物聯(lián)云能力開放中心建設(shè)思路

程智謀

（廣東寶繹通信科技有限公司，廣東 廣州 510665）

1 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況

電力物聯(lián)網(wǎng)，即物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)方向的技術(shù)應(yīng)用是目前全球的研究熱點之一，很多國家甚至將電力物聯(lián)網(wǎng)上升到國家戰(zhàn)略高度。

國外主要是歐美國家和日韓研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，物理網(wǎng)技術(shù)逐漸應(yīng)用于各個行業(yè)，近年來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已在生物醫(yī)療、智能基建和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域顯示出巨大的技術(shù)優(yōu)勢。早在2013 年美國就投入運行了第一個大規(guī)模的智能電網(wǎng)，使用了數(shù)以百萬計的智能儀器儀表和傳感器，其主要特點是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將所有的智能儀器、儀表進行聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一管理，充分滿足用戶對電力需求的同時提高了電網(wǎng)靈活供電和智能調(diào)度的能力。智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)相互促進的發(fā)展模式已成為發(fā)達國家占領(lǐng)全球市場的重要措施之一。

目前，我國電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測仍然存在監(jiān)測裝置性能不高、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)傳輸不規(guī)范、通信網(wǎng)絡(luò)信息接入能力受限、信息模型不統(tǒng)一、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理自動化程度不夠以及設(shè)備評估方法與體系不完善等方面的問題，基礎(chǔ)能力的不足也影響了不同組織的能力開放共享，直接影響電力數(shù)據(jù)的價值開采和分析；電力物聯(lián)網(wǎng)目前仍處于發(fā)展初級階段，整體構(gòu)架仍有非常大的成長和發(fā)展空間。隨著成本和技術(shù)門檻的降低，勢必促進電力物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)標準的快速落地，技術(shù)和應(yīng)用體系的豐富和標準化。物聯(lián)網(wǎng)安全體系的完善，必將推動電力物聯(lián)網(wǎng)一體化管理和能力開放平臺的建立和推廣。

2 物聯(lián)云能力開放中心建設(shè)思路

總體思路遵循電力企業(yè)“規(guī)劃引領(lǐng)，平臺先行，應(yīng)用導(dǎo)向”的原則，從多方面開展電力物聯(lián)網(wǎng)信息化應(yīng)用體系的建設(shè)，通過物聯(lián)網(wǎng)能力開放中心互通有無，實現(xiàn)資源共享。

一是從公司電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用整體著眼，加強頂層設(shè)計，積極開展電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系框架、應(yīng)用場景、相關(guān)規(guī)范標準的研究。

二是基于公司云計算平臺建設(shè)、運營支撐電力企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的電力物聯(lián)云服務(wù)，支撐能力開放共享。

三是以物聯(lián)云服務(wù)為基礎(chǔ)，綜合考慮電網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展及管控需求，鼓勵電力企業(yè)以及各組織單位積極參與電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)品研究及試點應(yīng)用，在輸電、變電、配電、用電、調(diào)度和企業(yè)管理等各個環(huán)節(jié)，開展上層物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的建設(shè)，進行端到端業(yè)務(wù)驗證及物聯(lián)云服務(wù)能力測試體驗，發(fā)揮示范作用。特別是通過能力開放中心實現(xiàn)應(yīng)用使能、業(yè)務(wù)服務(wù)、運行監(jiān)控等能力，引導(dǎo)電力物聯(lián)網(wǎng)落地應(yīng)用循序漸進，逐步深入。

物聯(lián)網(wǎng)能力開放中心是建立物聯(lián)云生態(tài)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。能力開放是應(yīng)用使能、業(yè)務(wù)服務(wù)和資產(chǎn)數(shù)字化的過程，是數(shù)字經(jīng)濟時代實現(xiàn)數(shù)字業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的必由之路。通過建設(shè)能力開放中心，電力企業(yè)可將企業(yè)能力以API 形式開放給業(yè)務(wù)合作伙伴，通過靈活的合作模式聚合應(yīng)用開發(fā)者、業(yè)務(wù)提供商等，共同打造具有電網(wǎng)特色的產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈（圖1）。

圖1 能力開放中心在物聯(lián)云生態(tài)中的關(guān)鍵位置

2.1 應(yīng)用使能

為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)者提供快速開發(fā)、部署以及管理應(yīng)用的能力。通過開放API 接口，和全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心相匹配，通過用戶、業(yè)務(wù)與終端資源整合以實現(xiàn)協(xié)同，支撐全業(yè)務(wù)云上運行，在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)匯聚、信息安全等方面提供技術(shù)支撐；提供開發(fā)環(huán)境及API 網(wǎng)關(guān)管理、原子API 管理、場景化API 套件管理、API 可視化工作流編排和第三方能力集成，使開發(fā)者快捷獲取開發(fā)資源，專注于業(yè)務(wù)場景開發(fā)，在平臺上輕易完成開發(fā)、部署和托管等API 生命周期管理。

2.1.1 開發(fā)環(huán)境及API

打造類低代碼、可視化開發(fā)環(huán)境，提供物聯(lián)管理及應(yīng)用基礎(chǔ)組件和應(yīng)用交互基礎(chǔ)控件，支持對物聯(lián)應(yīng)用CI/CD 快速部署和發(fā)布，包括物聯(lián)應(yīng)用的編譯、打包、部署、運維和銷毀等。支持將測試通過的物聯(lián)應(yīng)用傳輸?shù)皆乒芾碇行倪M行部署。

提供開放接口實現(xiàn)業(yè)務(wù)場景快速組裝。從能力服務(wù)開放的類型來看，覆蓋API 接口、面向?qū)ο蟮腟DK 接口、基于模型的CIS 接口、微服務(wù)接口等等。對各類API 服務(wù)資源按場景進行定制組合、重構(gòu)，幫助用戶、業(yè)務(wù)與終端實現(xiàn)協(xié)同，支撐全業(yè)務(wù)復(fù)雜場景云上運行。

2.1.2 第三方能力集成

對接第三方API 的注冊、接入和供應(yīng)能力，供物聯(lián)業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)時針對性組合和重構(gòu)。服務(wù)API 是Web Service、RESTful API，接入時進行協(xié)議轉(zhuǎn)換和參數(shù)定義，對服務(wù)進行安全保護、鑒權(quán)和流控等。支持異構(gòu)系統(tǒng)API 服務(wù)接入的格式轉(zhuǎn)換，自定義入?yún)⒑统鰠ⅲ\行時的檢測；服務(wù)發(fā)布時對服務(wù)進行安全保護，包括運行環(huán)境的資源保障，對多租戶的服務(wù)調(diào)用鑒權(quán)、授權(quán)；為了保護服務(wù)提供者，避免異常流量沖擊或并發(fā)壓力，支持服務(wù)進行限流控制，同時對流量進行監(jiān)控，必要時按用戶策略進行服務(wù)降級，確保關(guān)鍵服務(wù)可用。

2.1.3 應(yīng)用動態(tài)配置

配置管理實現(xiàn)程序與配置信息解耦，通過程序與配置信息分離，無狀態(tài)化，便于在分布式環(huán)境中大規(guī)模部署、橫向擴展。提供配置倉庫、查詢、推送、敏感信息加密存儲與歷史版本管理和灰度發(fā)布支持等功能。非開發(fā)環(huán)境下配置加密防止誤寫，異構(gòu)環(huán)境下關(guān)鍵配置有效隔離、確保服務(wù)高可用的同時，實現(xiàn)分布式環(huán)境下的配置同步。比如，非生產(chǎn)環(huán)境的配置默認無法直接應(yīng)用于生產(chǎn)環(huán)境。同一部署環(huán)境中的服務(wù)應(yīng)用配置一致，即所有服務(wù)器使用同一份配置。分布式環(huán)境下應(yīng)用配置的可管理性，即提供遠程管理配置的能力。

2.2 業(yè)務(wù)服務(wù)目錄

圍繞全網(wǎng)絡(luò)電力數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、全方位智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)用，拓展數(shù)據(jù)服務(wù)能力，挖掘數(shù)據(jù)價值，提升業(yè)務(wù)支撐能力。基于數(shù)據(jù)處理域業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)分析域業(yè)務(wù)、圖形影像管理業(yè)務(wù)、地理信息業(yè)務(wù)、北斗定位和視頻信息等以及三維、VR和AR 等智能應(yīng)用領(lǐng)域提供可靠的服務(wù)支撐，形成具備電網(wǎng)生態(tài)特色的業(yè)務(wù)服務(wù)目錄。

2.2.1 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)

基于全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心和企業(yè)級數(shù)據(jù)平臺，開放物聯(lián)公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)，支持物聯(lián)業(yè)務(wù)應(yīng)用各類數(shù)據(jù)需求。

從數(shù)據(jù)維度來看，能力開放服務(wù)主要開放脫敏數(shù)據(jù)，包括明細數(shù)據(jù)、應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)、外部明細數(shù)據(jù)、外部應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)和能力開放認證等。

明細數(shù)據(jù)對外共享管理對電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)倉庫明細層和匯總層中明細數(shù)據(jù)的對外共享管控，主要包括對外共享數(shù)據(jù)邊界管理、數(shù)據(jù)權(quán)限管理和多租戶訪問方式管理等。

應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)對外共享管理，在通過能力開放平臺認證后，對電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)集市中應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)的對外共享管理，主要包括對外共享數(shù)據(jù)邊界、權(quán)限和共享訪問方式等管理。

外部明細數(shù)據(jù)整合管理，在通過能力開放平臺認證后，對電網(wǎng)外部明細數(shù)據(jù)的整合管理，主要包括數(shù)據(jù)倉庫各層模型設(shè)計與管理、流程監(jiān)控與控制和數(shù)據(jù)質(zhì)量校驗，外部明細數(shù)據(jù)整合流程遵從電網(wǎng)數(shù)據(jù)倉庫“四層”架構(gòu)規(guī)范要求。

外部應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)整合管理，在通過能力開放平臺認證后，對電網(wǎng)外部應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)的整合管理，主要包括數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)集市模型設(shè)計與管理、流程監(jiān)控與控制和數(shù)據(jù)質(zhì)量校驗，外部應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)整合流程遵從電網(wǎng)數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)集市架構(gòu)規(guī)范要求。

能力開放認證實現(xiàn)對外能力的集中管理，主要包括平臺多租戶管理、能力開放安全管控、能力認證部署流程管控、認證數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析及合作伙伴和供應(yīng)商服務(wù)管理等。

2.2.2 圖形影像應(yīng)用服務(wù)

基于全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心，統(tǒng)一管理物聯(lián)終端采集的非結(jié)構(gòu)化圖形影像類數(shù)據(jù)，針對業(yè)務(wù)應(yīng)用集成場景公共需求，開放圖形影像應(yīng)用服務(wù)，支撐物聯(lián)業(yè)務(wù)應(yīng)用中對圖形影像數(shù)據(jù)的需求。具體包括影像采集插件、傳輸服務(wù)、存儲服務(wù)、數(shù)據(jù)識別和處理服務(wù)等。

高清影像采集插件：支持創(chuàng)建影像管理類應(yīng)用，進行終端設(shè)備、無人機等影像采集。

高清影像傳輸服務(wù)：提供采集影像數(shù)據(jù)接入、獲取過程中的高帶寬通道和加密傳輸通道支持等。

影像存儲管理服務(wù)：提供影像數(shù)據(jù)的存儲服務(wù)，支持對存量采集影像的去重、壓縮、歸檔、分級存儲管理。

圖形數(shù)據(jù)處理：對圖像進行編解碼及壓縮、格式轉(zhuǎn)換等處理。

影像識別：借助GPU 運算基于AI 人工智能的圖像識別功能，支持票證防偽、安全施工預(yù)警和高壓線路巡檢圖像異常診斷等應(yīng)用。

2.2.3 GIS 地理信息數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)

基于地理信息數(shù)據(jù)，針對業(yè)務(wù)應(yīng)用集成對空間的信息數(shù)據(jù)需求，提供地理信息應(yīng)用服務(wù)，支撐物聯(lián)業(yè)務(wù)應(yīng)用中對地理信息數(shù)據(jù)的需求。提供定位服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)等核心服務(wù)，用戶可通過服務(wù)接口獲取高精度位置服務(wù)，按需進行二次開發(fā)，快速研制各類高精度GIS 位置應(yīng)用。

位置查詢：提供位置信息服務(wù)歷史軌跡查詢：支持對移動對象歷史軌跡信息的查詢。

終端設(shè)備管理：支持對接入終端設(shè)備的定位信息管理。

2.2.4 視頻業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)

統(tǒng)一管理物聯(lián)網(wǎng)視頻終端，歷史視頻、實時視頻等視頻數(shù)據(jù)，針對巡檢、現(xiàn)場服務(wù)等業(yè)務(wù)應(yīng)用場景對視頻數(shù)據(jù)需求，開放視頻信息類服務(wù)，支撐物聯(lián)業(yè)務(wù)應(yīng)用中對視頻的交互需求。實現(xiàn)終端設(shè)備自動配置下發(fā)。對終端的云臺通信參數(shù)、控制按鈕和鏡頭動作進行設(shè)置。

視頻查看及控制，在同一終端上以時間線為基礎(chǔ)同時檢索、觀看多個不同區(qū)域的視頻監(jiān)控。按需對攝像頭進行旋轉(zhuǎn)、放大和縮小等操作。存量視頻錄像做的多條件檢索、播放，并對播放速度等進行控制，現(xiàn)場端和監(jiān)控端通過設(shè)備進行語音通話，視頻畫面的截圖抓取，自動截圖時間設(shè)置，自動截取畫面和主體識別。

視頻參數(shù)配置：終端接入視頻網(wǎng)絡(luò)后，自動配置信息。對視頻服務(wù)器的IP 地址、接收端IP 地址和無線撥號網(wǎng)絡(luò)通道等參數(shù)進行設(shè)置。對音頻、視頻和圖像的傳輸參數(shù)和存儲參數(shù)等進行設(shè)置。對終端的云臺通信參數(shù)、控制按鈕、鏡頭動作和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進行設(shè)置。

2.3 運營管理和監(jiān)測

2.3.1 設(shè)備遠程監(jiān)控

通過設(shè)備影子進行數(shù)據(jù)通信，采用微服務(wù)架構(gòu)，提供API 接口，通過MQTT 協(xié)議獲取和設(shè)置設(shè)備影子進行狀態(tài)同步，存儲設(shè)備狀態(tài)、應(yīng)用程序期望狀態(tài)等信息。

2.3.2 基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控

對云平臺等基礎(chǔ)設(shè)施的運行狀態(tài)、負載進行監(jiān)控和實時告警，為平臺穩(wěn)定運行提供保障。

2.3.3 網(wǎng)絡(luò)資源監(jiān)控

實現(xiàn)對通信網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控，包括網(wǎng)絡(luò)資源定義和監(jiān)測、基于業(yè)務(wù)特征的虛擬網(wǎng)映射、網(wǎng)絡(luò)集中配置和端到端的虛擬網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測等。

2.3.4 平臺組件監(jiān)控

實現(xiàn)對平臺服務(wù)組件及接口服務(wù)進行監(jiān)控，包括組件運行情況、接口調(diào)用情況等。

2.3.5 業(yè)務(wù)應(yīng)用調(diào)用分析

實現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用調(diào)用數(shù)據(jù)采集，主要包括全局跟蹤標識、跨度標識、關(guān)聯(lián)跨度、跨度名稱、時間戳和持續(xù)時長等，采用非侵入式采集方式，降低對應(yīng)用性能影響。

分析微服務(wù)依賴關(guān)系，實現(xiàn)調(diào)用跟蹤分析，如調(diào)用時長等。每次調(diào)用由多個跨度組成，通過查看跨度詳細信息，可以進一步了解調(diào)用的延時情況。

2.3.6 運行狀態(tài)分析

通過對各組件運行情況瓶頸的分析，實現(xiàn)對平臺性能優(yōu)化的決策建議；實現(xiàn)對平臺的故障及時發(fā)現(xiàn)、故障預(yù)測和智能定位。

2.3.7 容量規(guī)劃分析

實現(xiàn)對平臺資源使用情況的趨勢分析，并能根據(jù)實時運行情況進行資源伸縮，實現(xiàn)容量智能自動規(guī)劃。

3 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是大勢所趨，必須從電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用整體著眼，強化頂層框架設(shè)計，積極開展電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究。電力物聯(lián)網(wǎng)涉及電力生產(chǎn)和電力服務(wù)各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的融合，通過物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系實現(xiàn)跨部門、跨業(yè)務(wù)、跨組織的數(shù)據(jù)分析與能力共享。數(shù)據(jù)融合需要處理各類數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)抽取、關(guān)聯(lián)分析，涉及多個專業(yè)的電力資產(chǎn)全生命周期管理、營銷和配電協(xié)調(diào)管理等都需要不同來源數(shù)據(jù)的融合和能力共享，從而形成以數(shù)據(jù)為中心的企業(yè)信息化管理系統(tǒng)，改革傳統(tǒng)的以業(yè)務(wù)系統(tǒng)為中心的信息化建設(shè)思路，促進數(shù)據(jù)資源能力開放和共享，借助各組織單位和合作伙伴的積極參與，群策群力，確保各類業(yè)務(wù)場景成功落地，才能發(fā)揮電力物聯(lián)網(wǎng)和電力數(shù)據(jù)最大的價值。