物聯網EMS平台提供的物聯網資料服務
摘要：Acrel IoT EMS平台基於Acrel IoT資料中心構建，已建立上行和下行資料標準，為網路使用者提供能源物聯網資料服務。 Acrel IoT EMS是一個集中式線上平台，用於連接所有Acrel聯網產品。它提供統一的存取、監控和控制功能，節省時間，並讓您能夠全面掌控整個連網裝置。如果您的Acrel裝置連接到IoT EMS，即可產生遠端存取鏈路，連接到4G或Wi-Fi網路的裝置。一旦發生警報事件，相關警報和事件訊息將在幾秒鐘內透過APP快速推送，通知相關人員。
關鍵字：物聯網；能源管理系統；物聯網電錶；雲端平台
Ⅰ. 引言
近年來，物聯網（IoT）概念加速融入工業應用，成為智慧城市和整體資訊化解決方案的關鍵技術思維。目前，物聯網已從概念推測、碎片化應用、閉環開發等階段邁入跨界融合、一體化創新、大規模發展的新階段，在傳統產業轉型升級、城鎮化、智慧城市建設以及人民生活品質持續提升等方面發揮了重要作用，並取得了顯著成效。
Acrel IoT EMS平台是一套結合線上銷售、針對廣泛分佈的網路使用者提供PaaS服務的網路商業模式。用戶完成Acrel IoT產品的安裝後，只需使用手機掃描二維碼即可輕鬆存取平台，無需關注調試和平台操作流程，即可自主選擇平台功能並獲取相應的數據服務。
二、需求分析
物聯網EMS平台的客戶群分為兩類：第一類是網路使用者；第二類是智慧城市。網路使用者通常包括以下幾種類型：
1. 租戶有三到五套公寓出租，需要安裝水錶和電錶並收取費用；
2. 有幾家小型連鎖超市，想要進行能源管理、遠端控制和電氣安全管理；
3. 對於某個社區內的房產，如果想要購買多個充電樁進行集中充電管理，則需要支付營運費用；
4. 某棟大樓的樓宇管理只需要幾公尺即可進行樓層能源計量管理；
5. 一家小型工廠想要管理自己工廠的電力計量；
6. 物聯網系統整合商希望直接取得物聯網產品的數據，需要一個統一的管理平台；
對於上述網路使用者而言，傳統商業模式的缺點如下：
1. 數據系統成本高昂。
2. 需要多樣化的數據服務
3. 調試太專業了。
4. 系統硬體選擇過於專業
5. 服務支付不方便
智慧城市的需求如下：
1. 需要存取各種類型的海量硬件
2. 有必要提取領導層關注的監管訊息，並結合GIS和BIM等技術實現宏觀監管。
3. 提供統一的營運服務平台，提供終端使用者物聯網資料服務
Ⅲ. 系統結構
物聯網能源管理系統（IoT EMS）以能源供應、能源管理、設備管理和能源消耗分析等能源流為核心，連接能源的生產、加工、分配和輸送、消費和節能等環節，並結合人與物的互聯互通，以艾克爾產品為媒介，建構能源物聯網生態系統。物聯網產品和能源參與者以資料流和業務流的形式與平台互動。
3.1 網路結構
Acrel IoT EMS 平台採用分層分散式結構，主要由三個部分組成：感知層（終端擷取設備）、網路層（通訊管理終端）和平台層（能源物聯網雲端平台）。
●感知層：連接網路的各種感測器，包括多功能電錶、預付費電錶、多迴路電錶、物聯網電錶、物聯網水錶、電池汽車充電樁、汽車充電樁、路燈控制器等。
● 網路層：智慧網關收集感知層的數據，進行協定轉換和存儲，然後將數據上傳到物聯網EMS平台。
● 平台層：平台層包含應用程式伺服器和資料伺服器，可在 Web 或 APP 上實作應用程式。
3.2 平台架構
物聯網EMS平台的系統網路結構採用分層分散式結構，包括感知層、資料層、應用層、表示層、操作層。系統架構圖如圖所示。
感測器層包括我公司的各種產品，它是整個系統的底層，也是建構物聯網雲平台的基本要素，包括多功能電錶、預付費電錶、多迴路電錶、物聯網電錶、充電樁、路燈控制器等。
中間資料處理平台主要負責資料處理、資料儲存和資料互動。為了確保整個綜合平台的資料處理能力，我們將即時資料、歷史資料和業務資料儲存在不同的資料庫中，並提供多種介面以實現與第三方系統的資料互動。
上層應用層是物聯網能源管理平台（IoT EMS平台），主要實現各種功能應用。本平台依能源流動方向分為四大模組：能源供應、能源管理、設備管理和能耗分析。能源供應包括電力採集、智慧運維等模組；能源管理包括安全用電、電能品質等子模組；設備管理包括智慧照明、預付、充電樁等；能耗分析包括能耗管理和加值服務等子模組。本平台透過網頁和App為使用者提供人機互動介面，維運層的各類使用者均可透過這兩種方式存取和操作平台。
Ⅲ. 平台功能
3.1、能源供應
3.1.1 電力收集
電力採集模組可實現各類監測資料的查詢、分析、預警和綜合顯示，進而保障配電室的環保運作。在智慧化方面，實現了對供配電監測系統的遠端測量、遠端訊號傳輸和遠端控制，並對系統進行全面檢測和管理。在資料資源管理方面，可顯示或查詢配電室內各設備的運作情況，包括歷史資料和即時資料。依不同需求，可查詢和列印日報表、月報表和年報表，進而提高工作效率，節省人力資源。
3.1.2 智慧化運作與維護
智慧運維模組採用多功能電錶、無線通訊、邊緣運算網關和大數據分析技術，透過智慧網關擷取現場數據並本地存儲，定期將數據推送至雲端平台。該平台可同時存取數千個用戶變電站的數據。平台收集的數據包括變電站的電氣參數和環境數據，例如電流、電壓、功率、開關狀態、變壓器溫度、環境溫濕度、浸水情況、煙霧狀況、視訊、門禁資訊等。一旦出現異常情況，平台會在10秒內透過簡訊和APP發出警報。平台透過手機APP將維運任務傳送至指定人員的手機，並透過NFC追蹤維運執行流程，形成閉環，提高維運效率，並及時發現並排除運作缺陷。
3.2、能源管理
3.2.1 用電安全
電力安全模組對電氣火災的主要因素（電纜溫度、漏電流、負載電流、電壓）進行不間斷的數據追蹤和統計分析，並透過4G網路擷取現場數據，識別電力線路和電氣設備的潛在安全隱患（如電纜溫度異常、過載、過電壓、欠電壓和漏電等），並透過電訊外發射APP、自動電訊等方式來預防電力的預警。系統可顯示所有監測點的漏電流、電纜溫度等電氣參數，支援巡檢記錄和調度操作，提供潛在安全隱患分析報告，並即時評估企業用電安全狀況。
3.2.2 電源質量
電能品質問題日益受到關注，已成為電力系統研究的熱點之一。一方面，隨著科技發展和各種精密複雜電氣設備的廣泛應用，這些設備大多對電能品質非常敏感，導致電能品質極不穩定。電能品質分析的主要目的是確定電力訊號擾動的類型和範圍，並有效地調整和補償相應的擾動源。因此，提高電能品質的關鍵在於及時、準確地獲取各種擾動訊號源的資訊。
電能品質監測包括三相不平衡、諧波和功率因數。當三相不平衡或功率因數過低時，系統會發出警報，並透過APP推播、簡訊、電子郵件等通知使用者。
3.3 設備管理
3.3.1 智慧照明
隨著人民生活水準的不斷提高，人們對工作和生活環境的要求越來越高，對照明系統的要求也越來越高。照明領域的能源消耗在總能源消耗中佔比相當大，節能和提高照明品質是重中之重。照明用電量作為電力消耗的重要組成部分，約佔總用電量的10%。隨著我國國民經濟的快速發展和人民生活水準的不斷提高，照明用電量也將持續成長。
智慧照明利用物聯網技術，持續監控城市各區域照明電路的用電狀態。此平台透過監控照明電路的電流和電壓值來判斷燈具的工作狀態。任何異常工作狀態可被平台監測，並透過手機APP、簡訊和電子郵件推播預警和警報訊息，快速送達負責人，提醒操作人員接觸器跳脫、電源電壓下降等情況。
3.3.2 預付費管理
預付費用功能可應用於各類商業綜合體、社區、辦公大樓、飯店式公寓等物業，以及學校物流管理部門、工廠宿舍、連鎖超市及大型物業。目前，預付費水力發電已在上述場景中成功應用多年，運作穩定。此功能適用於物業公司對住宅、辦公、商店租戶的預付費用管理，或學校及安防系統對學生宿舍的預付費用管理。
3.3.3 汽車/電瓶汽車充電操作
電動車已成為廣泛使用的綠色能源交通工具。同時，電動自行車的數量也不斷增加，解決了人們短途出行的問題。然而，與電動自行車相關的安全事故和火災事件也屢見不鮮，並且呈逐年上升的趨勢，給社會造成了巨大損失，成為威脅人民生命財產安全的隱患。針對電動自行車火災的危險性和特點，各級政府部門已發布文件規範電動自行車的停車和充電行為。汽車/電池汽車的充電運作功能模組透過物聯網技術持續收集和監測充電樁站點及各充電樁的數據，同時對充電器過溫保護、充電器輸入輸出電壓過高、輸出電壓過低、絕緣檢測失效等各種故障進行預警。使用者通過APP掃描二維碼後，系統發起充電請求，並控制與此二維碼對應的充電樁完成電動車的充電過程。充電樁可配備無線模組連接互聯網，配合加密技術和金鑰分發技術，並基於TCP/IP資料交換協定直接與雲端連接。
3.4 能量分析
3.4.1 能源管理
為了穩步推進碳排放雙控目標，在能源消耗強度和總消耗量「雙重控制」的背景下，企業需要思考如何應對能源消耗的雙重控制，以保障正常生產。目前，多數企業仍採用電力、水、瓦斯、冷氣、熱力等各種能源供應系統「各自規劃、各自設計、各自運作」的模式，普遍存在計量設備不足、計量設備精度不高、計量數據不準確、人工抄表可靠性低、難以有效監測和評估主要耗能設備的消耗能效、缺乏可靠的參考數據、缺乏有效的企業能效措施。
能源管理模組採用自動化和資訊化技術，實現了從能源數據採集、製程監控、能源介質消耗分析到能源消耗管理等全過程的自動化、科學化管理。因此，它有機地整合了能源管理、能源生產和利用的整個過程，並運用先進的數據處理和分析技術進行離線生產分析和管理，實現了全廠能源系統的統一調度，優化了能源介質的平衡和有效利用。同時，它也提高了能源質量，降低了能源消耗，達到了節能減排、提升整體能源管理水準的目的。
3.4.2 加值服務
（1）工業配置
傳統的工業自動化配置應用開發方式要求開發人員具備編寫程式碼的能力，並理解相關開發框架的概念和方法。這種開發方式開發週期長，對開發人員的要求也很高。同時，傳統的工業自動化配置應用部署在工業領域，部署便利性和可近性都很低。
隨著工業互聯網的快速發展，應用需求更新迭代速度極快，而設備製造商往往缺乏相關的工業配置軟體開發經驗，導致工業配置軟體的開發更新速度緩慢，難以滿足業務快速成長的需求。同時，工業配置軟體的存取不再局限於工業現場，外部存取的需求也在不斷增長。
物聯網EMS平台中的工業配置模組解決了傳統工業自動化配置應用部署難度高、易用性差的問題。使用者可以透過開發工具中的拖放操作調整配置介面組件的屬性、位置、大小等，並內建豐富的配置組件庫，無需編寫程式碼，也無需具備工業自動化配置軟體開發的技術背景，即可輕鬆開發工業配置介面，並支援資料顯示、遠端控制等功能。
（2）三維可視化
3D視覺化技術透過虛擬模擬實現多維視覺化，為客戶提供數位化服務，協助企業實現能源經濟的雙向管理，提升能源管理水準。其主要功能包括：各區域資訊即時同步；各區域能耗全局控制；設備運作狀態可視化監控；智慧巡檢，自動分析巡檢路徑上的設備運作、電能品質、電氣安全以及異常能耗等情況，並記錄巡檢結果。
五、總結
能源物聯網作為傳統能源產業與物聯網技術結合的產業發展形態，是國家能源革命與數位革命整合發展的重要戰略支持。能源物聯網是將物聯網技術延伸至能源生產、配置和消費過程。隨著「大雲物聯網智慧鏈」等現代資訊科技的快速發展，能源物聯網融合了資訊、通訊、數位技術和電力系統發展，將輸電、變電、配電和用電等各個環節深度整合，實現了狀態的多向監測、智慧資訊處理和智慧連網、人機互動以及智慧服務。
發佈時間：2022年8月1日
