全用電、電能質量子模塊，設備管理包括智能照明、預付費、充電樁子模塊，能耗分析包括能源管理、增值服務子模塊。平臺通過web和app的方式為用戶提供人機交互的界面，運營層的各類用戶可以通過這兩種方式實現平臺的訪問與操作。

三、平臺功能

電力集抄模塊可以實現對各種監測數據的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環境友好。在智能化方面實現供配電監控系統的遙測、遙信、遙控控制，對系統進行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內各設備運行（包括歷史和實時參數），并根據實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節約人力資源。

智能運維模塊采用多功能電力儀表、無線通信、邊緣計算網關及大數據分析技術，通過智能網關采集現場數據并存儲在本地，再定時向云平臺推送數據。平臺可同時接入數以千計的用戶變電站數據。平臺采集的數據包括變電所電氣參數和環境數據，包括電流電壓功率、開關狀態、變壓器溫度、環境溫濕度、煙霧、浸水、視頻、門禁等信息，有異常發生10S內通過短信和APP發出告警信號。平臺通過手機APP下發運維任務到手機上，并通過GPS跟蹤運維執行過程進行閉環，提高運維效率，即時發現運行缺陷并做消缺處理。

安全用電管理模塊對電氣引發火災的主要因素（線纜溫度、漏電電流、負荷電流、電壓）進行不間斷的數據跟蹤與統計分析，通過2G/NB-IOT/4G方式采集現場數據，實時發現電氣線路和用電設備存在的安全隱患（如：線纜溫度異常、過載、過壓、欠壓及漏電等）并通過短信、APP推送、自動語音呼叫等方式及時預警，有效防止電氣火災的發生。系統可以顯示所有監測點位的漏電電流等電氣參數和線纜溫度，并支持巡檢記錄和派單操作，提供安全隱患分析報告，實時評估企業用電安全狀態。

電能質量監測，包括三項不平衡度、諧波、功率因數，以矢量圖的形式展示三相不平衡度。三項不平衡或功率因數過低時產生報警，觸發APP、手機短信、郵件、釘釘、語音等多種方式提醒。

 智能照明通過物聯網技術對安裝在城市各區域照明回路的用電狀態進行不間斷地數據監測。平臺通過監測照明線路的電流和電壓值來判斷燈具的工作情況，任何不正常的工作狀態，平臺都能進行監測，預警和報警，預警和報警信息通過手機APP推送，短信，語音外呼、郵件、微信小程序、微信公眾號、釘釘等，快速到達責任人的身邊，提醒運行人員接觸器跳閘，電源失壓等等。

預付費水電功能可以針對各商業綜合體、小區、寫字樓、辦公樓、酒店式公寓等物業，學校、工廠宿舍的后勤管理部門以及連鎖超市、大型物業分布式財務操作，在線支付，總部財務扎口等。目前預付費水電已經成功在上述各場景得到廣泛的應用并已經穩定運行多年，適用于物業公司對小區、辦公和商鋪租戶的水電預付費管理，或者學校對學生宿舍的用電預付費和用電安全管控系統。

汽車/電瓶車收費運營功能模塊通過物聯網技術對接入系統的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警；用戶通過微信小程序掃描二維碼，進行支付后，系統發起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯網，配合加密技術和秘鑰分發技術，基于TCP/IP的數據交互協議，與云端進行直連。

該功能模塊為汽車/電瓶車充電樁客戶提供充電安全管理、資產管理和交易管理的一攬子解決方案，解決充電難、管理難和收費難的問題，可應用于商業樓宇、小區、學校、醫院等場所設置的電動自行車充電場所的運營管理。

 能源管理模塊采用自動化、信息化技術，實現從能源數據采集、過程監控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生產以及使用的全過程有機結合起來，運用先進的數據處理與分析技術，進行離線生產分析與管理，實現全廠能源系統的統一調度，優化能源介質平衡、有效利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

 Acrel-EIoT能源物聯網云平臺中的工業組態模塊解決了傳統工業自動化組態應用的部署和可訪問性低的問題，通過用戶在開發工具中使用鼠標拖拽的方式調整組態畫面元件的屬性、位置、尺寸等，并內置豐富的組態元件庫，使得用戶無需代碼的編寫能力，無需工業自動化組態軟件開發的技術背景，也可以方便的開發出工業組態界面，同時也支持數據展示、遠程控制等功能。

3D可視化技術通過虛擬仿真實現多維度可視化，為客戶提供數字化服務，助力企業能源經濟雙向管理，提升能源管理水平。可以實現的功能主要有：各區域信息實時同步；全局掌握各區域能源消耗情況；可視化監視設備運行狀態；智能巡檢，自動分析巡檢路徑上的設備運行、電能質量、電氣安全、用能異常等情況，并記錄巡檢結果。

五、總結

作為傳統能源產業與物聯網技術相結合的產業發展形態，能源物聯網是國家能源革命與數字革命融合發展的重要戰略支撐。能源物聯網是物聯網向能源生產、配置和消費過程的延伸應用，伴隨“大云物移智鏈"等現代信息技術的快速發展，電力物聯網將信息、通信、數字技術與電力系統發、輸、變、配、用電的各個環節深度融合，實現狀態多方位監測、信息智能化處理及智能互聯、人機交互、智慧服務。