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中油中泰燃气 张茂林

易联云 张海俊/徐海洋/蔡凡凡

来源：《环球表计》2019年9月刊

1  概述

近年来，燃气企业为了提高管网安全运行管理水平，都逐步建立了 scada系统（数据采集与监视控制系统）、gis系统（地理信息系统）、视频监控等各类信息化系统，并取得了一定的效果。但是，各个系统往往在不同时间由不同厂商分别构建，系统之间相对独立，流程彼此割裂，不利于对异常、事故、作业等管理过程进行闭环的跟踪和管理；数据无法相互拉通，缺乏数据统一汇集、处理、展示、分析、预警等，缺乏数据挖掘、数据分析，缺乏智能决策支持,不能有效利用积累的业务知识和业务数据,挖掘其中蕴含的规律和模式,为企业领导提供辅助决策支持，无法发挥海量设备数据价值。

为了进一步提高燃气企业管网安全运行管理水平，通过大数据和人工智能拉通数据从而进行数据价值创新，以管网设备运行效率提升、供气安全增强、气源调度科学、购销差率降低为驱动，建立数据共融、价值先导的生产运行调度综合物联平台势在必行。

2  eslink-iot物联网技术平台

为建设生产运行调度综合物联平台，首先需要一个高性能、强安全、泛连接的iot物联网技术平台，该平台实现通过系统和设备连接，实现对所有门站、场站、管线、设备、燃气表、流量计、车辆、员工的广泛连接，从而获取燃气企业生产运行调度所有相关数据，在进行数据的清洗、处理、存储后，提供统一报警、统一数据服务。该平台采用分层结构、组件化、面向服务的 soa软件技术架构设计，把各种不同平台、不同方案建立的异构应用系统，数据源实现无缝集成管理，使它们像一个整体一样进行业务处理和信息共享。

2.1  eslink-iot物联网平台技术架构

eslink-iot物联网平台分为设备连接平台、设备管理平台、服务使能平台、应用使能平台：

●  cmp设备连接平台：设备连接平台提供了一种可扩展的端到端物联网框架，它为万物互联的庞大物联网网络而设计。该平台包括一种支持rest的服务器功能，可用于服务、分析和数据管理，支持由apache zookeeper协调的节点集群部署方式，管理无限数量的连接设备。设备连接平台的终端sdk支持java、c 和c开发，负责处理客户机/服务器通信、验证、加密、持久性和数据编排。sdk包括针对特定服务器、支持gui的模式，这些模式可转换成物联网物件绑定，模式治理语义，并抽象一组迥异设备的功能。基于mqtt协议进行二次封装，为物联网终端提供嵌入式sdk，为物联网终端提供安全可靠的通信链路，保障设备与iot平台的安全通信；

●  dmp设备管理平台：为物联网终端提供设备台账、状态监控、远程控制、设置调整、软件升级、系统升级、故障排查等功能

●   sep 服务使能平台：为应用使能平台及设备管理平台提供消息队列、关系型数据库、非关系型数据库、流式计算、规则引擎等服务中间件。

●   aep应用使能平台：通过对行业监测数据业务抽象、行业监测数据警报规则抽象，提供多种监测设备数据相关的api，结合web gis平台，消息队列中间件等为智慧燃气应用赋能。

●   ap应用平台：通过应用使能平台提供的行业数据抽象，结合具体的行业业务特性，开发具体的行业应用功能。

eslink-iot平台架构关系：

eslink-iot平台通过cmp设备连接平台为物联网终端设备提供安全可靠的通信链路，cmp设备连接平台通过sep服务使能平台的消息队列服务及数据库服务存储物联网终端设备采集的数据，dmp设备管理平台管理物联网终端设备的台账信息及设备状态信息，同时通过sep服务使能平台的消息队列服务和cmp设备连接平台完成设备的下行远程控制，dmp设备管理平台同时为ap应用平台提供设备管理相关数据接口，ape应用使能平台通过物联网终端采集的业务数据，对行业监测数据进行业务抽象，提供多种监测设备数据相关的api，结合sep服务使能平台提供的各种服务组件如web gis平台、消息队列中间件等为智慧燃气、智慧水务等行业应用赋能，ap应用平台通过ape应用使能平台提供的各类行业数据接口，结合具体的行业业务特性，开发具体的行业应用功能。

eslink-iot各平台功能如下：

●   cmp：数据模型配置、控制模型配置、数据存储配置、终端群组配置、话题订阅配置、事件群组配置、权限验证配置、sdk管理、rest api管理

●  dmp：设备台账管理、设备配置管理、设备状态监控、设备固件更新、设备远程控制、设备定时唤醒、设备位置定位、设备sim卡管理

●   aep：行业应用开发管理、监测业务api管理、监测业务抽象、警报规则抽象

2.1  eslink-iot物联网平台特点

eslink-iot平台作为企业的所有物联设备采集数据的归口平台，将所有的采集数据统一进行管理和有序清理，帮助企业把控所有的物联设备相关信息，运行状况。为业务平台提供采集数据支持。

（1）协议制定

业务层协同制定设备仪器的通讯流程，制定统一的设备下行控制接口，实现业务层的采集、上传、下行控制业务逻辑统一。实现“混装互联”、“在线统一”。

（2）连接管理

平台需采用加密通信协议保证物联网采集设备和平台间的通信安全

（3）数据采集

平台需要定义统一的设备采集数据存储标准，针对不同表具、不同协议和不同网络架构，实现统一的数据采集及存储

（4）物联网设备群组配置

配置需支持按照一定的功能或属性对物联网设备进行群组配置，平台可根据设备群组进行批量操作

（5）事件群组配置

平台需支持将群组内某一设备终端实时生成的事件发送到同一群组的其他物联网设备上，用于物联网设备联动处理

（6）话题订阅配置

平台需支持基于mqtt协议的话题发布配置，设备终端可配置订阅一个或多个话题

（7）数据缓存配置

平台需支持多种数据缓存框架及缓存策略，用户可以按照实际情况进行配置

（8）数据模型配置

平台需支持自定义物联网设备的数据采集模型及设备控制指令模型，平台根据数据模型完成设备数据通信过程中的编解码操作

（9）数据接口

平台需提供与综合指挥调度系统、gis 系统、营收系统、工单系统、客服系统等数据交互的业务数据接口。

（10）表务管理

平台实现设备的参数、逻辑关系等核心数据的录入、分类、添加、删除、修改。实现参数查询、设置、点抄等指令操作以及集中器、rtu、用户、流量计、压力计等分层管理，便于查询和操作。

3  燃气生产运行调度综合物联平台

基于eslink-iot物联网平台，可把燃气企业生产运行所有数据采集上来，通过大数据和人工智能技术，进行数据价值挖掘，实现远程实时监视、过程控制、工艺运行模拟、运行异常智能预警、应急指挥与调度，通过对生产现场的各类运行数据的分析和数据挖掘进行优化决策。通过燃气购销差的年月日、同比环比分析、用户行为分析、表具运行状态分析，可有效发现企业生产运行存在的问题，如非法用气行为、流量计大马拉小车行为，从而降低购销差，提供企业效益。通过构建生产运行调度综合管理平台，能从全局的高度了解事故情况、减少调度命令流转环节，能有效提高应急处置效率，提升安全处置水平。

3.1  燃气一张图

“智慧燃气一张图”是整合燃气公司现有或正在建设的gis、scada、远传表、视频监控等系统，透过gprs rtu实时采集场站运行数据，通过gps车辆监控系统实时获取车辆信息，搭建燃气公司生产运行调度综合管理平台，打造燃气公司综合智能调度中心，形成燃气公司统一的生产调度指挥平台，实现管网高效运行、降低输差，最终实现智慧燃气。

● 动态监控：管网静态信息、巡线动态信息、门站/场站动态信息、管网运行压力信息、工商户大表远程监控、民用物联表监控、车辆信息、视频信息

●   购销差管理：从购、存、输、销全环节，综合考虑自用气、放散气等因素，对购销差进行科学建模与计算，以便对自身购销差管理水平有客观认识，并对购销差治理进行有效指导。

●  气量调度管理：根据上游上报气量、下游上报气量、当前气量使用情况、历史气量使用情况等，进行气量综合调度，确保整体用气安全。

●   报警统一管理：各种设备实施报警统一进行可视化管理，全局掌握管网运行异常。

●   应急处置：对各种报警、异常进行快速应急处置。

●  分析、预测：对用量、购销差等进行分析，以便发现问题；对用量、购销差等进行预测，以便指导后续生产管理。

3.2  调度中心

调度中心提供：管网设备统一监控展示、报警、应急处置、分析、预测、实时输差、气源调度等功能。

通过用户自定义报警方案，编辑报警规则列表，管理报警方案作用对象，后台报警服务通过报警方案生成报警事件。

报警方案配置

3.3  分析预测

购气量分析                                    

气量预测

4  结语

新型燃气生产运行调度综合物联平台以企业现有信息系统（如gis、scada）为数据源，解决现有各异构系统普存在的业务离散、信息孤岛、数据沉睡的问题，通过物联网平台连通各异构系统和设备，通过大数据和人工智能拉通数据从而进行数据价值创新，以管网设备运行效率提升、供气安全增强、气源调度科学、购销差率降低为驱动，建立数据共融、价值先导的生产运行调度综合物联平台，从而打造燃气生产、运行、调度全流程、可视化、智能化管理体系。