楊華

摘要：該文對智能園區(qū)的建設(shè)內(nèi)容展開了深入的研究，完成了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能園區(qū)建設(shè)的典型設(shè)計，給出了切實可行的建設(shè)和實施方法；通過對智能園區(qū)用能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研制，將項目的各項研究成果有機(jī)的結(jié)合起來，設(shè)計開發(fā)了一個架構(gòu)科學(xué)、技術(shù)先進(jìn)、功能豐富的信息化系統(tǒng)，在系統(tǒng)功能的設(shè)計和實現(xiàn)上，既求真務(wù)實，強(qiáng)調(diào)業(yè)務(wù)功能的易用性、實用性，又大膽創(chuàng)新，對于智能用能服務(wù)的眾多新概念新模式給予驗證。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；智能園區(qū)；智能用能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

中國分類號：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）04-0150-05

Abstract： In this paper， the construction content of Intelligent Park launched an in-depth study， completed the typical design of intelligent park construction based on the technology of Internet of things， completed the construction of typical design intelligent park construction， gives feasible and implementation methods； through the development of intelligent park can network system， the project of the research results of organic to combine， design and development of a scientific structure， technology advanced， feature rich information system， design and Realization of the system function， is pragmatic， emphasize the business function of ease of use， practicality， and bold innovation， validated for many new concept model of intelligent electricity service.

Key words： The technology of the Internet of things； Can use intelligent park； intelligent network system

1 建設(shè)背景

智能園區(qū)用能智能化建設(shè)是一項綜合性系統(tǒng)工程，利用深入到用戶內(nèi)部的分類用能信息采集和控制手段，細(xì)致掌握企業(yè)負(fù)荷特性，借助園區(qū)需求響應(yīng)及負(fù)荷平衡模型，引導(dǎo)園區(qū)內(nèi)企業(yè)更為科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、安全和高效地利用電能，使電網(wǎng)負(fù)荷能夠以園區(qū)為單位實現(xiàn)“削峰填谷”，從而提升區(qū)域負(fù)荷平衡能力，提高智能電網(wǎng)設(shè)備利用率和能效水平。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為智能電網(wǎng)實現(xiàn)的主要技術(shù)手段，可以為實現(xiàn)智能電網(wǎng)高效安全運(yùn)行提供有力的通信技術(shù)支撐。因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展過程中具有著重要的作用和意義。智能電網(wǎng)建設(shè)時如嵌入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，智能電網(wǎng)將具有合理靈活的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、完善的自愈功能以及規(guī)范的電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險管控等優(yōu)點。物聯(lián)網(wǎng)主要硬件設(shè)備包括智能交互終端、智能交互機(jī)頂盒、智能插座等。該系統(tǒng)與外部的通信主要通過電力線通信（PLC）、電力復(fù)合光纖到戶（PFTTH）、無線寬帶通信等通信方式相結(jié)合的寬帶通信平臺來實現(xiàn)。在智能園區(qū)試點建設(shè)中通過部署智能用能服務(wù)采集裝置、智能交互終端等硬件設(shè)備，部署用能服務(wù)子站與智能園區(qū)主站服務(wù)平臺協(xié)同，構(gòu)建智能園區(qū)用能網(wǎng)絡(luò)的核心支撐平臺。通過智能用能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)，采集園區(qū)企業(yè)用能信息，監(jiān)測企業(yè)用電設(shè)備狀態(tài)，針對各企業(yè)情況進(jìn)行個性化開發(fā)，從營銷、生產(chǎn)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總整理和挖掘，進(jìn)而對企業(yè)設(shè)備特性與用能狀況進(jìn)行分析與評估，提出企業(yè)優(yōu)化用能策略與園區(qū)負(fù)荷平衡措施，為在園區(qū)開展需求響應(yīng)、能效服務(wù)以及合同能源管理、非電能源代控等增值服務(wù)提供技術(shù)和數(shù)據(jù)支持。

按照“重點選擇具有需求響應(yīng)潛力的用戶，實現(xiàn)電網(wǎng)企業(yè)和用電企業(yè)的共贏”的原則，我們在揚(yáng)州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)精心選擇二十家園區(qū)企業(yè)與一家小區(qū)參與建設(shè)，這些企業(yè)涵蓋了電子信息、新能源、機(jī)械制造等諸多行業(yè)，在工業(yè)領(lǐng)域有較強(qiáng)的代表性，試點建設(shè)成功取得了一定的示范效應(yīng)。

2 智能園區(qū)建設(shè)內(nèi)容研究

2.1智能園區(qū)用電通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

智能園區(qū)用電通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)主要完成供電公司到園區(qū)內(nèi)部主要企業(yè)、供電公司到園區(qū)管理機(jī)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。在江蘇揚(yáng)州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)，我們選擇了三家企業(yè)采用專有電力光纖網(wǎng)絡(luò)方式接入，實現(xiàn)用戶內(nèi)部用電負(fù)荷精準(zhǔn)控制的智能化高級服務(wù)；選擇了十一家企業(yè)采用專有電力光纖網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)用戶內(nèi)部用電數(shù)據(jù)實時監(jiān)測的智能化中級服務(wù)；另外選擇了六家企業(yè)采用互聯(lián)網(wǎng)方式接入，實現(xiàn)智能用電相關(guān)信息互動的智能化初級服務(wù)。

從數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的角度看，園區(qū)管理機(jī)構(gòu)與園區(qū)內(nèi)企業(yè)都屬于用戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)的范圍，可以通過交互網(wǎng)絡(luò)接入到供電公司側(cè)網(wǎng)絡(luò)，在供電公司、園區(qū)用戶及園區(qū)管理機(jī)構(gòu)之間建立基于TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)通道。

2.2 園區(qū)企業(yè)內(nèi)部用能信息采集系統(tǒng)建設(shè)

在江蘇揚(yáng)州智能園區(qū)企業(yè)內(nèi)部智能用能信息采集系統(tǒng)建設(shè)中，采集范圍由供電一次側(cè)延伸至用戶二次側(cè)。三家智能化高級企業(yè)采集范圍除延伸至二次側(cè)外，還將有針對性的選擇一個廠區(qū)或車間，將采集范圍繼續(xù)縱深至企業(yè)用電設(shè)備，實現(xiàn)設(shè)備級的采集，具備對部分可控負(fù)荷進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的技術(shù)手段。

針對企業(yè)內(nèi)部電力自動化管理水平的不同現(xiàn)狀，將園區(qū)企業(yè)用戶分為以下兩類：

1）已建有完備的用能信息采集系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)

在江蘇揚(yáng)州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)部分企業(yè)用戶內(nèi)部已經(jīng)建設(shè)有較為完備的用能信息采集系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)，且現(xiàn)有系統(tǒng)支持標(biāo)準(zhǔn)IEC 60870-5-101/104協(xié)議，將采用與其現(xiàn)有系統(tǒng)對接的方式完成用能信息采集或控制指令下發(fā)。

此類企業(yè)主要涉及：晶奧（揚(yáng)州）太陽能材料科技有限公司。本身也已建設(shè)自動化系統(tǒng)，將通過與其自動化系統(tǒng)集成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

2）尚未開展內(nèi)部用能信息采集系統(tǒng)建設(shè)

園區(qū)內(nèi)有多家企業(yè)用戶尚未開展內(nèi)部用能信息采集，將根據(jù)其實際情況制定解決方案，通過部署用能信息采集設(shè)備完成企業(yè)內(nèi)部用能信息采集。

此類企業(yè)主要涉及大洋船業(yè)、寶宏（揚(yáng)州）制鞋有限公司、永豐余（揚(yáng)州）有限公司、揚(yáng)州亞東水泥有限公司、揚(yáng)州峻茂光電有限公司、揚(yáng)州通利冷藏集裝箱有限公司、海信容聲（揚(yáng)州）冰箱有限公司、揚(yáng)州保來得科技實業(yè)有限公司、揚(yáng)州大學(xué)揚(yáng)子津校區(qū)、創(chuàng)利皮革（揚(yáng)州）有限公司、易倍得（揚(yáng)州）電子電力有限公司、揚(yáng)州潤揚(yáng)物流裝備有限公司、揚(yáng)州江林木業(yè)有限公司、揚(yáng)州中集通華專用車有限公司。

3）智能用能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)

通過部署用能服務(wù)采集裝置、智能交互終端等硬件設(shè)備，部署用能服務(wù)子站與智能園區(qū)主站服務(wù)平臺協(xié)同，構(gòu)建智能園區(qū)用能服務(wù)的核心支撐平臺。通過智能用能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)，采集園區(qū)企業(yè)用能信息，監(jiān)測企業(yè)用電設(shè)備狀態(tài)，針對各企業(yè)情況進(jìn)行個性化開發(fā)，從營銷、生產(chǎn)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總整理和挖掘，進(jìn)而對企業(yè)設(shè)備特性與用能狀況進(jìn)行分析與評估，提出企業(yè)優(yōu)化用能策略與園區(qū)負(fù)荷平衡措施，為在園區(qū)開展需求響應(yīng)、能效服務(wù)以及合同能源管理、非電能源代控等增值服務(wù)提供技術(shù)和數(shù)據(jù)支持。

4）智能園區(qū)主站系統(tǒng)建設(shè)

主站系統(tǒng)建設(shè)在供電公司側(cè)，供電公司、園區(qū)管委會和企業(yè)用戶三方通過通信信道訪問主站系統(tǒng)，實現(xiàn)不同的功能。主站每戶主要由硬件和相關(guān)軟件平臺構(gòu)成，硬件主要包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、監(jiān)控主站、通信管理服務(wù)器、安全管理服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器等設(shè)備；軟件主要由智能用電信息互動平臺、智能園區(qū)用能信息采集與控制平臺、智能用電信息共享平臺等構(gòu)成，以實現(xiàn)電網(wǎng)段化運(yùn)行管理、能效管理、信息互動共享、分布式電源及微網(wǎng)管理、增值服務(wù)等功能。

5）智能園區(qū)接口建設(shè)

在供電公司、園區(qū)管理機(jī)構(gòu)和園區(qū)企業(yè)三方之間建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口規(guī)范與協(xié)議，部署在智能用電信息共享平臺中的服務(wù)總線上，實現(xiàn)智能用能服務(wù)系統(tǒng)與用電信息采集系統(tǒng)、客戶用能服務(wù)系統(tǒng)、電力營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、需求側(cè)監(jiān)測中心主站系統(tǒng)、95598客戶服務(wù)系統(tǒng)、配網(wǎng)、調(diào)度等相關(guān)系統(tǒng)之間的無縫連接，同時可根據(jù)權(quán)限和身份進(jìn)行授權(quán)訪問，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目旖?、可靠、安全?/p>

3 智能用能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研制

項目組設(shè)計開發(fā)了智能園區(qū)用能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用于支撐智能園區(qū)各項業(yè)務(wù)功能的開展。

系統(tǒng)實現(xiàn)了一個靈活、可靠的應(yīng)用框架，并在此框架基礎(chǔ)上實現(xiàn)了智能園區(qū)的各項基本業(yè)務(wù)功能。應(yīng)用框架支持完善的系統(tǒng)功能動態(tài)更新和擴(kuò)展機(jī)制，便于發(fā)布已有功能的更新版本或新的功能。

系統(tǒng)支持集群部署和分布式部署，有很好的伸縮性，能夠適應(yīng)未來智能園區(qū)建設(shè)推廣后的應(yīng)用規(guī)模。在網(wǎng)絡(luò)通道的選擇上，系統(tǒng)支持大用戶通過電力光纖專網(wǎng)直接接入電力公司信息網(wǎng)絡(luò)，也支持大用戶借助公網(wǎng)通道（Internet/VPN/APN等）接入電力公司外網(wǎng)區(qū)，再通過強(qiáng)隔離裝置與電力公司信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

在系統(tǒng)設(shè)計上采用面向服務(wù)的體系架構(gòu)，技術(shù)實現(xiàn)上充分考慮了系統(tǒng)的平臺化、工具化，便于在智能園區(qū)建設(shè)中按照實際需求進(jìn)行功能改造和擴(kuò)展。系統(tǒng)包括了三個相對獨(dú)立的功能平臺：智能園區(qū)用電信息采集與控制平臺、智能用電信息互動平臺和智能用電信息共享平臺。

3.1 整體架構(gòu)

智能園區(qū)依托信息網(wǎng)絡(luò)，通過智能園區(qū)用能服務(wù)系統(tǒng)打通供電公司、園區(qū)管理機(jī)構(gòu)及園區(qū)內(nèi)部企業(yè)之間的信息流與業(yè)務(wù)流。

智能園區(qū)整體架構(gòu)見下圖。

智能園區(qū)用能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過交互網(wǎng)絡(luò)將用戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)接入供電公司側(cè)網(wǎng)絡(luò)，在供電公司和園區(qū)/企業(yè)之間建立基于TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)通道，確保信息互動的可行性。考慮到園區(qū)企業(yè)的實際情況，交互網(wǎng)絡(luò)可以是專有的電力光纖網(wǎng)絡(luò)（從變電站延伸到用戶端），也可以借助公網(wǎng)（VPN/APN）及互聯(lián)網(wǎng)。在使用互聯(lián)網(wǎng)接入時，用戶實際接入到供電公司側(cè)網(wǎng)絡(luò)的外網(wǎng)區(qū)，在強(qiáng)隔離裝置的保護(hù)下進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

智能園區(qū)用能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可分為智能園區(qū)用能信息采集與控制平臺、智能用電信息互動平臺及智能用電信息共享平臺三個部分。其中智能園區(qū)用能信息采集與控制平臺主要負(fù)責(zé)完成用戶內(nèi)部各類實時與非實時用電相關(guān)信息的采集、控制和管理；智能用電信息互動平臺主要負(fù)責(zé)園區(qū)智能用電系統(tǒng)多方用戶之間的信息互動，提供各方開展信息交互的基礎(chǔ)手段；智能用電信息共享平臺主要用于支持系統(tǒng)的應(yīng)用功能集成，為其他業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

智能園區(qū)用能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過企業(yè)數(shù)據(jù)總線及服務(wù)總線，與電力業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)集成，實現(xiàn)部分平臺業(yè)務(wù)功能。通過與95598系統(tǒng)的集成為客戶提供語音與視頻通信功能，還可實現(xiàn)咨詢、投訴等各類服務(wù)功能；通過與營銷系統(tǒng)的集成為客戶提供個性化多樣化的電費(fèi)查詢及分析服務(wù)，還可實現(xiàn)業(yè)務(wù)辦理的預(yù)約申請等功能；通過與調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，幫助用戶掌握內(nèi)外部電網(wǎng)的運(yùn)行狀況；通過與生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，幫助用戶了解電網(wǎng)檢修計劃等相關(guān)信息。

3.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

智能園區(qū)依托信息交互網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)各類用電信息采集設(shè)備、控制設(shè)備及交互設(shè)備之間的通信，滿足供電公司、園區(qū)管理機(jī)構(gòu)、企業(yè)及其他管理機(jī)構(gòu)之間的互動業(yè)務(wù)需求。

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3。

用戶可以通過電力光纖專網(wǎng)、公網(wǎng)（VPN/APN）及互聯(lián)網(wǎng)三種形式接入供電公司側(cè)網(wǎng)絡(luò)，供電公司側(cè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)網(wǎng)區(qū)與外網(wǎng)區(qū)分別部署通信管理服務(wù)器、安全管理服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器等，并需部署強(qiáng)隔離裝置實現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)間的數(shù)據(jù)交互。

園區(qū)企業(yè)根據(jù)自身網(wǎng)絡(luò)條件及業(yè)務(wù)需求，可部署智能交互終端、超級集中器、區(qū)域集中器、用電信息采集設(shè)備、用電信息控制設(shè)備。超級集中器及用電信息控制設(shè)備需要在電力光纖專網(wǎng)環(huán)境下部署運(yùn)行。其他設(shè)備可根據(jù)園區(qū)企業(yè)條件，選擇采用電力光纖專網(wǎng)、公網(wǎng)（VPN/APN）或互聯(lián)網(wǎng)交互方式實現(xiàn)智能用電信息的采集、互動及共享。

3.3部署架構(gòu)

智能園區(qū)建設(shè)，從部署架構(gòu)上分成供電公司側(cè)、遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)、用戶側(cè)三個層面。其中在江蘇省電力公司部署數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、實時監(jiān)測主站、通信管理服務(wù)器、安全管理服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器；用戶側(cè)分為智能園區(qū)管理機(jī)構(gòu)及企業(yè)用戶內(nèi)部建設(shè)，其中園區(qū)管理機(jī)構(gòu)部署數(shù)據(jù)分中心，企業(yè)用戶內(nèi)部部署智能交互終端、超級集中器、數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊。

3.4功能架構(gòu)

智能園區(qū)功能架構(gòu)依托智能用電信息互動平臺、智能園區(qū)用能信息采集與控制平臺及智能用電信息共享平臺，滿足供電公司、園區(qū)管理機(jī)構(gòu)與企業(yè)之間的功能需求。

功能架構(gòu)如圖5。

智能園區(qū)功能架構(gòu)依托智能園區(qū)用電信息采集與控制平臺、智能信息互動平臺及智能信息共享平臺，滿足電力公司、園區(qū)管理機(jī)構(gòu)與企業(yè)之間的各項業(yè)務(wù)功能需求及非業(yè)務(wù)功能需求。

1）業(yè)務(wù)功能

系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能主要體現(xiàn)在用電業(yè)務(wù)雙向互動、支撐用戶開展需求響應(yīng)及能耗及能效統(tǒng)計與分析三個方面。

2）非業(yè)務(wù)功能

系統(tǒng)為保障自身運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性、可管理性，提供了一系列非業(yè)務(wù)功能，主要包括日志管理功能、智能交互終端管理功能。

4 小結(jié)

項目組在研制智能用能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的過程中，嚴(yán)格遵守國家電網(wǎng)公司在信息化建設(shè)領(lǐng)域的各項標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，確保系統(tǒng)在設(shè)計和實現(xiàn)上符合國家電網(wǎng)公司的信息化應(yīng)用架構(gòu)。

系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)采用了面向服務(wù)的體系架構(gòu)，在實現(xiàn)上充分體現(xiàn)了平臺化、工具化的特點，使其能夠適應(yīng)各網(wǎng)省智能園區(qū)建設(shè)工程的不同需要。在業(yè)務(wù)功能的實現(xiàn)上，系統(tǒng)對電力業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)中的已有相關(guān)功能進(jìn)行了集成，并針對智能園區(qū)各方功能需求，開發(fā)了支撐需求響應(yīng)、能耗統(tǒng)計與能效分析等眾多新功能。

項目研究工作取得的各項成果能夠有力的支撐后續(xù)智能園區(qū)的建設(shè)和運(yùn)行，進(jìn)一步提高了我們在智能用電領(lǐng)域的研究和應(yīng)用水平，為進(jìn)一步保持我國在智能工業(yè)園（Smart Industrial Park）相關(guān)研究和應(yīng)用領(lǐng)域的優(yōu)勢奠定了堅實基礎(chǔ)。

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