浅谈公路智慧能源监控管理平台系统设计与主要功能

【摘要】随着云南省高速公路建设的迅速发展，截止2017年底，云南省高速公路通车里程已达4837.5公里，庞大的高速公路网形成了、快捷的公路快速运输网络，可以降低运营车辆油耗，但同时，高速公路在自身运营过程中，众多的收费站、服务区、隧道、停车场、维护工区、充电站、食堂、宿舍区等配套设施，每年在运行过程中会消耗大量的电能，产生巨额的电费，高速公路运营管理单位已成为能源消耗大户。如何降低能耗、降低运营成本、在保持服务水平的基础上将“耗能大户”变成 “节能大户”，树立良好社会形象，为社会节能减排做贡献;降低高速公路运营管理单位能耗成本，为企业带来切实的经济效益，是目前高速公路运营能耗管理的一个思考发展方向。

关键词：高速公路；能源监控；节能减排；智能费控

1  引言

目前高速公路的能源监管属于粗放式的能源管理，由于能源消耗成本占总运营成本比例不大，对能源管理的重视程度不够.能源数据方面只有总的能耗数据(月缴费账单、年缴费账单)，缺乏各部分详细的能耗数据,无法根据具体的能耗制定有针对的节能措施，降低运营能耗成本。通过对智慧能源监控管理平台系统设计与研究，实现高速公路用能设施的能源信息釆 集、能耗分析、异常监控和智能费控等能源管控业务，实现高速公路运营在保障安全用电的基础上实现节约用电，降低运营成本，实现效益创收。

2  公路智慧能源监控管理平台主要功能

公路智慧能源监控管理平台主要由后端服务平台和前端用户交付平台组成，平台后端包含了可视化数据服务、数据釆集 Adapter实时接收处理、数据清洗稽核持久化、第三方系统集成接口，平台前端通过可视化技术，提供直观的数据交付效果，让非技术人员能够清晰明了的读懂能耗数据。

2.1  后端服务平台主要功能如下

(1) 数据釆集Adapter接收处理服务，使用MultiProcess和 NMQT技术提供皴据接收服务,Multi Process可同时为不同类型的数据采集Adapter提供分布式接收及处理服务，保障了服务的高可用性和可扩展性，通过NMQT实时通信技术，解决了传统实时通信技术(比如:UDP、Socket)准确性低、资源占用大等缺点。

(2) 数据清洗稽核持久化服务，基于PostgreSql数据库对象存储、表继承、时序数据结构等多方优点,使用JSON对象进行数据存储，解决传统关系型数据库,数据存储量大、CRUD效率低下等缺点，能够支持T级数据的秒级CRUD。

(3) 第三方系统集成接口服务,系统间的接口实现技术选用 Web技术和支持HTTP标准的消息队列技术，接口釆用统一技术 实现和标准的数据类型，系统接口、业务流程应具备前瞻性，充 分考虑到将来的业务扩展，能够比较容易被重用和扩展。

2.2  前端用户交付平台主要功能如下

(1)  能耗全局视图，通过图表的形式展示能耗总体情况、接入到系统的设备运行情况、监控指标点实时数据、各个区域负荷多维度查询对比可视化。

(2)  监测点实时数据视图，实时查看用能设备运行状态，各监测点相应负荷、电量、示数、电压、电流、功率因数、需量等指标数理，并提供对各个监测指标使用曲线、图标等方式进行可视化展示。

(3)  能耗纳管视图，根据国家能耗标准，将不同类型的用能数据转换成标准能耗数据进行统一管理,通过系统实时釆集和第三方系统集成，掌握不同类型的用能数据，并提供统计分析报，能够有效的实现对各种能源系统的分布式监控和集中纳管。

(4)  数据分析报表，各监测点数据(比如：分路用能数据、电量统计数据、负荷分析数据、分时电量数据、线路用电损耗数据、报装数据)支持日、月、年时间和设备类型、设备指标多维度查询图表展示以及报表导出打印，为节能管理提供技术支撑和数据支撑。

(5)  经营分析视图，将平台釆集到的能耗数据和第三方系统集成的能耗数据,进行大数据分析统计(比如:分项能耗数据、能耗排名数据、能耗评价数据、能耗成本数据)，根据管理机构需要提供多种维度的统计图表并支持导出打印；为节能管理提供技术支撑和数据支撑。

(6) 异常监控视图，能够监测各指标的电压异常、电流异常、 负荷超载、功率因数异常、温度异常等告警信息,并进行可视化展示;能够对用能设备进行存活监测、运行状态监测并根据相应算法提供设备预计机制。

3  公路智慧能源监控管理平台实现

如图1平台基于Task分布式集群架构，该设计基于松耦合的方式，满足服务管理平台的可管理性、便捷性、可扩展性、安全性的要求。架构模式方面，釆用先进的、成熟的、可扩展的、组件式的多层云架构模式，并结合大数据、微服务等技术，共同构成能源监控管理平台总体架构。

数据釆集Adapter使用主从服务实现，主要实现网络监测、监听地址、数据自检、数据自检心跳。首先由主服务进行网络环境监测，如果网络不正常，则每隔周期进行循环监测，网络正常后，进入釆集地址监听，如果地址不正确,则每隔周期进行循环监听，地址正确后，启动数据自动检测服务，自动进行数据更新检测，同时有主服务进行自检服务心跳检测，如果心跳消失，则从新进入初始化环节,启动新的监测服务。

数据采集Adapter获取到数据后，进行数据类型检查，类型不正确，则重新获取，类型正确后进行数据校验,校验不通过，数据抛弃,校验通过，交由数据解析服务进行数据处理，同时发布一个数据解析完成主题,NMQT服务监听到数据解析完成后，同时进行三项操作:①发布数据持久化主题进行数据持久化操作和备份操作，②日志存储操作，③发布客户端渲染主题,将数据发送到客户端进行数据渲染；客户端渲染结束后需要关闭Web- Socket 套接字和连接会话。

4 安科瑞能耗监测平台

4.1 平台架构

4.2 平台主要功能

4.3 设备配置

5  结语

建立基于智慧能源监控管理平台的开发路线，以平台需求分析和分布式系统设计要求为基础,实现公路行业的能耗管理，能耗数据实时监测与用电异常报警与自动化运维,对能耗数据进行挖掘,为节能减排、企业降本增效提供科学化的决策支持。平台可对路段范围内所有能耗情况进行监控及管理，根据分路测点情况对每个用电回路的能耗数据进行整理，实现用能情况的实时监测与分析，实现用能的统一管理和监控,为实现能源考核、用能监测等建立能源管理体系提供依据,提升整体管理水平。在平台运行过程中，通过对监测数据的能耗分析,找到更多设备用能管理薄弱环节,通过节能改造、管理优化等措施的实施，进一步降低用户成本，提升用户效能，降低运营成本。

[1]徐晓耘，左松林,倪妍妍.基于微服务架构的电力营销信息系统研究[J].信息技术,2019(2):160-166.

[2]李贵文，冯兴林，公路智慧能源监控管理平台系统设计分析

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11版