淺談基于大數(shù)據(jù)云平臺的智慧城市

劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：本文通過對大數(shù)據(jù)云平臺的智慧城市架構進行分析，探索如何應用大數(shù)據(jù)技術才能進步推進城市智慧化的發(fā)展，使其城市的各個領域都可以被大數(shù)據(jù)所包圍，通過定的分析并提出相關的建議，讓大數(shù)據(jù)更好地為智慧城市的建設提供強有力的依靠。

關鍵詞：智慧城市；大數(shù)據(jù)云平臺；數(shù)據(jù)挖掘

0 引言

    智慧城市是指隨著科學技術的發(fā)展和進步，科技和城市管理融合在起，通過對城市的經濟、社會、文化等進行相應的創(chuàng)新，進步使人們的生活產生舒適感，形成良好的創(chuàng)新型城市生態(tài)系統(tǒng)。大數(shù)據(jù)云平臺等對智慧城市的發(fā)展帶來定的幫助。通過引入科學技術使城市之間進步創(chuàng)新可以讓人們感受到智慧城市給人們帶來的勢和便利，使得更多得人更加傾向于智慧城市的發(fā)展。

1 智慧城市的信息體系組成

1.1  智慧城市的技術組成分析

    在大數(shù)據(jù)的發(fā)展背景下，智慧城市進行建設的過程需要更多的是科學技術的幫助和支持。智慧城市發(fā)展過程中對大數(shù)據(jù)進行相應的采集和綜合分析，可進步實現(xiàn)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集，對數(shù)據(jù)進行傳輸并儲存，同時還對其進行加密保護。

    智慧城市主要是結合數(shù)據(jù)、網絡、云平臺和移動通信等相應的技術，進步對其進行相關內容的應用。智慧城市反映出的是個城市的動態(tài)資源。城市之間的各種信息的來源進行挖掘，滲透出事物的規(guī)律和本質的特性。通過相應的技術處理，可以對片面碎亂繁雜的數(shù)據(jù)進行詳細地匯集、挖據(jù)和分析，從中提取出有用的資源，進而為城市的發(fā)展和社會的服務提供定的依據(jù)。物聯(lián)網通過光電技術的發(fā)展，可以將物與物之間進行相鏈接，使得整個城市的發(fā)展起到定的促進作用。如果想將物聯(lián)網產生的海量數(shù)據(jù)形成比較實用的信息，需要通過云計算平臺進行相應的壓縮和傳驗以及編輯處理，使數(shù)據(jù)能夠進行清楚地分類。在城市建設中這些信息能夠為智慧城市的發(fā)展提供定的數(shù)據(jù)支持，通過數(shù)據(jù)做出數(shù)據(jù)分析，使城市之間的資源配置等問題變得合乎常理。

    總之，大數(shù)據(jù)在智慧城市建設的過程中提供了定的可能，而物聯(lián)網也是起到了十分重要的作用，它主要是進行數(shù)據(jù)傳輸，進而提供個信息傳送的平臺。云計算平臺是管理系統(tǒng)，只有使它們進行相互的配合和應用，才能推進智慧城市大系統(tǒng)的進步形成。

1.2  智慧城市信息系統(tǒng)的結構分析

    城市信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)對智慧城市的建設起到定的促進作用。此系統(tǒng)可以對大數(shù)據(jù)進行相應的分析，同時還可以對智慧城市的形成、運作、發(fā)展進行詳細記載，它的發(fā)展速度和城市數(shù)據(jù)化的范圍以及未來的發(fā)展有著十分密切地聯(lián)系。圖 2 是智慧城市信息系統(tǒng)的詳細地架構。

圖 2

    智慧城市的信息系統(tǒng)是基于大數(shù)據(jù)時代下眾多領域的中其中方面的內容。它可以提供城市完整的信息，與各種通信設備及相應的技術等進步實現(xiàn)了互聯(lián)互通，通過收集城市之間的各種各樣的數(shù)據(jù)。進步構成了城市的脈絡，為智慧城市的建設提供了相對關鍵的基礎條件。

2 大數(shù)據(jù)推動智慧城市的建設

    在智慧城市發(fā)展的過程中，數(shù)據(jù)起到十分重要的作用，各種各樣的數(shù)據(jù)存在智慧城市的建設中，比如地理空間的數(shù)據(jù)、行業(yè)之間的數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)能夠為智慧城市建設提供定的幫助。如何對這些各種各樣的數(shù)據(jù)進行有效的存儲和管理及分析，是智慧城市建設中需要解決的重要問題。利用計算機技術、信息技術等使得計算機系統(tǒng)能夠針對更多復雜的數(shù)據(jù)進行的分析和研究，以便于城市管理者人員也能夠提出定的解決對策。目前，對各種各樣的數(shù)據(jù)進行相應的存儲、分析和管控是智慧城市建設中需要及時進行解決的問題，對于這些問題同樣也是大數(shù)據(jù)時代需要重點關注的問題，從智慧城市的建設來說，主要分為兩類。類是主要進行領導的建設，另類是企業(yè)作為主要領導的建設。帶頭的建設主要是對基礎數(shù)據(jù)的搜集、管理等系列工作，使變?yōu)橹腔垡约肮驳钠脚_。對于企業(yè)帶頭的建設主要是行業(yè)之間的應用，因此建設的方向是智慧行業(yè)方面，比如說智慧交通等。盡管和企業(yè)之間的存在著不樣的地方，但二者應該進行相互協(xié)調，形成個有機的整體。帶頭的建設對基礎平臺的搭建的工作相對重視，企業(yè)帶頭的建設對于實際應用方面重視程度比較高。

3 智慧城市的關鍵技術

    通信網絡基礎設備順利的完成以及數(shù)字化建成之后，為了適應時代的發(fā)展進步，各個城市開始進行相應的改進和應用此技術。新的信息技術的引進進步促進了社會的發(fā)展和創(chuàng)新，為使城市的發(fā)展向更深層次的智慧城市方向發(fā)展提供了定的可能。對于智慧城市來說，云計算技術、大數(shù)據(jù)技術，還有物聯(lián)網技術等做出了十分重要的貢獻，這些技術的組合為智慧城市的發(fā)展起到定的促進作用。

3.1 云計算技術

    云計算平臺在智慧城市中扮演著十分重要的角色，這是個十分關鍵的系統(tǒng)。通過物聯(lián)網的飛速發(fā)展可以對海量數(shù)據(jù)進行相應的采集，但是需要個更加重要的存儲和計算的平臺來對其下步的管理和操作。云計算平臺在這里進行重要的工作，它通過虛擬化的技術來對資源進行定的調配，對城市之間的數(shù)據(jù)信息進行相應的挖掘 , 對海量的數(shù)據(jù)進行合理的存儲使得資源能夠進行共享，這樣來使智慧城市的建設中服務更加簡單化。云計算平臺通過提供定的服務促進智慧城市的建設。

3.1.1 儲存技術

    傳統(tǒng)存儲主要是通過集中存儲服務器中的數(shù)據(jù)完成相應的存儲工作，但這種存儲的服務器群提供的空間是有限的，進而滿足不了定的要求，然而云計算通過對數(shù)據(jù)進行分布式的存儲，對于不同類型的存儲服務器進行相關的組合，使其能夠擴展出合理的存儲空間，同時可以實現(xiàn)對存儲資源進行快速共享的功能。目前在云計算的發(fā)展過程中，云計算分布式的存儲系統(tǒng)應用是比較廣泛的，憑借它們高傳輸率等勢進步得到人們的認可。

3.1.2 虛擬技術

    對于計算機應用硬件間的物理層來說，虛擬技術的應用對其進行了定的突破，可以實現(xiàn)對物理資源進行集中的管理和彈性的配置，使系統(tǒng)能夠滿足相關資源基礎設施的虛擬化、平臺的虛擬化還有對應用程序的虛擬化的問題。云計算科學的運用虛擬化的技術，對很多的計算能力進行大量的綜合和利用，能夠對計算資源進行定的調整和管理，這樣可以實現(xiàn)對資源的有效利用。云計算虛擬化技術的應用方面是能夠提高資源的合理利用的效率，另方面是在使用的過程中可以節(jié)約定的經濟成本，更重要的是使系統(tǒng)自身的計算速度更加高效，為云計算系統(tǒng)計算效能的提升提供定的基礎。

3.1.3 網絡技術

    云計算推動了網絡的有效運轉。傳統(tǒng)的網絡往往都是先是從用戶身上，然后是到服務器設備，再返回到用戶的系列互動的模式。然而對于云計算平臺下的網絡依據(jù)新技術的開發(fā)和合理的應用，在充分提高網絡信息有效性的基礎上，實現(xiàn)了資源配置等方面的問題。

3.2 大數(shù)據(jù)技術

    通過城市的系列資源的配置和網絡的發(fā)展可收集到大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經過定的技術進行處理后，通過數(shù)據(jù)挖掘和信息的分析從中找出有效的資源，并依據(jù)這些有效的資源在城市建設中做出科學合理的對策。

3.2.1 數(shù)據(jù)挖掘技術

    智慧城市的建設過程中，需要從物聯(lián)網等電子通信網絡中收集更多的資源到云計算管理平臺上，這些數(shù)據(jù)往往具備時效性的特點。數(shù)據(jù)挖掘的技術主要是通過此技術手段將這些數(shù)據(jù)進行相應的轉換，轉換成建設智慧城市中需要用到的有用的信息資源。數(shù)據(jù)挖掘主要是運用分布式的技術對數(shù)據(jù)進行分析，通過多種方法來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的智能的應用。數(shù)據(jù)挖掘的對象般是包括數(shù)據(jù)倉庫、多媒體數(shù)據(jù)庫、移動通信網絡、物聯(lián)網等。

3.3 物聯(lián)網技術

    物聯(lián)網技術把大量的傳感器潛入到系統(tǒng)中以獲取各種信息數(shù)據(jù)，進步通過移動通信實現(xiàn)物與物之間的連接。物聯(lián)網為智慧城市的建設起到定的支撐作用。網絡感知技術在物聯(lián)網中比較重要的技術，在物聯(lián)網的系統(tǒng)中，通過傳感器等在計算機平臺完成對的挖掘和有效利用。信息處理過程也是相當重要，可對獲取的電信號進行定的調整，降低干擾的影響。

4 應用大數(shù)據(jù)推進城市智慧城市建設的方式

4.1 制定標準，嚴格控制

    對政策方面需要加強引導，強化統(tǒng)籌協(xié)調的重要性，各部門之間需要協(xié)調配合，進而激發(fā)企業(yè)與之間的活力，從而營造個良好的氛圍。還可以成立相關的大數(shù)據(jù)發(fā)展工作小團隊，對大數(shù)據(jù)發(fā)展的工作進步重視起來，建立大數(shù)據(jù)管理的機構，明確相應的權利和義務，實現(xiàn)各行業(yè)之間的業(yè)務協(xié)同工作。同時還可以積極鼓勵企業(yè)的參與，和企業(yè)之間進步加強配合。

4.2 加強數(shù)據(jù)保護的重要性

    保證城市穩(wěn)定是保證智慧城市能夠穩(wěn)定發(fā)展的前提條件，因此加強數(shù)據(jù)保護的工作變得越來越重要。在不斷深入大數(shù)據(jù)的應用的同時，必須建立的防護措施，加大網絡信息的，采用可靠的技術等進步保障數(shù)據(jù)，從而能夠促進數(shù)據(jù)資源的規(guī)范使用，保證城市的穩(wěn)定運作。

5 安科瑞變電所電力運維云平臺

5.1 概述

    按照家電網公司的統(tǒng)計，10kV及以上供電電壓等級的工商業(yè)用戶有200萬戶以上，此類“用戶側變配電所”產權歸電力用戶所有（工商企業(yè)、住宅小區(qū)、學校、醫(yī)院等），雖然數(shù)量眾多，但是日常的運行維護工作比較傳統(tǒng)，普遍存在以下痛點：

      人工成本高：人工巡視、紙質記錄、電話溝通，缺乏智能化的手段

      工作效率低：巡視頻率低、巡檢任務無法定位、巡檢過程不標準規(guī)范、巡檢缺陷缺乏閉環(huán)跟蹤；

      隱患：有些用電單位無專業(yè)維護電工、無法即時排查電氣隱患、隱蔽工程隱患檢查難等難題；

      搶修時間長：變電所設備種類較多，在分布上也比較分散，無法即時識別和定位故障信息，需要用戶通知后到現(xiàn)場確認；

      運行大數(shù)據(jù)缺少分析：有些用戶未有數(shù)據(jù)匯總分析平臺，甚至未安裝電力儀表導致運維人員對現(xiàn)場電力參數(shù)信息不了解，無法確定電力系統(tǒng)是否正常運行。

5.2 應用場所

5.3 云平臺架構

    我司的運維平臺綜合運用綜合保護裝置、多功能電力儀表、母排及線纜測溫裝置、 變壓器溫控儀、視頻攝像頭、水浸煙霧、溫濕度、門磁等多種傳感器統(tǒng)接入變電所現(xiàn)場的邊緣計算網關，經邊緣計算網關將數(shù)據(jù)封裝、壓縮、加密后上傳至云平臺。實時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)調度運維巡檢安排，線上線下聯(lián)動；實現(xiàn)用戶側變配電所的24小時無人值守，監(jiān)測各配電回路運行狀態(tài)，即時定位故障，降低風險。通過手機APP下發(fā)運維任務到指ding人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程。將企業(yè)集團/高等院校內廣泛分布的變電所集中統(tǒng)管理，提高運維效率、提高故障響應速度，即時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并做消缺處理。為售電企業(yè)提供電能集抄服務，即時掌握用戶用電量情況，避免偏差考核；響應泛在電力物聯(lián)網的政策，增加客戶粘性，為后期的增值服務開展做準備。

5.4 平臺功能

5.5 平臺配置方案

5.6 產品介紹

5.6.1 AM5SE系列微機綜合保護裝置

功能：

（1）保護功能：主變差動保護功能、主變后備保護、三段式過流帶方向帶電壓閉鎖、三段式過流、序電流保護、過電壓、

（2）低電壓保護、大功率電機保護、高壓電動機綜合保護、PT并列功能、非電量保護、并網逆功率保護、檢同期功能

（3）測量功能：保護電流、測量電流、序電流、母線電壓、序電壓4-20MA輸出、直流測量

（4）通訊功能：提供RS485通訊接口，RS232維護接口，IRIG-B對時接口、USB升級接口，RJ45網口接口

（5）故障錄波功能：保護動作時觸發(fā)錄波，可以記錄故障前8個周波后四個周波的數(shù)據(jù)

（6）控制回路：自帶操作回路，防跳功能

（7）GPS校時功能：提供時鐘同步接口，接收GPS校時信號

應用：

35kV及以下電壓等級的變配電站及設備的保護測控功能，至少包括35kV進線/主變壓器（般容量2000kVA以上）/PT/母聯(lián)、10kV進線/饋線/配電變壓器（般容量2000kVA以下）/高壓電動機/高壓電容器/母聯(lián)/PT等設備的保護和自動控制功能

5.6.2 ASD300系列智能操控裝置

功能:

（1）次動態(tài)模擬圖指示及自檢帶電顯示、閉鎖及自檢

（2）核相、強制加熱、強制照明

（3）語音防誤提示

（4）人體感應及柜內照明、已帶電語音播報

（5）分合閘、遠方就地、儲能轉換開關

（6）分合閘回路完好指示/電壓測量

（7）預分預合閃光指示

（8）斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計

（9）RS485串行通訊接口

（10）開關柜節(jié)點無線測溫

（11）全電參量測量U,I,P,Q,f,PF,Ep,Eq

應用：

35KV高壓及以下中置柜，手車柜，環(huán)網柜

5.6.3 ARTM-Pn無線測溫裝置

功能：

（1）接收多60個ATE100/200/300/400

（2）3U3I電參量測量

（3）實時測溫功能

（4）RS485通訊接口，通過標準的MODBUSRTU協(xié)議實現(xiàn)組網功能

（5）具備自檢功能

（6）超溫、高溫、相間溫差報警、溫度突變量告警功能

應用：

變電站、配電室、箱變等

5.6.4 APM810系列多功能電力儀表

功能：

（1）準確度等級：有功電能0.5S級，無功電能2級

（2）測量功能：三相電壓、三相電流、分相及總有功功率、分相及總無功功率、分相及總視在功率、分相及總功率因數(shù)、頻率、需量

（3）電能計量：分相及總雙向電能、四象限無功電能

（4）電能質量監(jiān)測：2-63次分次諧波、總（奇、偶）諧波測量、電壓波峰系數(shù)、電話波峰因子、電流K系數(shù)測量

（5）輸入輸出：2路開關量輸出（選配MD82模塊多可擴至8路）及2路開關量輸入（選配MD82模塊多可擴至26路），開關量輸出可配置為報警輸出或遠程遙控，DO用作報警輸出時可自由關聯(lián)報警內容

（6）SD卡存儲功能：用于電參量、電能、諧波等數(shù)據(jù)定時存儲，波形存儲等功能

應用：

適用于電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設施、智能大廈等需要電力監(jiān)控的場合

5.6.5 DTSD1352導軌式電能表

功能：

（1）測量功能：三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統(tǒng)計、總正反向無功電能統(tǒng)計；

（2）準確級精度：有功0.5S

（3）電流信號接入：直接接入10（80)A經CT接入1（6）A

（4）電壓信號：100V380V

（5）通信：RS485接口，支持MODBUS-RTU或者DL/T645通訊協(xié)議

應用：

適用于和大型公建中對電能的分項計量，也可用于企事業(yè)單位作電能管理考核。

5.6.6 ADW300無線智能儀表

功能：

（1）測量功能：三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統(tǒng)計、總正反向無功電能統(tǒng)計；

（2）電能質量：電壓、電流不平衡度，電壓、電流總諧波及2-31分次諧波

（3）需量：大電流、功率需量及實時電流，功率需量

（4）準確級精度：0.5s級ADW300外置互感器型1級

（5）電流信號規(guī)格：100A輸入，經互感器輸入，5A二次互感接入

（6）通訊方式：RS485、LORA無線通訊、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊

應用：

ADW300方便用戶進行用電監(jiān)測、集抄和管理，可靈活安裝在配電箱中，可用于電力運維、環(huán)保監(jiān)管等在線監(jiān)測類平臺中。

5.6.7 ARCM300系列電氣火災監(jiān)控儀表

功能：

（1）測量：單回路剩余電流、4路溫度、電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、視在電能、四象限電能

（2）保護：剩余電流、溫度、過流等

（3）報警：聲光報警，支持消音、復位操作

（4）開關量：1路繼電器輸出、4路開關量輸入

（5）通訊方式：RS485、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊

應用：

適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、家重點消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領域。

5.6.8 ANET智能網關

功能：

（1）數(shù)據(jù)采集（支持串口、以太網，只需配置即可兼容支持標準電力規(guī)約的各類儀表）

（2）數(shù)據(jù)上傳（支持往上海分類分項能耗平臺、寧夏電力需求側平臺、江蘇電力運維平臺、浙江電力運維平臺上傳數(shù)據(jù)）

（3）邊緣計算（靈活的報警閾值設置、主動上傳報警信息、數(shù)據(jù)合并計算、斷點續(xù)傳、數(shù)據(jù)加密、4G路由）

（4）遠程管理（遠程配置、遠程升級、遠程監(jiān)視）

應用：

泛在電力物聯(lián)網、能耗系統(tǒng)平臺、電力需求側管理平臺、第三方云平臺、預付費系統(tǒng)、運維系統(tǒng)平臺、電力監(jiān)控平臺、能源綜合管理平臺

5.7 現(xiàn)場應用圖片

展廳現(xiàn)場運維團隊采集箱內部圖

高配現(xiàn)場門磁安裝煙感安裝

qiang機安裝漏水檢測安裝低壓柜儀表

5.8 平臺價值

為電力運維企業(yè)提供線上運維服務平臺，實時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統(tǒng)調度運維巡檢安排，線上線下聯(lián)動。

將企業(yè)集團/高等院校內廣泛分布的變電所集中統(tǒng)管理，提高運維效率、提高故障響應速度；

響應泛在電力物聯(lián)網的政策，增加客戶粘性，為后期的增值服務開展做準備；

為售電企業(yè)提供電能集抄服務，即時掌握用戶用電量情況，避免偏差考核；

5.9 訪問方式

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5.10典型案例

6 結語

    智慧城市是順應時代發(fā)展的必然產物。智慧城市運用高新技術的發(fā)展，對資源進行有效的整合，進步使資源配置化發(fā)展。未來的發(fā)展過程中，智慧城市的明天會更美好。 

參考文獻:

[1]嚴波,孫斌.大數(shù)據(jù)背景下智慧城市建設探析[J].前沿,2015,000(012):19-23,36.

[2]黃鵬.基于大數(shù)據(jù)云平臺的智慧城市[J].電子技術與軟件工程,2020, 176(06):161-163.

[3]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2020.06版.

作者簡介: 劉細鳳，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司