1、引言

随着国民经济的快速发展和电力系统市场化改革的推进，现代电力系统面临着许多问题。 如建立电力公司与各终端之间的互动平台，提高配电网络的可靠性和安全性，提高分布式电源网络的兼容性。业内普遍认为，智能电网的发展是解决这些问题的必由之路。构建智能电网是一项需要分布的庞大而复杂的工程 第一步是建立先进的计量体系。在智能电网的建设中，电能表作为控制终端，具有数据测量和交互的功能，其可靠性、准确性和便利性对人们的日常生活具有重要意义。近年来，我国电力系统专注于智能电网的建设，但由于功能单一，传统电能表越来越难以满足现代智能电网的发展需求，如远程实时抄表、电力公司与电力用户互动困难等。新型基于无线通信技术的智能电表，不仅能够实现电能的监测和计费功能，而且可以使电力用户和电力公司进行双向通信，成为电力用户和电力公司之间的桥梁，更进一步促进我国智能电网的发展，智能电表的研究和设计对我国电力系统来说具有重要意义和实践价值。

Acrel-EIoT能源物联网云平台是一个基于安科瑞物联网数据中心的平台，建立了上下行数据标准，为互联网用户提供能源物联网数据服务。用户只需购买安科瑞物联网传感器、互感器等设备。安装后，他们可以使用手机扫描代码，获得所需的行业数据服务。

2.系统总体方案设计

能源物联网以能源供应、能源管理、设备管理、能源流动分析为主线，能源生产加工、分配、传输、消费、节能环节，结合人与物的互联，形成能源物联网生态系统的媒介，包括物联网硬件和能源参与者以数据流和业务流的形式与平台互动。

1）组网结构

Acrel-EIoT能源物联网云平台采用分层分布式结构，主要由感知层络层（通信管理终端）和平台层（能源物联网云平台）三部分组成。

感知层：连接到网络的各种传感器，包括多功能仪表、预付费电表、多回路仪表、物联网电表、物联网水表、蓄电池充电桩、汽车充电桩、路灯控制器等。

网络层：智能网关，收集感知层数据，规约转换和存储，将数据上传到能源物联网云平台。

平台层：包括应用服务器和数据服务器PC端或移动端实现应用。

2）平台架构

Acrel-EIoT能源物联网云平台的系统网络结构采用分层分布式结构，包括感知层、数据层、应用层、性能层和操作层。系统架构图如图所示。

传感器层包括我们的各种产品，是整个系统的底部，也是能源物联网云平台的基本要素，主要包括多功能仪表、预付费电表、多回路仪表、物联网电表、物联网水表、蓄电池充电桩、汽车充电桩、路灯控制器等设备。

中间数据处理平台主要完成数据处理、数据存储和数据交互。为了保证整个综合平台的数据处理能力，我们将实时数据、历史数据和业务数据存储在不同的数据库中，并提供各种接口，实现与第三方系统的数据交互。

上层应用层是指Acrel-EIoT能源物联网云平台，主要实现各种功能应用，平台根据能源流向分为能源供应、能源管理、设备管理和能耗分析四个部分，能源供应包括电力复制、智能运维子模块、能源管理包括安全电力、电力质量子模块、智能照明、预付费、充电桩模块、能耗分析包括能源管理和增值服务子模块。平台通过web和app该方法为用户提供人机交互界面，操作层的各种用户都可以通过这两种方式访问和操作平台。

3、平台功能

1）能源供应

① 电源集抄功能模块

随着信息网络技术的不断发展，各种规模、设备类型、数量包括网络设备室广泛分布在用户分支机构，由于缺乏规模系统相对称的监控系统，大量无人值守室物理运行环境、设备运行、人员活动和消防变化，包括可能的危急情况，不能及时发现和处理，也就很难被有效预见、防范和避免。因此，有必要在配电室内安装环境监测系统，实现配电室内环境的在线监测，确保配电室设备的稳定运行。

为了保证配电室的环境友好，显示各种监测数据，保证配电室的环境友好。在智能方面，实现供配电监控系统的遥控、遥控和遥控，对系统进行全面检测和统一管理；在数据资源管理方面，可显示或查询供配电室内设备的运行（包括历史和实时参数），并根据实际情况查询或打印日报、月报和年报，提高工作效率，节约人力资源。

② 智能运维功能模块

据统计，我国高供高计的工商用户数量已达200多万，规模巨大。然而，大多数日常运维工作相对传统，存在劳动力成本高、工作效率低、故障抢修时间长、风险防范薄弱等问题。国家电网公司和许多电力运维公司正在抢占这个巨大的市场，这是一个1000亿元的市场。

智能运维模块采用多功能电力仪表、无线通信、边缘计算网关和大数据分析技术，收集现场数据并存储在本地，然后定期将数据推送到云平台。该平台可以同时访问成千上万的用户变电站数据。平台收集的数据包括变电站的电气参数和环境数据，包括电流和电压功率、开关状态、变压器温度、环境温度和湿度、浸水、烟雾、视频、访问控制等信息异常发生10S内部通过短信和APP发出报警信号。平台通过手机APP将运维任务发送到指定人员的手机上，并通过GPS跟踪闭环运行维护执行过程，提高运行维护效率，立即发现运行缺陷陷。

2）能源管理

① 安全用电功能模块

根据应急管理部网站数据，2016~2018年因电气原因引起的火灾占总数的30%~约34%的火灾在2018年全国共接到报告.违反电气安装使用规定造成的火灾占总数的34万起.6%，电气火灾在重大火灾事故中所占比例较高。国务院、公安部消防局、省市自治区直辖市发布文件，推广智能用电的使用，从源头上防止电气火灾。目前，安全用电管理平台已广泛应用于九个小地方、三合一地方、养老福利院、医疗场所、学校、金融网点等拥挤场所。

通过2G/NB-IOT/4G采集现场数据，通过短信实时发现电气线路和电气设备（如电缆温度异常、过载、过压、欠压、漏电等）的安全风险APP及时预警推送和自动语音呼叫，有效防止电气火灾。系统可显示所有监测点的漏电电流等电气参数和电缆温度，支持检查记录和订单运行，提供安全风险分析报告，实时评估企业用电安全状态。

② 电能质量功能模块

电能质量问题越来越受到关注，已成为电力系统的研究热点之一。一方面，随着科学技术的发展，各种精密复杂电气设备的广泛应用，其中大部分对电能质量非常敏感；另一方面，电力系统规模的不断扩大和电力需求的快速增长导致电力质量非常不稳定。电能质量分析的主要目的是确定电能信号扰动的类型和范围，并有效调整和补偿相应的扰动源。因此，提高和提高电能质量的关键是及时、准确地获取各种扰动信号源的信息。

电能质量监测，包括三项不平衡度、谐波、功率因数，以矢量图的形式展示三相不平衡度。三项不平衡或功率因数过低时产生报警，触发APP、提醒手机短信、邮件、钉钉、语音等。

3）设备管理

① 智能照明功能模块

随着人们生活水平的不断提高，人们对工作和生活环境的要求越来越高，对照明系统的要求也越来越高。照明领域的能耗占总能耗的很大比例，节能、提高照明质量是当务之急。照明用电作为电力消耗的重要组成部分，约占电力消耗的10%。随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，照明用电将继续增加。

智能照明通过物联网技术不断监控安装在城市各地区照明电路的用电状态。平台可以通过监控照明线路的电流和电压来判断灯具的工作状态。平台可以通过手机监控、预警和报警、预警和报警信息APP推送、短信、语音呼叫、电子邮件、微信小程序、微信公众号、钉钉等，快速到达负责人，提醒操作人员接触器跳闸、电源故障等。

② 水电功能模块预付费

预付费水电功能可用于商业综合体、社区、办公楼、办公楼、酒店公寓、学校、工厂宿舍物流管理部门、连锁超市、大型物业分布式财务运营、在线支付、总部财务扎口等。目前，预付费水电已成功应用于上述场景，并已稳定运行多年。适用于物业公司对社区、办公室和商店租户的水电预付费管理，或学校对学生宿舍的电力预付费和电力安全控制系统。

③ 汽车/电瓶车收费操作功能模块

电动汽车已成为一种广泛使用的绿色能源交通工具。与此同时，电动自行车的数量越来越多，解决了人们短途旅行的问题。然而，与电动自行车相关的安全和火灾事故新闻并不少见。逐年增长，给社会带来巨大损失，成为人民生命财产安全的隐患。根据电动自行车火灾的危害和特点，各级政府部门发布文件，规范电动自行车火灾的停车和充电行为。汽车/电池车收费运行功能模块通过物联网技术不断收集和监控接入系统的充电桩站点和各种充电桩，预警充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等各种故障；用户通过微信小程序扫描二维码并付款后，系统发起充电请求，控制二维码对应的充电桩，完成电动汽车的充电过程。可选配充电桩WIFI模块或GPRS基于加密技术和密钥分发技术，模块接入互联网TCP/IP与云直接连接的数据交互协议。

该功能模块为汽车/电瓶车充电桩客户提供一揽子充电安全管理、资产管理和交易管理解决方案，解决充电、管理和收费问题。可应用于商业建筑、社区、学校、医院等场所设置的电动自行车充电场所的运营管理。

4）能源分析

<>① 能源管理功能模块

为了稳步推进双碳目标，在能源消费强度和消费总量的“双控”背景下，企业需要考虑如何应对能耗双控以保障正常生产。现有大部分企业依然采用电、水、气、冷、热等各种能源供应系统“单独规划、单独设计、独立运行”的模式。普遍存在计量检测到配备不足；计量设备计量精度不高、计量数据不准确；人工抄表可靠性低；难以有效监测和评估主要耗能设备的用能效率；缺少决策数据支持，对于节能评估无法提供可靠参考数据；缺乏有效的企业能效评估指标体系，能耗管理措施难以落地等情况。

能源管理模块采用自动化、信息化技术，实现从能源数据采集、过程监控、能源介质消耗分析、能耗管理等全过程的自动化、科学化管理，使能源管理、能源生产以及使用的全过程有机结合起来，运用先进的数据处理与分析技术，进行离线生产分析与管理，实现全厂能源系统的统一调度，优化能源介质平衡、有效利用能源，提高能源质量、降低能源消耗，达到节能降耗和提升整体能源管理水平的目的。

② 增值服务功能模块

工业组态

传统的工业自动化组态应用开发方式要求开发人员具备代码编写的能力、理解相关的开发框架的概念和使用方式，这种开发方式开发周期长、对开发人员要求非常高。同时，传统的工业自动化组态应用部署在工业现场，部署便捷性和可访问性都很低。

伴随着工业互联网的快速发展，应用需求往往更新迭代非常快，而设备厂商往往没有相关的工业组态软件开发背景，使得工业组态软件的开发和更新速度非常缓慢，往往无法满足快速业务增长的需要。同时，对于工业组态软件的访问不再止于工业现场，来自于工业现场外部的访问需求也在日益增长。

Acrel-EIoT能源物联网云平台中的工业组态模块解决了传统工业自动化组态应用的部署和可访问性低的问题，通过用户在开发工具中使用鼠标拖拽的方式调整组态画面元件的属性、位置、尺寸等，并内置丰富的组态元件库，使得用户无需代码的编写能力，无需工业自动化组态软件开发的技术背景，也可以方便的开发出工业组态界面，同时也支持数据展示、远程控制等功能。

3D可视化

3D可视化技术通过虚拟仿真实现多维度可视化，为客户提供数字化服务，助力企业能源经济双向管理，提升能源管理水平。可以实现的功能主要有：各区域信息实时同步；全局掌握各区域能源消耗情况；可视化监视设备运行状态；智能巡检，自动分析巡检路径上的设备运行、电能质量、电气安全、用能异常等情况，并记录巡检结果。

4、典型硬件

 

 

5、总结

本文提出的基于APP电表的能源数据服务平台实现了对现场APP电表的电气参数实时采集及监控,灵活地结合了当前APP电表的现场总线传输规范和网络传输方式,实现了真正意义上的双向数据通信,是智能电网发展的新方向,为电网安全运行提供了更可靠的支撑手段,同时,也为能耗控制提供了保证。