基于物聯網技術的用電側移動營銷系統設計

李云鵬，季晨宇，范國祥

(南通供電公司，江蘇南通226006)

近年來世界范圍內通信技術迅速發展，物聯網概念[1]的提出進一步促進了通信的發展，為電力移動營銷提供了新的手段，用電營銷手段已開始向多樣化模式發展，移動營業廳、手持終端等移動設備逐漸開始應用，電力營銷服務開始向便捷化、小型化和多樣化的方向發展。但目前電力營銷移動終端功能還比較單一，其綜合效應還不夠明顯。物聯網技術的出現，為電力用戶側互動技術提供了新的思路。通過物聯網技術與移動營銷業務的結合，設計了一種集移動作業、移動管控、移動服務和移動通信于一體用電側移動營銷整體架構，并提出一種跨應用業務集成模式，便捷地實現電網與用戶之間電力流、信息流和業務流雙向互動，提升電網與用戶雙向互動服務能力。

1 設計目標

從整體業務體系來看，目前電力移動營銷服務主要包含多渠道繳費服務，能耗及用能咨詢服務、業務辦理、移動檢修作業、智能家居、用戶側分布式電源管理等內容，具有如下特點：

（1）業務形式多樣。用電移動營銷業務包含了工單辦理、資金流管理、檢測控制等多種類型。

（2）實時性要求高。移動營銷作業各類業務都要求及時處理，對處理時間要求較高。

（3）地域分布廣。移動營銷作業涉及社會所有群體，地域分布廣。

（4）具有高度的安全性和可靠性。業務辦理中涉及個人信息、資金信息、控制信息，對安全性、可靠性要求較高。

根據移動營銷業務的特點，結合物聯網的通信特性，設計移動營銷的物聯網整體目標如下：

（1）便捷的網絡識別和接入。通過物聯網，方便地實現各類終端與電力營銷信息化系統對接，實現數據交互和傳輸。

（2）具有安全可靠的整體架構。通過內外網安全策略、網絡監測、加密芯片、加密終端等多種方式，從整體上構建安全可靠的物聯網整體架構。

（3）高效的業務應用。通過建立大數據中心，使用云計算等技術，實現各類業務信息的集成和高效處理，具有快速的響應時間。

（4）具有多樣化的形態。表現為在支持傳統營銷形態的基礎上，支持微信、網頁、微博、手機終端、掌上電腦等多種新型的交互形態。

（5）系統的設計需要實現各類業務的高效集成。由于目前營銷信息分布在不同的應用系統中，高效實現業務集成是提升移動營銷效率的關鍵。

2 系統體系架構

當前，電力營銷業務服務主要包括電力營銷業擴、抄表繳費、用電檢查、計量點管理、停電檢修管理、公共信息服務等營銷業務。根據業務對象可以分為對公業務和私有業務，對公業務主要包括類似業擴、抄表繳費等對公眾服務的業務，私有業務主要包括設備巡檢、現場作業等業務。對公業務主要交互方式有傳統營業廳模式，手持終端模式等。私有業務部分實現了手持終端作業模式。隨著各類通信技術以及通信支撐平臺如微信等的發展，電力營銷互動將向更為便捷的方向發展，因此需應用物聯網技術整體構建其體系架構。

移動營銷系統具有業務分布區域廣、采集點分散、采集信息量大，與其他營銷系統耦合關聯性強等特點，根據移動營銷系統的特點[2]結合物聯網的網絡特質，將該系統劃分了三層：一是物聯網感知層，主要包括各種移動營銷互動終端，與終端用戶和終端設備進行通信，完成終端用戶和終端設備信息的收集和簡單處理；二是物聯網網絡層，主要包括各種有線和無線通信網絡，連接各類終端及移動營銷互動平臺，完成通信網絡的融合復用和信息的遠距離傳輸等功能；三是物聯網應用層，主要由移動營銷互動平臺組成，完成與移動營銷互動終端及智能用電服務系統技術支撐平臺的信息交互及數據處理，支撐包括移動作業、移動獲知、移動服務、移動通信等移動營銷業務的辦理。移動營銷互動平臺與現有智能用電服務系統技術支撐平臺實現信息互聯，獲取客戶服務相關業務信息。移動營銷系統體系架構如圖1所示。

圖1 系統體系架構

3 設計方案

利用物聯網技術進行電力移動營銷系統建設，關鍵在于利用多種類型的通信手段，構建便捷的信息服務網絡，并建立電力營銷業務服務中心，對電力營銷業務進行匯總分析和處理，通過終端、手機、互聯網等多種方式實現與用戶的互動，建立與信息時代相適應的電力營銷服務體系。

從移動營銷業務特點來看，與傳統服務相比，在信息互聯方式，信息傳輸的安全性和可靠性方面要求更高，同時應用發生的不確定性和時效性也是需要重點考慮的問題。根據移動營銷系統的體系結構，移動營銷系統具體設計方案包括移動營銷互動平臺設計、移動營銷互動終端設計和通信網絡設計。

3.1 互動平臺設計

移動營銷互動平臺處于物聯網應用層，應構建在標準、通用的軟硬件基礎平臺上，具備良好的可靠性、可用性、擴展性和安全性。移動營銷互動平臺設計[3]包括硬件平臺設計和軟件平臺設計。軟硬件平臺設計時需要充分考慮移動營銷互動終端的接入規模、高級應用功能實現等。硬件平臺是軟件平臺的載體，設計時需要充分考慮用戶對象、承載量以及并發量，在硬件配置時以集群技術為依托，配置可擴展的硬件結構。圖2給出了移動營銷互動平臺的硬件架構。

圖2 系統硬件架構

移動營銷互動終端將所有信息經由防火墻匯集給移動終端認證服務器，對傳來的信息進行認證，識別客戶和信息類型，認證通過后發至前置服務器，由前置服務器送達內部數據總線，交給數據服務器、應用服務器、WEB服務器進行數據處理，然后由運行工作站實現互動平臺高級應用功能人機界面的展現。維護工作站負責整個互動平臺的系統級維護，WEB服務器與內部數據總線之間布置單向物理隔離，前置服務器與通信網絡之間以及內部數據總線與其他應用系統之間均應布置防火墻。

移動營銷互動平臺軟件構建在硬件平臺上，采用分布式多層技術，軟件架構分為數據層、支撐層、應用層、表現層，如圖3所示。

圖3 系統軟件架構

數據層由操作系統和數據庫共同構建，互動平臺可支撐多種類型的操作系統，包括Linux、Unix、Solaris和W indows 等 ， 其 可 包 括 Oralce、Inform ix、Sybase、SQLServer等多種類型的數據庫，能夠方便的實現跨平臺跨數據庫的功能移植和應用。

支撐層由基礎服務支撐、公共服務支撐和物聯網傳輸支撐服務三部分組成。基礎服務支撐主要完成實時數據服務、歷史數據服務、數據訪問服務、控制命令服務以及數據傳輸服務等基礎通用服務。公共服務支撐主要包含系統管理服務、事件管理服務、權限管理服務、插件管理服務、圖形平臺服務，報表管理服務以及數據采集及處理服務等；物聯網傳輸支撐服務主要提供設備識別、接入認證、協議解析、信通調度、信息推送、信息校核和公共接口等服務。支撐層主要用以支撐平臺應用層應用功能模塊的實現。

應用層主要實現各類業務的處理，包括電力營銷業擴、抄表繳費、用電檢查、計量點管理、停電檢修管理、公共信息服務等營銷業務。移動獲知功能主要用來完成移動作業時營銷關鍵指標、核心業務、重要業務環節的實時監控。移動服務功能主要用來滿足客戶針對用電營銷業務提醒、查詢、評價和支付等各方面需求。移動通信功能主要用以通過綜合即時消息、移動對講、企業微博、短彩通道等多種方式，實現電力企業與客戶之間的任務協作和互動。在開發涉及到人財物等關鍵信息的應用程序（APP）時，需要采用專有加密協議，并盡可能采用動態加密技術，來防止信息泄露。

表現層分為客戶機/服務器（C/S）和瀏覽器/服務器（B/S）2種，用以完成平臺的擴展及展現，方便平臺客戶端和應用子站的應用和建設。

3.2 移動營銷互動終端設計

移動營銷互動終端處于物理網的感知層，其主要用于現場客戶信息的實時采集和營銷業務的辦理。移動營銷互動終端架構[4-6]由硬件平臺及軟件功能組成，如圖4所示。

圖4 系統終端架構

移動終端的硬件形式一般分為3種，一是獨立開發的專業移動營銷互動終端；二是在PDA、iPad等硬件基礎上開發的移動營銷互動終端；三是依托于智能手機來實現應用功能的移動終端。

專業移動營銷互動終端由采集模塊、處理模塊、人機模塊、電源模塊、通信模塊組成，其中采集模塊主要由無線射頻識別（RFID）讀寫器、攝像頭、藍牙、紅外感應器等設備組成，該類型終端可實現包括移動作業、移動獲知、移動服務、移動通信等在內的全業務支撐服務。

PDA、iPad等硬件基礎上開發的移動營銷互動終端，主要通過在原有的硬件設備上接入外置設備來實現，這種方式亦可實現移動營銷的全業務支撐服務，與專業移動營銷互動終端相比其優點是主體設備成本較低，且主體設備可以便捷獲取，缺點是需攜帶的外置設備較多，攜帶不方面。

通過智能手機來實現應用功能的移動終端，主要通過在手機上添加應用程序來實現移動終端的部分功能應用。其主要用于實現用戶對自身用電信息的便捷查詢、營銷業務預約辦理等業務。

移動營銷互動終端需要進行電力特有的加密，如果是專用終端，可以采用U盾、加密芯片等安全加密方式。如果是通用如手機類終端，則需要進行用戶實名認證，在信息傳輸時，采用電力特有的的信息加密技術以保證信息傳輸的安全性。

3.3 通信網絡設計

移動營銷系統通信網絡設計[7-9]主要包括3個方面∶一是近程通信網絡設計、二是接入通信網絡設計，三是主干通信網絡設計。如圖5所示。

圖5 系統通信網絡架構

近程通信網絡設計主要用于面向客戶與互動終端之間的通信，其主要通過RFID、藍牙、紅外、Zigbee、WiFi等手段來完成。

接入通信網絡設計主要用于聯通近程通信網絡和主干通信網絡之間的數據傳輸，其主要表現手段為互動終端與互動終端之間以及互動終端與主干網絡之間的M 2M傳輸，M 2M是指機器到機器的無線數據傳輸，目前主要選用碼分多址（CDMA）、通用分組無線電業務 （GPRS）、IEEE802.11a/b/gWLAN等幾種傳輸協議用于接入通信網絡M 2M終端之間的數據傳輸。

主干通信網絡設計既可采用單一的通信網絡，也可以采用混合通信網絡。目前常用的通信網絡包括光纖專網、配電線載波、無線專網和無線公網等。

（1）光纖專網通信方式宜選擇以太網無源光網絡、工業以太網等光纖以太網技術；

（2）中壓電力線載波通信方式可選擇電纜屏蔽層載波等技術；

（3）無線專網通信方式宜選擇符合國際標準、多廠家支持的寬帶技術；

（4）無線公網通信方式宜選擇GPRS／CDMA／3G通信技術。

通常而言，專網的初期建設費用高，后期使用成本低，而公網初期建設費用很低，但后期需要定期支付一定的使用費。因此，在主干通信網絡設計時應充分考慮各方面因素。目前常用的做法是兩種網絡相互配合，在保證通信安全的情況下，實現最優的性價比。

三層網絡建設涉及大量的公共信道，因此需要在網絡建設時進行安全防護。包括內外網安裝隔離裝置；內網系統配置身份認證服務器；建立網管系統，監測電力信息網絡運行狀態，對可疑數據進行過濾；對關鍵傳輸節點進行加密等，以保證系統的安全性。

4 關鍵技術與應用

4.1 跨應用業務集成模式

為更高效地實現跨應用集成和流程重構，系統采用了原子流程設計，通過業務流程描述驅動腳本實現子流程的串聯，進而形成業務流程的快速重構。同時，為加快系統效率，采用分級緩存策略實現夸應用、跨系統信息集成，如圖6所示。

圖6 跨應用業務集成模式

首先根據移動營銷業務分析業務流程，然后根據業務流程涉及的信息要求進行分解。根據信息在不同系統間的分布建立各個系統的子流程，并為子流程創建唯一的檢索標示和發布地址。

其次建立業務管理器，業務管理器由業務定義腳本，業務識別器和業務驅動器構成。其中業務定義腳本采用業務流程描述語言進行定義，將業務流程定義為子流程集合，每種業務有唯一的業務定義腳本。業務識別器功能包含移動地址識別，業務識別和驅動入口功能。地址識別用于識別和接入各類移動終端，建立通信鏈接。同時根據終端業務請求標示識別業務，并從業務定義腳本提取流程信息，并為業務各子流程創建處理空間。最后將業務標示和子流程標示傳入業務驅動器。

業務驅動器是根據業務和流程定義，定位并驅動為各個系統創建的子流程，并根據子流程執行情況向業務識別器進行反饋。為了加速業務處理，業務驅動器建立了多級緩存檢索機制，為終端、業務、子流程和數據建立地址檢索，實現對各類資源的快速檢索，加快系統處理效率。

采用上述業務集成方式，能夠實現業務的與數據的弱耦合性，同時系統數據源變更后，只需調整子流程，不影響其他應用；通過多級緩存能夠直接定位尋址，加速數據處理速度。

4.2 工程應用

目前該平臺已在南通供電公司投入使用。以移動巡檢為例（如圖7所示），首先在移動營銷互動平臺建立任務單，隨后將任務單下發到對應的移動終端，巡檢人員根據移動終端收到的任務提示進行巡檢工作，過程中，將記錄信息反饋給營銷互動平臺，營銷互動平臺根據業務申請情況，識別業務，通過業務管理器進行業務處理，并將結果反饋給巡檢人員，實現快速的營銷作業。通過該互動平臺的應用，提升了移動營銷作業效率，已在公司內廣泛應用。

圖7 移動營銷業務實例

5 結束語

從電力營銷移動業務出發，總結了營銷業務特點，在此基礎上設計了一種基于物聯網技術構建的移動營銷系統的方案，建立了移動終端、通信網絡和營銷互動平臺的三層移動營銷業務體系，并針對各自特點設計了技術方案，通過安全加密、身份認證等方式保證系統的安全性。同時提出一種跨應用業務集成模式，提升了系統效率。該設計用以指導移動營銷系統的規劃、設計、建設、改造和運行。

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