中油中泰燃氣 張茂林

易聯云 張海俊/徐海洋/蔡凡凡

來源：《環球表計》2019年9月刊

1  概述

近年來，燃氣企業為了提高管網安全運行管理水平，都逐步建立了 SCADA系統（數據采集與監視控制系統）、GIS系統（地理信息系統）、視頻監控等各類信息化系統，并取得了一定的效果。但是，各個系統往往在不同時間由不同廠商分別構建，系統之間相對獨立，流程彼此割裂，不利于對異常、事故、作業等管理過程進行閉環的跟蹤和管理；數據無法相互拉通，缺乏數據統一匯集、處理、展示、分析、預警等，缺乏數據挖掘、數據分析，缺乏智能決策支持,不能有效利用積累的業務知識和業務數據,挖掘其中蘊含的規律和模式,為企業領導提供輔助決策支持，無法發揮海量設備數據價值。

為了進一步提高燃氣企業管網安全運行管理水平，通過大數據和人工智能拉通數據從而進行數據價值創新，以管網設備運行效率提升、供氣安全增強、氣源調度科學、購銷差率降低為驅動，建立數據共融、價值先導的生產運行調度綜合物聯平臺勢在必行。

2  ESLink-IoT物聯網技術平臺

為建設生產運行調度綜合物聯平臺，首先需要一個高性能、強安全、泛連接的IoT物聯網技術平臺，該平臺實現通過系統和設備連接，實現對所有門站、場站、管線、設備、燃氣表、流量計、車輛、員工的廣泛連接，從而獲取燃氣企業生產運行調度所有相關數據，在進行數據的清洗、處理、存儲后，提供統一報警、統一數據服務。該平臺采用分層結構、組件化、面向服務的 SOA軟件技術架構設計，把各種不同平臺、不同方案建立的異構應用系統，數據源實現無縫集成管理，使它們像一個整體一樣進行業務處理和信息共享。

2.1  ESLink-IoT物聯網平臺技術架構

ESLink-IoT物聯網平臺分為設備連接平臺、設備管理平臺、服務使能平臺、應用使能平臺：

●  CMP設備連接平臺：設備連接平臺提供了一種可擴展的端到端物聯網框架，它為萬物互聯的龐大物聯網網絡而設計。該平臺包括一種支持REST的服務器功能，可用于服務、分析和數據管理，支持由Apache Zookeeper協調的節點集群部署方式，管理無限數量的連接設備。設備連接平臺的終端SDK支持Java、C++和C開發，負責處理客戶機/服務器通信、驗證、加密、持久性和數據編排。SDK包括針對特定服務器、支持GUI的模式，這些模式可轉換成物聯網物件綁定，模式治理語義，并抽象一組迥異設備的功能。基于MQTT協議進行二次封裝，為物聯網終端提供嵌入式SDK，為物聯網終端提供安全可靠的通信鏈路，保障設備與IOT平臺的安全通信；

●  DMP設備管理平臺：為物聯網終端提供設備臺賬、狀態監控、遠程控制、設置調整、軟件升級、系統升級、故障排查等功能

●   SEP 服務使能平臺：為應用使能平臺及設備管理平臺提供消息隊列、關系型數據庫、非關系型數據庫、流式計算、規則引擎等服務中間件。

●   AEP應用使能平臺：通過對行業監測數據業務抽象、行業監測數據警報規則抽象，提供多種監測設備數據相關的API，結合web GIS平臺，消息隊列中間件等為智慧燃氣應用賦能。

●   AP應用平臺：通過應用使能平臺提供的行業數據抽象，結合具體的行業業務特性，開發具體的行業應用功能。

ESLink-IoT平臺架構關系：

ESLink-IoT平臺通過CMP設備連接平臺為物聯網終端設備提供安全可靠的通信鏈路，CMP設備連接平臺通過SEP服務使能平臺的消息隊列服務及數據庫服務存儲物聯網終端設備采集的數據，DMP設備管理平臺管理物聯網終端設備的臺賬信息及設備狀態信息，同時通過SEP服務使能平臺的消息隊列服務和CMP設備連接平臺完成設備的下行遠程控制，DMP設備管理平臺同時為AP應用平臺提供設備管理相關數據接口，APE應用使能平臺通過物聯網終端采集的業務數據，對行業監測數據進行業務抽象，提供多種監測設備數據相關的API，結合SEP服務使能平臺提供的各種服務組件如web GIS平臺、消息隊列中間件等為智慧燃氣、智慧水務等行業應用賦能，AP應用平臺通過APE應用使能平臺提供的各類行業數據接口，結合具體的行業業務特性，開發具體的行業應用功能。

ESLink-IoT各平臺功能如下：

●   CMP：數據模型配置、控制模型配置、數據存儲配置、終端群組配置、話題訂閱配置、事件群組配置、權限驗證配置、SDK管理、REST API管理

●  DMP：設備臺賬管理、設備配置管理、設備狀態監控、設備固件更新、設備遠程控制、設備定時喚醒、設備位置定位、設備SIM卡管理

●   AEP：行業應用開發管理、監測業務API管理、監測業務抽象、警報規則抽象

2.1  ESLink-IoT物聯網平臺特點

ESLink-IoT平臺作為企業的所有物聯設備采集數據的歸口平臺，將所有的采集數據統一進行管理和有序清理，幫助企業把控所有的物聯設備相關信息，運行狀況。為業務平臺提供采集數據支持。

（1）協議制定

業務層協同制定設備儀器的通訊流程，制定統一的設備下行控制接口，實現業務層的采集、上傳、下行控制業務邏輯統一。實現“混裝互聯”、“在線統一”。

（2）連接管理

平臺需采用加密通信協議保證物聯網采集設備和平臺間的通信安全

（3）數據采集

平臺需要定義統一的設備采集數據存儲標準，針對不同表具、不同協議和不同網絡架構，實現統一的數據采集及存儲

（4）物聯網設備群組配置

配置需支持按照一定的功能或屬性對物聯網設備進行群組配置，平臺可根據設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某一設備終端實時生成的事件發送到同一群組的其他物聯網設備上，用于物聯網設備聯動處理

（6）話題訂閱配置

平臺需支持基于MQTT協議的話題發布配置，設備終端可配置訂閱一個或多個話題

（7）數據緩存配置

平臺需支持多種數據緩存框架及緩存策略，用戶可以按照實際情況進行配置

（8）數據模型配置

平臺需支持自定義物聯網設備的數據采集模型及設備控制指令模型，平臺根據數據模型完成設備數據通信過程中的編解碼操作

（9）數據接口

平臺需提供與綜合指揮調度系統、GIS 系統、營收系統、工單系統、客服系統等數據交互的業務數據接口。

（10）表務管理

平臺實現設備的參數、邏輯關系等核心數據的錄入、分類、添加、刪除、修改。實現參數查詢、設置、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  燃氣生產運行調度綜合物聯平臺

基于ESLink-IoT物聯網平臺，可把燃氣企業生產運行所有數據采集上來，通過大數據和人工智能技術，進行數據價值挖掘，實現遠程實時監視、過程控制、工藝運行模擬、運行異常智能預警、應急指揮與調度，通過對生產現場的各類運行數據的分析和數據挖掘進行優化決策。通過燃氣購銷差的年月日、同比環比分析、用戶行為分析、表具運行狀態分析，可有效發現企業生產運行存在的問題，如非法用氣行為、流量計大馬拉小車行為，從而降低購銷差，提供企業效益。通過構建生產運行調度綜合管理平臺，能從全局的高度了解事故情況、減少調度命令流轉環節，能有效提高應急處置效率，提升安全處置水平。

3.1  燃氣一張圖

“智慧燃氣一張圖”是整合燃氣公司現有或正在建設的GIS、SCADA、遠傳表、視頻監控等系統，透過GPRS RTU實時采集場站運行數據，通過GPS車輛監控系統實時獲取車輛信息，搭建燃氣公司生產運行調度綜合管理平臺，打造燃氣公司綜合智能調度中心，形成燃氣公司統一的生產調度指揮平臺，實現管網高效運行、降低輸差，最終實現智慧燃氣。

● 動態監控：管網靜態信息、巡線動態信息、門站/場站動態信息、管網運行壓力信息、工商戶大表遠程監控、民用物聯表監控、車輛信息、視頻信息

●   購銷差管理：從購、存、輸、銷全環節，綜合考慮自用氣、放散氣等因素，對購銷差進行科學建模與計算，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。

●  氣量調度管理：根據上游上報氣量、下游上報氣量、當前氣量使用情況、歷史氣量使用情況等，進行氣量綜合調度，確保整體用氣安全。

●   報警統一管理：各種設備實施報警統一進行可視化管理，全局掌握管網運行異常。

●   應急處置：對各種報警、異常進行快速應急處置。

●  分析、預測：對用量、購銷差等進行分析，以便發現問題；對用量、購銷差等進行預測，以便指導后續生產管理。

3.2  調度中心

調度中心提供：管網設備統一監控展示、報警、應急處置、分析、預測、實時輸差、氣源調度等功能。

通過用戶自定義報警方案，編輯報警規則列表，管理報警方案作用對象，后臺報警服務通過報警方案生成報警事件。

報警方案配置

3.3  分析預測

購氣量分析                                    

氣量預測

4  結語

新型燃氣生產運行調度綜合物聯平臺以企業現有信息系統（如GIS、SCADA）為數據源，解決現有各異構系統普存在的業務離散、信息孤島、數據沉睡的問題，通過物聯網平臺連通各異構系統和設備，通過大數據和人工智能拉通數據從而進行數據價值創新，以管網設備運行效率提升、供氣安全增強、氣源調度科學、購銷差率降低為驅動，建立數據共融、價值先導的生產運行調度綜合物聯平臺，從而打造燃氣生產、運行、調度全流程、可視化、智能化管理體系。