中油中泰燃氣 張茂林
易聯(lián)云 張?？?徐海洋/蔡凡凡
來源：《環(huán)球表計》2019年9月刊
1 概述
近年來，燃氣企業(yè)為了提高管網(wǎng)安全運行管理水平，都逐步建立了 SCADA系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）、GIS系統(tǒng)（地理信息系統(tǒng)）、視頻監(jiān)控等各類信息化系統(tǒng)，并取得了一定的效果。但是，各個系統(tǒng)往往在不同時間由不同廠商分別構(gòu)建，系統(tǒng)之間相對獨立，流程彼此割裂，不利于對異常、事故、作業(yè)等管理過程進行閉環(huán)的跟蹤和管理；數(shù)據(jù)無法相互拉通，缺乏數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯集、處理、展示、分析、預(yù)警等，缺乏數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析，缺乏智能決策支持,不能有效利用積累的業(yè)務(wù)知識和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),挖掘其中蘊含的規(guī)律和模式,為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)提供輔助決策支持，無法發(fā)揮海量設(shè)備數(shù)據(jù)價值。
為了進一步提高燃氣企業(yè)管網(wǎng)安全運行管理水平，通過大數(shù)據(jù)和人工智能拉通數(shù)據(jù)從而進行數(shù)據(jù)價值創(chuàng)新，以管網(wǎng)設(shè)備運行效率提升、供氣安全增強、氣源調(diào)度科學(xué)、購銷差率降低為驅(qū)動，建立數(shù)據(jù)共融、價值先導(dǎo)的生產(chǎn)運行調(diào)度綜合物聯(lián)平臺勢在必行。
2 ESLink-IoT物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺
為建設(shè)生產(chǎn)運行調(diào)度綜合物聯(lián)平臺，首先需要一個高性能、強安全、泛連接的IoT物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺，該平臺實現(xiàn)通過系統(tǒng)和設(shè)備連接，實現(xiàn)對所有門站、場站、管線、設(shè)備、燃氣表、流量計、車輛、員工的廣泛連接，從而獲取燃氣企業(yè)生產(chǎn)運行調(diào)度所有相關(guān)數(shù)據(jù)，在進行數(shù)據(jù)的清洗、處理、存儲后，提供統(tǒng)一報警、統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務(wù)。該平臺采用分層結(jié)構(gòu)、組件化、面向服務(wù)的 SOA軟件技術(shù)架構(gòu)設(shè)計，把各種不同平臺、不同方案建立的異構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)，數(shù)據(jù)源實現(xiàn)無縫集成管理，使它們像一個整體一樣進行業(yè)務(wù)處理和信息共享。
2.1 ESLink-IoT物聯(lián)網(wǎng)平臺技術(shù)架構(gòu)
ESLink-IoT物聯(lián)網(wǎng)平臺分為設(shè)備連接平臺、設(shè)備管理平臺、服務(wù)使能平臺、應(yīng)用使能平臺：
● CMP設(shè)備連接平臺：設(shè)備連接平臺提供了一種可擴展的端到端物聯(lián)網(wǎng)框架，它為萬物互聯(lián)的龐大物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計。該平臺包括一種支持REST的服務(wù)器功能，可用于服務(wù)、分析和數(shù)據(jù)管理，支持由Apache Zookeeper協(xié)調(diào)的節(jié)點集群部署方式，管理無限數(shù)量的連接設(shè)備。設(shè)備連接平臺的終端SDK支持Java、C++和C開發(fā)，負責(zé)處理客戶機/服務(wù)器通信、驗證、加密、持久性和數(shù)據(jù)編排。SDK包括針對特定服務(wù)器、支持GUI的模式，這些模式可轉(zhuǎn)換成物聯(lián)網(wǎng)物件綁定，模式治理語義，并抽象一組迥異設(shè)備的功能。基于MQTT協(xié)議進行二次封裝，為物聯(lián)網(wǎng)終端提供嵌入式SDK，為物聯(lián)網(wǎng)終端提供安全可靠的通信鏈路，保障設(shè)備與IOT平臺的安全通信；
● DMP設(shè)備管理平臺：為物聯(lián)網(wǎng)終端提供設(shè)備臺賬、狀態(tài)監(jiān)控、遠程控制、設(shè)置調(diào)整、軟件升級、系統(tǒng)升級、故障排查等功能
● SEP 服務(wù)使能平臺：為應(yīng)用使能平臺及設(shè)備管理平臺提供消息隊列、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、流式計算、規(guī)則引擎等服務(wù)中間件。
● AEP應(yīng)用使能平臺：通過對行業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)抽象、行業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)警報規(guī)則抽象，提供多種監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)相關(guān)的API，結(jié)合web GIS平臺，消息隊列中間件等為智慧燃氣應(yīng)用賦能。
● AP應(yīng)用平臺：通過應(yīng)用使能平臺提供的行業(yè)數(shù)據(jù)抽象，結(jié)合具體的行業(yè)業(yè)務(wù)特性，開發(fā)具體的行業(yè)應(yīng)用功能。
ESLink-IoT平臺架構(gòu)關(guān)系：
ESLink-IoT平臺通過CMP設(shè)備連接平臺為物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備提供安全可靠的通信鏈路，CMP設(shè)備連接平臺通過SEP服務(wù)使能平臺的消息隊列服務(wù)及數(shù)據(jù)庫服務(wù)存儲物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，DMP設(shè)備管理平臺管理物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備的臺賬信息及設(shè)備狀態(tài)信息，同時通過SEP服務(wù)使能平臺的消息隊列服務(wù)和CMP設(shè)備連接平臺完成設(shè)備的下行遠程控制，DMP設(shè)備管理平臺同時為AP應(yīng)用平臺提供設(shè)備管理相關(guān)數(shù)據(jù)接口，APE應(yīng)用使能平臺通過物聯(lián)網(wǎng)終端采集的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，對行業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行業(yè)務(wù)抽象，提供多種監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)相關(guān)的API，結(jié)合SEP服務(wù)使能平臺提供的各種服務(wù)組件如web GIS平臺、消息隊列中間件等為智慧燃氣、智慧水務(wù)等行業(yè)應(yīng)用賦能，AP應(yīng)用平臺通過APE應(yīng)用使能平臺提供的各類行業(yè)數(shù)據(jù)接口，結(jié)合具體的行業(yè)業(yè)務(wù)特性，開發(fā)具體的行業(yè)應(yīng)用功能。
ESLink-IoT各平臺功能如下：
● CMP：數(shù)據(jù)模型配置、控制模型配置、數(shù)據(jù)存儲配置、終端群組配置、話題訂閱配置、事件群組配置、權(quán)限驗證配置、SDK管理、REST API管理
● DMP：設(shè)備臺賬管理、設(shè)備配置管理、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備固件更新、設(shè)備遠程控制、設(shè)備定時喚醒、設(shè)備位置定位、設(shè)備SIM卡管理
● AEP：行業(yè)應(yīng)用開發(fā)管理、監(jiān)測業(yè)務(wù)API管理、監(jiān)測業(yè)務(wù)抽象、警報規(guī)則抽象
2.1 ESLink-IoT物聯(lián)網(wǎng)平臺特點
ESLink-IoT平臺作為企業(yè)的所有物聯(lián)設(shè)備采集數(shù)據(jù)的歸口平臺，將所有的采集數(shù)據(jù)統(tǒng)一進行管理和有序清理，幫助企業(yè)把控所有的物聯(lián)設(shè)備相關(guān)信息，運行狀況。為業(yè)務(wù)平臺提供采集數(shù)據(jù)支持。
（1）協(xié)議制定
業(yè)務(wù)層協(xié)同制定設(shè)備儀器的通訊流程，制定統(tǒng)一的設(shè)備下行控制接口，實現(xiàn)業(yè)務(wù)層的采集、上傳、下行控制業(yè)務(wù)邏輯統(tǒng)一。實現(xiàn)“混裝互聯(lián)”、“在線統(tǒng)一”。
（2）連接管理
平臺需采用加密通信協(xié)議保證物聯(lián)網(wǎng)采集設(shè)備和平臺間的通信安全
（3）數(shù)據(jù)采集
平臺需要定義統(tǒng)一的設(shè)備采集數(shù)據(jù)存儲標準，針對不同表具、不同協(xié)議和不同網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集及存儲
（4）物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備群組配置
配置需支持按照一定的功能或?qū)傩詫ξ锫?lián)網(wǎng)設(shè)備進行群組配置，平臺可根據(jù)設(shè)備群組進行批量操作
（5）事件群組配置
平臺需支持將群組內(nèi)某一設(shè)備終端實時生成的事件發(fā)送到同一群組的其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上，用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備聯(lián)動處理
（6）話題訂閱配置
平臺需支持基于MQTT協(xié)議的話題發(fā)布配置，設(shè)備終端可配置訂閱一個或多個話題
（7）數(shù)據(jù)緩存配置
平臺需支持多種數(shù)據(jù)緩存框架及緩存策略，用戶可以按照實際情況進行配置
（8）數(shù)據(jù)模型配置
平臺需支持自定義物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集模型及設(shè)備控制指令模型，平臺根據(jù)數(shù)據(jù)模型完成設(shè)備數(shù)據(jù)通信過程中的編解碼操作
（9）數(shù)據(jù)接口
平臺需提供與綜合指揮調(diào)度系統(tǒng)、GIS 系統(tǒng)、營收系統(tǒng)、工單系統(tǒng)、客服系統(tǒng)等數(shù)據(jù)交互的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接口。
（10）表務(wù)管理
平臺實現(xiàn)設(shè)備的參數(shù)、邏輯關(guān)系等核心數(shù)據(jù)的錄入、分類、添加、刪除、修改。實現(xiàn)參數(shù)查詢、設(shè)置、點抄等指令操作以及集中器、RTU、用戶、流量計、壓力計等分層管理，便于查詢和操作。
3 燃氣生產(chǎn)運行調(diào)度綜合物聯(lián)平臺
基于ESLink-IoT物聯(lián)網(wǎng)平臺，可把燃氣企業(yè)生產(chǎn)運行所有數(shù)據(jù)采集上來，通過大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，進行數(shù)據(jù)價值挖掘，實現(xiàn)遠程實時監(jiān)視、過程控制、工藝運行模擬、運行異常智能預(yù)警、應(yīng)急指揮與調(diào)度，通過對生產(chǎn)現(xiàn)場的各類運行數(shù)據(jù)的分析和數(shù)據(jù)挖掘進行優(yōu)化決策。通過燃氣購銷差的年月日、同比環(huán)比分析、用戶行為分析、表具運行狀態(tài)分析，可有效發(fā)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)運行存在的問題，如非法用氣行為、流量計大馬拉小車行為，從而降低購銷差，提供企業(yè)效益。通過構(gòu)建生產(chǎn)運行調(diào)度綜合管理平臺，能從全局的高度了解事故情況、減少調(diào)度命令流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，能有效提高應(yīng)急處置效率，提升安全處置水平。
3.1 燃氣一張圖
“智慧燃氣一張圖”是整合燃氣公司現(xiàn)有或正在建設(shè)的GIS、SCADA、遠傳表、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)，透過GPRS RTU實時采集場站運行數(shù)據(jù)，通過GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)實時獲取車輛信息，搭建燃氣公司生產(chǎn)運行調(diào)度綜合管理平臺，打造燃氣公司綜合智能調(diào)度中心，形成燃氣公司統(tǒng)一的生產(chǎn)調(diào)度指揮平臺，實現(xiàn)管網(wǎng)高效運行、降低輸差，最終實現(xiàn)智慧燃氣。
● 動態(tài)監(jiān)控：管網(wǎng)靜態(tài)信息、巡線動態(tài)信息、門站/場站動態(tài)信息、管網(wǎng)運行壓力信息、工商戶大表遠程監(jiān)控、民用物聯(lián)表監(jiān)控、車輛信息、視頻信息
● 購銷差管理：從購、存、輸、銷全環(huán)節(jié)，綜合考慮自用氣、放散氣等因素，對購銷差進行科學(xué)建模與計算，以便對自身購銷差管理水平有客觀認識，并對購銷差治理進行有效指導(dǎo)。
● 氣量調(diào)度管理：根據(jù)上游上報氣量、下游上報氣量、當(dāng)前氣量使用情況、歷史氣量使用情況等，進行氣量綜合調(diào)度，確保整體用氣安全。
● 報警統(tǒng)一管理：各種設(shè)備實施報警統(tǒng)一進行可視化管理，全局掌握管網(wǎng)運行異常。
● 應(yīng)急處置：對各種報警、異常進行快速應(yīng)急處置。
● 分析、預(yù)測：對用量、購銷差等進行分析，以便發(fā)現(xiàn)問題；對用量、購銷差等進行預(yù)測，以便指導(dǎo)后續(xù)生產(chǎn)管理。
3.2 調(diào)度中心
調(diào)度中心提供：管網(wǎng)設(shè)備統(tǒng)一監(jiān)控展示、報警、應(yīng)急處置、分析、預(yù)測、實時輸差、氣源調(diào)度等功能。
通過用戶自定義報警方案，編輯報警規(guī)則列表，管理報警方案作用對象，后臺報警服務(wù)通過報警方案生成報警事件。
報警方案配置
3.3 分析預(yù)測
購氣量分析
氣量預(yù)測
4 結(jié)語
新型燃氣生產(chǎn)運行調(diào)度綜合物聯(lián)平臺以企業(yè)現(xiàn)有信息系統(tǒng)（如GIS、SCADA）為數(shù)據(jù)源，解決現(xiàn)有各異構(gòu)系統(tǒng)普存在的業(yè)務(wù)離散、信息孤島、數(shù)據(jù)沉睡的問題，通過物聯(lián)網(wǎng)平臺連通各異構(gòu)系統(tǒng)和設(shè)備，通過大數(shù)據(jù)和人工智能拉通數(shù)據(jù)從而進行數(shù)據(jù)價值創(chuàng)新，以管網(wǎng)設(shè)備運行效率提升、供氣安全增強、氣源調(diào)度科學(xué)、購銷差率降低為驅(qū)動，建立數(shù)據(jù)共融、價值先導(dǎo)的生產(chǎn)運行調(diào)度綜合物聯(lián)平臺，從而打造燃氣生產(chǎn)、運行、調(diào)度全流程、可視化、智能化管理體系。
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