電力物聯網管理平臺協議適配方案

北京中電普華信息技術有限公司 王 瑩 陳渲穎 呂亞男

電力物聯網建設過程中，協議適配是解決存量設備接入物管平臺的關鍵點和難點。本文提出一種協議適配方案，高效實現協議解析、封裝和數據的處理，實現設備的統一接入、管理。

2019年，國網公司啟動智慧物聯體系建設，國網互聯網部會同設備部、營銷部、物資部等部門，開展智慧物聯體系總體架構設計和試點探索，取得了階段性成果。

電力系統設備數量龐大，將這些數量眾多的分散設備信息有效的收集和綜合判斷是智能電網必不可少的環節。各智能設備的聯系必須根據所需要交互的信息采取合適的協議，新型融合終端直接采用MQTT協議的方式接入物聯管理平臺，用采、配電存量設備使用DL/T698.45、IEC104等電力專有規約，無法直接連接到物聯平臺中。采用協議解析組件可以將各類設備打通，信息匯集到

圖1 智慧物聯體系

如圖1所示，智慧物聯體系分為應用層、平臺層、感知層。物聯管理平臺處于平臺層，部署在云平臺上，是打通應用層、平臺層、感知層三層之間的數據通信管道。物聯管理平臺對于南向感知層的作用是負責邊設備、端設備的接入，接收邊、端設備上報的數據，以及對南向設備下發控制命令，對邊緣物聯代理進行設備管理等工作。同時可以將設備上報的業務數據導入到數據中臺，對北向業務主站開放接口，供主站通過物聯管理平臺讀取設備的業務數據、告警信息，并下發設備的控制命令。統一物聯平臺進行管理。

1 協議適配方案

1.1 總體設計

如圖2所示，針對物聯管理平臺接入非MQTT協議，研發多協議統一接入服務、協議轉換模塊，為電力專有L/T698.45、IEC104等協議提供通道接入服務，從而實現專有協議的數據接入。

多協議統一接入服務：基于微服務架構，實現海量終端接入的橫向服務擴展，將不同業務部門的多協議接入通道統一。

圖2 總體設計

協議轉換模塊：將各種不同的協議模式進行封裝處理，對需要新配置的協議可通過系統可視化的操作方式將各參數協議配置成功，以實現智能化的協議管理。

1.2 統一接入服務

為了滿足不同協議的適配接入問題，需要構建多協議統一接入服務，基于微服務技術實現多協議鏈路跟蹤、斷路器、配置管理、Nginx負載均衡等。

多協議鏈路跟蹤：為多協議統一接入服務內部之間調用提供鏈路追蹤。通過鏈路跟蹤可以很清楚的了解到協議服務請求經過了哪些服務，每個服務處理花費了多長時間。

斷路器：多協議統一接入系統采用單服務集群化部署，由于網絡原因或者自身的原因，服務并不能保證100%可用，如果單個服務出現問題，調用這個服務就會出現線程阻塞，此時若有大量的請求涌入，Servlet容器的線程資源會被消耗完畢，導致服務癱瘓。服務與服務之間的依賴性，故障會傳播，會對整個微服務系統造成災難性的嚴重后果，導致“雪崩”效應，需要引入斷路器模式，避免“雪崩”問題。

配置管理：為了方便維護多協議統一接入系統內外部配置文件，引入配置管理技術，將外部配置文件集中放置在一個git倉庫里，再新建一個配合服務器，用來管理所有的配置文件，維護的時候需要更改配置時，只需要在本地更改后，推送到遠程倉庫，所有的服務實例都可以通過配置服務器來獲取配置文件，這時每個服務實例就相當于配置服務的客戶端。

Nginx負載均衡：為了保證多協議統一接入服務訪問的安全性和可靠性，引入Nginx用來做反向代理、負載均衡，當有請求的時候，根據配置的調度策略（加權輪詢、IP哈希、最少連接數、一致性哈希）給請求者返回相應的服務器IP。

1.3 協議轉換模塊

協議轉換模塊實現對不同終端的協議適配和數據解析、轉發服務，包括數據解密、協議轉換、數據處理等功能。

數據解密：調用加密機對業務數據進行解密。

協議轉換：將698.45、1376.1、376.1、101、104等傳統電力協議常用的電力協議納入協議庫，并依據協議規則進行解析，分析報文內容，按照MQTT協議的方式重新封裝業務數據。其他協議通過可視化的參數配置，參數封裝，進行自動化解析。

數據處理：數據解析、業務關聯等，對采集上來數據解析為用主站可識讀的數據，并通過API接口的方式供主站系統調用。

2 結束語

本文提出了一種協議適配方案，通過統一接入服務、協議適配模塊實現協議解析、封裝和數據的處理，解決存量設備接入協議匹配問題。電力場景復雜多樣，存量設備接入協議適配問題，還需進一步探討。