【摘要】隨著云南省高速公路建設(shè)的迅速發(fā)展，截止2017年底，云南省高速公路通車(chē)?yán)锍桃堰_(dá)4837.5公里，龐大的高速公路網(wǎng)形成了、快捷的公路快速運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，可以降低運(yùn)營(yíng)車(chē)輛油耗，但同時(shí)，高速公路在自身運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，眾多的收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)、隧道、停車(chē)場(chǎng)、維護(hù)工區(qū)、充電站、食堂、宿舍區(qū)等配套設(shè)施，每年在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)消耗大量的電能，產(chǎn)生巨額的電費(fèi)，高速公路運(yùn)營(yíng)管理單位已成為能源消耗大戶(hù)。如何降低能耗、降低運(yùn)營(yíng)成本、在保持服務(wù)水平的基礎(chǔ)上將“耗能大戶(hù)”變成 “節(jié)能大戶(hù)”，樹(shù)立良好社會(huì)形象，為社會(huì)節(jié)能減排做貢獻(xiàn);降低高速公路運(yùn)營(yíng)管理單位能耗成本，為企業(yè)帶來(lái)切實(shí)的經(jīng)濟(jì)效益，是目前高速公路運(yùn)營(yíng)能耗管理的一個(gè)思考發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：高速公路；能源監(jiān)控；節(jié)能減排；智能費(fèi)控

1  引言

目前高速公路的能源監(jiān)管屬于粗放式的能源管理，由于能源消耗成本占總運(yùn)營(yíng)成本比例不大，對(duì)能源管理的重視程度不夠.能源數(shù)據(jù)方面只有總的能耗數(shù)據(jù)(月繳費(fèi)賬單、年繳費(fèi)賬單)，缺乏各部分詳細(xì)的能耗數(shù)據(jù),無(wú)法根據(jù)具體的能耗制定有針對(duì)的節(jié)能措施，降低運(yùn)營(yíng)能耗成本。通過(guò)對(duì)智慧能源監(jiān)控管理平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究，實(shí)現(xiàn)高速公路用能設(shè)施的能源信息釆 集、能耗分析、異常監(jiān)控和智能費(fèi)控等能源管控業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)高速公路運(yùn)營(yíng)在保障安全用電的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)節(jié)約用電，降低運(yùn)營(yíng)成本，實(shí)現(xiàn)效益創(chuàng)收。

2  公路智慧能源監(jiān)控管理平臺(tái)主要功能

公路智慧能源監(jiān)控管理平臺(tái)主要由后端服務(wù)平臺(tái)和前端用戶(hù)交付平臺(tái)組成，平臺(tái)后端包含了可視化數(shù)據(jù)服務(wù)、數(shù)據(jù)釆集 Adapter實(shí)時(shí)接收處理、數(shù)據(jù)清洗稽核持久化、第三方系統(tǒng)集成接口，平臺(tái)前端通過(guò)可視化技術(shù)，提供直觀的數(shù)據(jù)交付效果，讓非技術(shù)人員能夠清晰明了的讀懂能耗數(shù)據(jù)。

2.1  后端服務(wù)平臺(tái)主要功能如下

(1) 數(shù)據(jù)釆集Adapter接收處理服務(wù)，使用MultiProcess和 NMQT技術(shù)提供皴據(jù)接收服務(wù),Multi Process可同時(shí)為不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)采集Adapter提供分布式接收及處理服務(wù)，保障了服務(wù)的高可用性和可擴(kuò)展性，通過(guò)NMQT實(shí)時(shí)通信技術(shù)，解決了傳統(tǒng)實(shí)時(shí)通信技術(shù)(比如:UDP、Socket)準(zhǔn)確性低、資源占用大等缺點(diǎn)。

(2) 數(shù)據(jù)清洗稽核持久化服務(wù)，基于PostgreSql數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象存儲(chǔ)、表繼承、時(shí)序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等多方優(yōu)點(diǎn),使用JSON對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，解決傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù),數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、CRUD效率低下等缺點(diǎn)，能夠支持T級(jí)數(shù)據(jù)的秒級(jí)CRUD。

(3) 第三方系統(tǒng)集成接口服務(wù),系統(tǒng)間的接口實(shí)現(xiàn)技術(shù)選用 Web技術(shù)和支持HTTP標(biāo)準(zhǔn)的消息隊(duì)列技術(shù)，接口釆用統(tǒng)一技術(shù) 實(shí)現(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，系統(tǒng)接口、業(yè)務(wù)流程應(yīng)具備前瞻性，充 分考慮到將來(lái)的業(yè)務(wù)擴(kuò)展，能夠比較容易被重用和擴(kuò)展。

2.2  前端用戶(hù)交付平臺(tái)主要功能如下

(1)  能耗全局視圖，通過(guò)圖表的形式展示能耗總體情況、接入到系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行情況、監(jiān)控指標(biāo)點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、各個(gè)區(qū)域負(fù)荷多維度查詢(xún)對(duì)比可視化。

(2)  監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)視圖，實(shí)時(shí)查看用能設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)相應(yīng)負(fù)荷、電量、示數(shù)、電壓、電流、功率因數(shù)、需量等指標(biāo)數(shù)理，并提供對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)指標(biāo)使用曲線(xiàn)、圖標(biāo)等方式進(jìn)行可視化展示。

(3)  能耗納管視圖，根據(jù)國(guó)家能耗標(biāo)準(zhǔn)，將不同類(lèi)型的用能數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理,通過(guò)系統(tǒng)實(shí)時(shí)釆集和第三方系統(tǒng)集成，掌握不同類(lèi)型的用能數(shù)據(jù)，并提供統(tǒng)計(jì)分析報(bào)，能夠有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)各種能源系統(tǒng)的分布式監(jiān)控和集中納管。

(4)  數(shù)據(jù)分析報(bào)表，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)(比如：分路用能數(shù)據(jù)、電量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、負(fù)荷分析數(shù)據(jù)、分時(shí)電量數(shù)據(jù)、線(xiàn)路用電損耗數(shù)據(jù)、報(bào)裝數(shù)據(jù))支持日、月、年時(shí)間和設(shè)備類(lèi)型、設(shè)備指標(biāo)多維度查詢(xún)圖表展示以及報(bào)表導(dǎo)出打印，為節(jié)能管理提供技術(shù)支撐和數(shù)據(jù)支撐。

(5)  經(jīng)營(yíng)分析視圖，將平臺(tái)釆集到的能耗數(shù)據(jù)和第三方系統(tǒng)集成的能耗數(shù)據(jù),進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)(比如:分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)、能耗排名數(shù)據(jù)、能耗評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)、能耗成本數(shù)據(jù))，根據(jù)管理機(jī)構(gòu)需要提供多種維度的統(tǒng)計(jì)圖表并支持導(dǎo)出打?。粸楣?jié)能管理提供技術(shù)支撐和數(shù)據(jù)支撐。

(6) 異常監(jiān)控視圖，能夠監(jiān)測(cè)各指標(biāo)的電壓異常、電流異常、 負(fù)荷超載、功率因數(shù)異常、溫度異常等告警信息,并進(jìn)行可視化展示;能夠?qū)τ媚茉O(shè)備進(jìn)行存活監(jiān)測(cè)、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)并根據(jù)相應(yīng)算法提供設(shè)備預(yù)計(jì)機(jī)制。

3  公路智慧能源監(jiān)控管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

如圖1平臺(tái)基于Task分布式集群架構(gòu)，該設(shè)計(jì)基于松耦合的方式，滿(mǎn)足服務(wù)管理平臺(tái)的可管理性、便捷性、可擴(kuò)展性、安全性的要求。架構(gòu)模式方面，釆用先進(jìn)的、成熟的、可擴(kuò)展的、組件式的多層云架構(gòu)模式，并結(jié)合大數(shù)據(jù)、微服務(wù)等技術(shù)，共同構(gòu)成能源監(jiān)控管理平臺(tái)總體架構(gòu)。

數(shù)據(jù)釆集Adapter使用主從服務(wù)實(shí)現(xiàn)，主要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)、監(jiān)聽(tīng)地址、數(shù)據(jù)自檢、數(shù)據(jù)自檢心跳。首先由主服務(wù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)環(huán)境監(jiān)測(cè)，如果網(wǎng)絡(luò)不正常，則每隔周期進(jìn)行循環(huán)監(jiān)測(cè)，網(wǎng)絡(luò)正常后，進(jìn)入釆集地址監(jiān)聽(tīng)，如果地址不正確,則每隔周期進(jìn)行循環(huán)監(jiān)聽(tīng)，地址正確后，啟動(dòng)數(shù)據(jù)自動(dòng)檢測(cè)服務(wù)，自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新檢測(cè)，同時(shí)有主服務(wù)進(jìn)行自檢服務(wù)心跳檢測(cè)，如果心跳消失，則從新進(jìn)入初始化環(huán)節(jié),啟動(dòng)新的監(jiān)測(cè)服務(wù)。

數(shù)據(jù)采集Adapter獲取到數(shù)據(jù)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)類(lèi)型檢查，類(lèi)型不正確，則重新獲取，類(lèi)型正確后進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn),校驗(yàn)不通過(guò)，數(shù)據(jù)拋棄,校驗(yàn)通過(guò)，交由數(shù)據(jù)解析服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時(shí)發(fā)布一個(gè)數(shù)據(jù)解析完成主題,NMQT服務(wù)監(jiān)聽(tīng)到數(shù)據(jù)解析完成后，同時(shí)進(jìn)行三項(xiàng)操作:①發(fā)布數(shù)據(jù)持久化主題進(jìn)行數(shù)據(jù)持久化操作和備份操作，②日志存儲(chǔ)操作，③發(fā)布客戶(hù)端渲染主題,將數(shù)據(jù)發(fā)送到客戶(hù)端進(jìn)行數(shù)據(jù)渲染；客戶(hù)端渲染結(jié)束后需要關(guān)閉Web- Socket 套接字和連接會(huì)話(huà)。

4 安科瑞能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)

4.1 平臺(tái)架構(gòu)

4.2 平臺(tái)主要功能

4.3 設(shè)備配置

5  結(jié)語(yǔ)

建立基于智慧能源監(jiān)控管理平臺(tái)的開(kāi)發(fā)路線(xiàn)，以平臺(tái)需求分析和分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)公路行業(yè)的能耗管理，能耗數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與用電異常報(bào)警與自動(dòng)化運(yùn)維,對(duì)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘,為節(jié)能減排、企業(yè)降本增效提供科學(xué)化的決策支持。平臺(tái)可對(duì)路段范圍內(nèi)所有能耗情況進(jìn)行監(jiān)控及管理，根據(jù)分路測(cè)點(diǎn)情況對(duì)每個(gè)用電回路的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，實(shí)現(xiàn)用能情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析，實(shí)現(xiàn)用能的統(tǒng)一管理和監(jiān)控,為實(shí)現(xiàn)能源考核、用能監(jiān)測(cè)等建立能源管理體系提供依據(jù),提升整體管理水平。在平臺(tái)運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的能耗分析,找到更多設(shè)備用能管理薄弱環(huán)節(jié),通過(guò)節(jié)能改造、管理優(yōu)化等措施的實(shí)施，進(jìn)一步降低用戶(hù)成本，提升用戶(hù)效能，降低運(yùn)營(yíng)成本。

[1]徐曉耘，左松林,倪妍妍.基于微服務(wù)架構(gòu)的電力營(yíng)銷(xiāo)信息系統(tǒng)研究[J].信息技術(shù),2019(2):160-166.

[2]李貴文，馮興林，公路智慧能源監(jiān)控管理平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2019.11版