泛在電力物聯網架構形式分析

2019-03-26 15:17:18 大云網　點擊量：評論 (0)

國家電網公司在2019年3月7日發布了泛在電力物聯網建設大綱，對于電力物聯網的建設和發展進行了工作部署。根據文件內容，通過三年攻堅，到20

國家電網公司在2019年3月7日發布了泛在電力物聯網建設大綱，對于電力物聯網的建設和發展進行了工作部署。根據文件內容，通過三年攻堅，到2021年初步建成泛在電力物聯網；通過三年提升，到2024年建成泛在電力物聯網。本文以大綱中提供的信息來分析泛在電力物聯網的架構形式。、

（來源：愛能界 ID:en_nergy 作者：朱祺）

泛在電力物聯網的架構形式同其他形式的物聯網系統一樣，分為4層，分別為：感知層、網絡層、平臺層和應用層，因為平臺層為整個物聯網系統的核心，所以通常來說，以平臺層為界限，往上至應用層的方向稱為北向，往下至感知層的方向為南向，而平臺層又會被稱為中臺。

感知層

感知層是物聯網系統4層的最底層，也是北向上層結構的基礎。其主要的功能為負責信息采集和信號處理。通過感知識別技術，讓物與物通過網絡連接，這是物聯網區別于其他網絡的最獨特的部分。

感知層目前面臨的最大的困難是現場設備終端種類眾多，造成終端的操作系統不統一，而終端提供的數據和信息在到達平臺層之前需要經過網關來進行區域信息的整合和邊緣計算處理。沒有一個統一的終端設備操作系統對于數據的清洗、加密、編碼、解碼和權限控制等必須的處理手段都會造成影響。

從國家電網的大綱中可以明確看到，對于感知層的幾個要求首先是“實現終端標準化統一接入”這個標準化主要指的就是操作系統的標準化。物聯網操作系統和一般的操作系統不同的地方在于需要滿足輕量級、低功耗，快速啟動等特性，支持多傳感協同，同時支持多架構處理器，有統一的應用開發平臺，支持長短距連接，實現全連接覆蓋。

其次為“通信、計算等資源共享”，物聯網終端數據的種類包括結構化數據和半結構化數據，又以半結構化的數據為主，如JASON格式、XML格式等，由于需要保證傳輸安全和區分不同設備的原因，這些呈現為文件形式的數據在北向傳輸至平臺層后，平臺層需要有一個解碼過程來讀取數據內容，而平臺層南向將控制信息下發到終端時，需要將數據文件編碼成機器語言。因此編碼和解碼的規范將會成為通信、計算等資源能否共享的關鍵。

最后大綱的要求為“在源端實現數據融通和邊緣智能。”，由于泛在電力物聯網的終端設備數量極其龐大，數據即呈現強時序的特性也有時空的屬性，因此如果計算都在平臺層進行處理，會對服務器集群產生極大的壓力，利用邊緣計算在網關處理一些區域化的計算任務是減輕平臺層服務器集群計算壓力的很好手段，在感知層就完成了部分數據和信息的整合處理。

網絡層

網絡層的作用為通過現有的互聯網、移動通信網、衛星通信網等基礎網絡設施，對來自感知層的信息進行接入和傳輸。在物聯網系統中網絡層接駁感知層和平臺層，具有強大的紐帶作用。

大綱內并未提及網絡層的具體要求，因為網絡層不管是哪種通訊協議，都有很明確的規范，在傳輸方式上，有線無線共有十幾種，有線的包括最常用的RS485、PLC（電力載波通信）等，無線的包括ZIGBEE、LORA、NB-IOT和LTE等，在泛在物聯網中都有可能用到，具體用何種形式的傳輸方式需要根據設備與平臺或者網關的距離、功能、對功耗的要求等來進行選擇。但是從大綱附件的課題中可以發現，PLC（電力載波通信）是泛在電力物聯網中研究的重點，其工作方式是以高頻將信息和數據通過電流進行傳輸。在物聯網傳輸協議上，MQTT協議和COAP協議已經成為了公認的物聯網通訊協議，有明確的規范可以遵循。

平臺層

從平臺層的要求來看，國家電網對于泛在電力物聯網平臺的未來規劃會和目前大型的互聯網公司一樣采用大中臺。在服務器集群或者數據中心的環境下，平臺層的作用為將網絡內海量的信息資源通過計算力整合成一個可互聯互通的大型網絡，解決數據存儲、檢索、使用、挖掘和安全隱私保護等問題。平臺層位于感知層和網絡層之上，處于應用層之下，是物聯網的核心。通常把物聯網應用冠以“智慧”的名稱，其中的智慧就來自于這一層。

應用層

泛在電力物聯網架構形式分析

應用層是物聯網系統的用戶接口，位于架構的最頂端，通過分析處理后的數據為用戶提供豐富的特定服務。應用層接收平臺層傳來的信息，并對信息進行處理和決策，再通過平臺層和網絡層南向發送信息以控制感知層的設備終端。應用層可以是以網站的形式存在，也包括APP、公眾號、小程序等方式，只要涉及到人機互動的都可以歸入應用層的范圍。

根據大綱對于應用層的對象劃分，分為面向內部對象的業務和外部對象的業務，特別對于外部對象的業務，又細分為很多產品，不同的產品實現不同的功能，其實對于應用層的要求已經非常明確，就是“依托企業中臺，共享平臺服務能力，支撐各類應用快速構建”。只有做到一個大中臺，才能達到所有業務所需要的下游數據信息來自同一個平臺，才能支撐快速構建應用的需要。

根據泛在電力物聯網建設大綱，分析下4層結構的特點和要求可以發現，平臺層建設為統一的大中臺的速度直接關系著泛在電力物聯網的建設成果。因為感知層包括操作系統、硬件和網關的選擇和統一可以和平臺層的建設同時進行，并且由于感知層的終端會通過網關進行初步整合所以感知層的建設是并行式的，而平臺層的建設即使采用分區域的并行建設方式也無法像感知層分得那么細，而最上層應用層的業務產品和功能能否做到大綱提出的要求也完全取決于平臺對于數據的整合能力，所以對于泛在電力物聯網的建設過程需要特別關注平臺層的建設進度。