【摘要】隨著云南省高速公路建設的迅速發(fā)展，截止2017年底，云南省高速公路通車里程已達4837.5公里，龐大的高速公路網(wǎng)形成了、快捷的公路快速運輸網(wǎng)絡，可以降低運營車輛油耗，但同時，高速公路在自身運營過程中，眾多的收費站、服務區(qū)、隧道、停車場、維護工區(qū)、充電站、食堂、宿舍區(qū)等配套設施，每年在運行過程中會消耗大量的電能，產(chǎn)生巨額的電費，高速公路運營管理單位已成為能源消耗大戶。如何降低能耗、降低運營成本、在保持服務水平的基礎上將“耗能大戶”變成 “節(jié)能大戶”，樹立良好社會形象，為社會節(jié)能減排做貢獻;降低高速公路運營管理單位能耗成本，為企業(yè)帶來切實的經(jīng)濟效益，是目前高速公路運營能耗管理的一個思考發(fā)展方向。

關鍵詞：高速公路；能源監(jiān)控；節(jié)能減排；智能費控

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營成本比例不大，對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)(月繳費賬單、年繳費賬單)，缺乏各部分詳細的能耗數(shù)據(jù),無法根據(jù)具體的能耗制定有針對的節(jié)能措施，降低運營能耗成本。通過對智慧能源監(jiān)控管理平臺系統(tǒng)設計與研究，實現(xiàn)高速公路用能設施的能源信息釆 集、能耗分析、異常監(jiān)控和智能費控等能源管控業(yè)務，實現(xiàn)高速公路運營在保障安全用電的基礎上實現(xiàn)節(jié)約用電，降低運營成本，實現(xiàn)效益創(chuàng)收。

2  公路智慧能源監(jiān)控管理平臺主要功能

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

2.1  后端服務平臺主要功能如下

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

(2) 數(shù)據(jù)清洗稽核持久化服務，基于PostgreSql數(shù)據(jù)庫對象存儲、表繼承、時序數(shù)據(jù)結構等多方優(yōu)點,使用JSON對象進行數(shù)據(jù)存儲，解決傳統(tǒng)關系型數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)存儲量大、CRUD效率低下等缺點，能夠支持T級數(shù)據(jù)的秒級CRUD。

(3) 第三方系統(tǒng)集成接口服務,系統(tǒng)間的接口實現(xiàn)技術選用 Web技術和支持HTTP標準的消息隊列技術，接口釆用統(tǒng)一技術 實現(xiàn)和標準的數(shù)據(jù)類型，系統(tǒng)接口、業(yè)務流程應具備前瞻性，充 分考慮到將來的業(yè)務擴展，能夠比較容易被重用和擴展。

2.2  前端用戶交付平臺主要功能如下

(1)  能耗全局視圖，通過圖表的形式展示能耗總體情況、接入到系統(tǒng)的設備運行情況、監(jiān)控指標點實時數(shù)據(jù)、各個區(qū)域負荷多維度查詢對比可視化。

(2)  監(jiān)測點實時數(shù)據(jù)視圖，實時查看用能設備運行狀態(tài)，各監(jiān)測點相應負荷、電量、示數(shù)、電壓、電流、功率因數(shù)、需量等指標數(shù)理，并提供對各個監(jiān)測指標使用曲線、圖標等方式進行可視化展示。

(3)  能耗納管視圖，根據(jù)國家能耗標準，將不同類型的用能數(shù)據(jù)轉換成標準能耗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理,通過系統(tǒng)實時釆集和第三方系統(tǒng)集成，掌握不同類型的用能數(shù)據(jù)，并提供統(tǒng)計分析報，能夠有效的實現(xiàn)對各種能源系統(tǒng)的分布式監(jiān)控和集中納管。

(4)  數(shù)據(jù)分析報表，各監(jiān)測點數(shù)據(jù)(比如：分路用能數(shù)據(jù)、電量統(tǒng)計數(shù)據(jù)、負荷分析數(shù)據(jù)、分時電量數(shù)據(jù)、線路用電損耗數(shù)據(jù)、報裝數(shù)據(jù))支持日、月、年時間和設備類型、設備指標多維度查詢圖表展示以及報表導出打印，為節(jié)能管理提供技術支撐和數(shù)據(jù)支撐。

(5)  經(jīng)營分析視圖，將平臺釆集到的能耗數(shù)據(jù)和第三方系統(tǒng)集成的能耗數(shù)據(jù),進行大數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(比如:分項能耗數(shù)據(jù)、能耗排名數(shù)據(jù)、能耗評價數(shù)據(jù)、能耗成本數(shù)據(jù))，根據(jù)管理機構需要提供多種維度的統(tǒng)計圖表并支持導出打印；為節(jié)能管理提供技術支撐和數(shù)據(jù)支撐。

(6) 異常監(jiān)控視圖，能夠監(jiān)測各指標的電壓異常、電流異常、 負荷超載、功率因數(shù)異常、溫度異常等告警信息,并進行可視化展示;能夠對用能設備進行存活監(jiān)測、運行狀態(tài)監(jiān)測并根據(jù)相應算法提供設備預計機制。

3  公路智慧能源監(jiān)控管理平臺實現(xiàn)

如圖1平臺基于Task分布式集群架構，該設計基于松耦合的方式，滿足服務管理平臺的可管理性、便捷性、可擴展性、安全性的要求。架構模式方面，釆用先進的、成熟的、可擴展的、組件式的多層云架構模式，并結合大數(shù)據(jù)、微服務等技術，共同構成能源監(jiān)控管理平臺總體架構。

數(shù)據(jù)釆集Adapter使用主從服務實現(xiàn)，主要實現(xiàn)網(wǎng)絡監(jiān)測、監(jiān)聽地址、數(shù)據(jù)自檢、數(shù)據(jù)自檢心跳。首先由主服務進行網(wǎng)絡環(huán)境監(jiān)測，如果網(wǎng)絡不正常，則每隔周期進行循環(huán)監(jiān)測，網(wǎng)絡正常后，進入釆集地址監(jiān)聽，如果地址不正確,則每隔周期進行循環(huán)監(jiān)聽，地址正確后，啟動數(shù)據(jù)自動檢測服務，自動進行數(shù)據(jù)更新檢測，同時有主服務進行自檢服務心跳檢測，如果心跳消失，則從新進入初始化環(huán)節(jié),啟動新的監(jiān)測服務。

數(shù)據(jù)采集Adapter獲取到數(shù)據(jù)后，進行數(shù)據(jù)類型檢查，類型不正確，則重新獲取，類型正確后進行數(shù)據(jù)校驗,校驗不通過，數(shù)據(jù)拋棄,校驗通過，交由數(shù)據(jù)解析服務進行數(shù)據(jù)處理，同時發(fā)布一個數(shù)據(jù)解析完成主題,NMQT服務監(jiān)聽到數(shù)據(jù)解析完成后，同時進行三項操作:①發(fā)布數(shù)據(jù)持久化主題進行數(shù)據(jù)持久化操作和備份操作，②日志存儲操作，③發(fā)布客戶端渲染主題,將數(shù)據(jù)發(fā)送到客戶端進行數(shù)據(jù)渲染；客戶端渲染結束后需要關閉Web- Socket 套接字和連接會話。

4 安科瑞能耗監(jiān)測平臺

4.1 平臺架構

4.2 平臺主要功能

4.3 設備配置

5  結語

建立基于智慧能源監(jiān)控管理平臺的開發(fā)路線，以平臺需求分析和分布式系統(tǒng)設計要求為基礎,實現(xiàn)公路行業(yè)的能耗管理，能耗數(shù)據(jù)實時監(jiān)測與用電異常報警與自動化運維,對能耗數(shù)據(jù)進行挖掘,為節(jié)能減排、企業(yè)降本增效提供科學化的決策支持。平臺可對路段范圍內所有能耗情況進行監(jiān)控及管理，根據(jù)分路測點情況對每個用電回路的能耗數(shù)據(jù)進行整理，實現(xiàn)用能情況的實時監(jiān)測與分析，實現(xiàn)用能的統(tǒng)一管理和監(jiān)控,為實現(xiàn)能源考核、用能監(jiān)測等建立能源管理體系提供依據(jù),提升整體管理水平。在平臺運行過程中，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的能耗分析,找到更多設備用能管理薄弱環(huán)節(jié),通過節(jié)能改造、管理優(yōu)化等措施的實施，進一步降低用戶成本，提升用戶效能，降低運營成本。

[1]徐曉耘，左松林,倪妍妍.基于微服務架構的電力營銷信息系統(tǒng)研究[J].信息技術,2019(2):160-166.

[2]李貴文，馮興林，公路智慧能源監(jiān)控管理平臺系統(tǒng)設計分析

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版