基于物联网技术的电能采控终端和电力营销信息系统的集成与优化

本文是一篇物联网技术论文，本文是针对内蒙古电力营销信息系统采控模块的现状及存在问题，提出了解决问题的方法，进一步提升采控的性能，缩短了智能采控终端数据库队列读取时间。 本文的主要工作和贡献如下：1、本文主要对内蒙电力营销信息系统现状进行了分析，主要针对基于物联网技术应用的营销采控模块找出其现行存在的问题，提出了基于应用、数据库、采控终端的解决方案，通过对方案的实施验证，提高 I/O 瓶颈，优化系统性能，提升服务质量和安全性。2、本文对内蒙电力营销信息系统采控模块关存在的问题，包括营销采控服务器设备老旧导致的数据处理缓慢；营销采控数据库队列读取时间变长，用户体验变差；营销采控终端访问数据库方式不合理；营销采控终端数据召测不精准而采取的措施提高营销信息系统采控模块服务能力。

第一章  引言

1.1  研究背景
物联网技术（Internet of Things）是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、GPS等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。自2009年8月温家宝总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”。物联网技术在我国各行各业兴起，无所不在的“物物联网”的通信时代正在到来。
物联网技术在智能电网领域最广泛的应用就是电能采控系统用来采集、分析数据的采控终端。智能电能采控终端（intelligent electricity acquisition control terminal）是远程采集电能表内数据、每日上报零点冻结表底及执行采控主站下发命令的设备。在电力营销采控系统（electricity marketing acquisition control system）中，位于用户所在区域的采控终端（即智能化电表）将采集的用电信息通过电力载波或GPRS(General Packet Radio Service  通用分组无线服务技术)等无线形式传送至营销采控数据库，以生成电费信息。同时，采控终端也访问数据库，获得电费、电量等信息，为用户提供余额、余量等提醒服务。随着建设智能化电网步伐加快，为主动顺应改革新形势，积极推进“大营销、大服务、大市场”的服务理念，大量的智能采控终端在各个台区进行推广使用，既方便了居民现场查询电量电费，又减轻了抄表员现场抄表的大量工作，实现了双向互动，提高了终端能源利用效率，节约了电量消费。
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1.2  本文的主要研究工作
本文的主要研究对象是基于物联网技术的内蒙古电力营销信息系统的现状以及营销信息系统和采控终端存在的问题。作者作为内蒙古营销信息系统的维护人员，在日常维护、巡检处理故障的工作中，发现了营销系统存在的很多问题，并在解决这些问题的时候，全程参与了内蒙古电力营销系统的架构、性能、功能提升和优化方案的设计过程，重点负责营销信息采控功能模块运行压力过大而在软硬件架构、数据库、业务功能等方面进行的整体优化方案的设计，以及参与内蒙电力营销系统在这几方面的优化改造实施。在本论文研究过程中，本人主要完成的研究工作有：
1、参与内蒙古电力营销采控功能模块运行压力过大而导致用户体验差，系统亟待改造的需求调研，充分考虑集团客户的诉求反馈；
2、参与本公司营销采控功能模块的优化设计方案研讨和制定，与设备厂家多次沟通设计方案；
3、参与本公司营销采控功能模块改造及功能优化项目实施及技术规范书的制定；
4、参与本公司营销采控功能模块优化方案的实施及业务割接、系统模块升级的整个过程。 通过研究生期间系统地学习专业知识，工作中不断学习积累经验、加强实践操作，本人的研究水平和业务能力得到了提高。
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第二章  内蒙电力营销信息系统采控模块现状及存在问题

2.1  内蒙古电力营销系统采控模块现状
内蒙古电力公司营销各级单位使用的营销系统采控模块是 2010 年初建设完成并投入使用的一套兼容低压居民集中抄表、大客户抄表、变电站关口抄表、大用户负控、变电站远程抄表、变压器检测于一体的系统，通过统一通信规约、统一技术规范、统一系统平台，实现了对电力客户的用电信息自动采控、计量异常和电能质量监测、用电分析和管理等功能，它把现场用电信息和营销应用系统完美结合起来，为更好的实现电能信息监管提供了有力的技术支撑，系统的使用可以提高供电部门的管理水平，实现良好的经济效益[1]。内蒙古电力公司营销系统采控模块原理图如图 2-1。

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2.2  内蒙电力营销系统采控模块存在的问题
随着电力营销信息化工作深入开展，近几年营销采控业务的扩展及各盟、市旗县分局营销业务的接入，自动化电能计量采集装置应用日渐广泛。大量的自动化电能计量装置在运行过程中对其上连的营  销采控数据库发起查询请求，其上联数据库处理访查请求的压力也在日渐增长，也发现了采控系统的一些问题，如系统架构老旧、大并发处理不足、海量数据存储存在瓶颈、系统扩展性较差，操作不够便捷、界面不够美观、系统耦合度高、系统改造升级的功能越来越多、更新运维难度大等问题。旗县分局现场安装的采集设备采用的规约 80%是国网版本规约（包括 05、09、13 版本），为保障旗县分局接入公司营销信息平台的顺利进行，于 2016 年 11 月单独搭建了一套国网规约版采控主站来满足旗县现有国网版规约的采集设备的接入，目前两套系统独立运行，服务器都为共用，系统压力凸显[12]。 第三章  营销系统采控模块优化提升.................................XIII
3.1  营销系统采控模块架构提升.................................. XIII
3.1.1  营销系统采控模块应用架构提升............................... XIII
3.1.2  营销系统采控模块数据架构提升................................. XVI
第四章  优化与实施................................ XXVIII
4.1  内蒙古电力营销系统采控模块优化实施............................... XXVIII
4.1.1  引入内存数据库作为采控数据库的读缓存.......................... XXVIII
4.1.2  将热点表设置完全内存读取.......................... XXIX
第五章  测试与验证..................................XXXIV
5.1  测试目的......................................... XXXIV
5.2  测试范围................................. XXXIV


第六章  工作总结和展望

6.1  总结
6.1.1  验证结果
整体优化实施工作能够以当今热点物联网技术出发，从服务器性能、数据库性能、智能采控终端、系统架构等方面全面地将营销信息系统采控模块存在的问题进行全面考量，根据现阶段内蒙电力应用实际出发，在对策实施一定阶段后持续监控数据库服务器和应用服务器运行压力，统计情况如下。如表 6-1 为营销采控数据库队列读取时间表。

物联网技术的广泛深入物联网技术可以应用在电力设备状态检测、电力生产管理、电力资产全寿命、周期管理、智能用电等方面，后信息化时代的电网也将是物联网技术作用下的互动智能电网，智能采控终端的广泛应用是智能电网的先行和革命[28]。
本文是针对内蒙古电力营销信息系统采控模块的现状及存在问题，提出了解决问题的方法，进一步提升采控的性能，缩短了智能采控终端数据库队列读取时间。
本文的主要工作和贡献如下：
1、本文主要对内蒙电力营销信息系统现状进行了分析，主要针对基于物联网技术应用的营销采控模块找出其现行存在的问题，提出了基于应用、数据库、采控终端的解决方案，通过对方案的实施验证，提高 I/O 瓶颈，优化系统性能，提升服务质量和安全性。
2、本文对内蒙电力营销信息系统采控模块关存在的问题，包括营销采控服务器设备老旧导致的数据处理缓慢；营销采控数据库队列读取时间变长，用户体验变差；营销采控终端访问数据库方式不合理；营销采控终端数据召测不精准而采取的措施提高营销信息系统采控模块服务能力。
参考文献（略）