搭建物聯網平臺須要瞭解的東西（Natural Gas IoT Platform）

能源物聯網

• 分散式的能源
• 分散式的儲能
• 分散式的用能

構建集智慧能源和數字能源爲管理方式的智慧能源網絡。用智能技術把能源、儲能、配能和控制結合起來構建一個新能源物聯網。

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新能源 - LNG（液化自然氣）物聯網

自然氣與物聯網

燃氣行業分爲三個大的企業形態：

• 採氣企業，國內主要是中國石油、中國石化、中國海洋石油勘探公司；
• 輸氣企業，按照西氣東輸路線，分段建設、運營；
• 下游城市燃氣公司， 從輸氣公司處批發自然氣，再建設城市管網，將自然氣輸送到居民用戶家中。

燃氣行業涉及生產、傳輸、存儲、計量、使用、營銷等多個環節，而且其傳輸範圍長、使用範圍廣，形成在管理、監控及對客戶的使用服務方面作到高質量、統一化、高效率會有很大難度，隨着物聯網的應用提出，智慧化燃氣傳輸網絡逐漸被提到日程上來，經過物聯網技術可將原有燃氣網絡進行有效改造，使其智慧化，提升全行業各方面能力。

LNG物聯網能夠整合LNG全行業資源，爲四方服務：

• LNG液廠：將自然氣液化，對外出售給下游用氣客戶
• LNG設備廠：向全行業提供單個或整套設備
• LNG承運企業：LNG運輸車隊從上游液廠或接收站裝LNG，再運往終端用戶
• LNG終端用戶：用量等

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LNG物聯網架構

按物聯網結構層能夠分爲三部分，以下圖

第一層 感知層

該層是物聯網系統平臺的底層，是物聯網系統平臺的基礎。它經過提供及時快速的感應信息、交互信息給上面的控制層和應用層，爲總體平臺的終端提供數據信息的採集。同時，它經過傳感器網絡協同處理大量的採集信息和數據。

第二層 網絡層

此層主要爲平臺提供接入應用層的網絡，經過各類無線通道技術支持相關業務的信息交換和指令轉達。

第三層 應用層

此層根據感應層收集的終端數據和信息經過網絡接口上傳到燃氣運營平臺，爲平臺提供信息分類以及數據分析的功能。

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LNG物聯網平臺

平臺介紹

對物聯網中各個節點進行合理分配、管理和監控，就須要一個平臺具有節點接入、參數配置、運行狀態監控、遠程管理、故障報警等功能。

物聯網平臺提供了終端管理、鏈接管理、應用支持、業務分析等功能。它向下匯聚物聯網傳感層和網絡層, 聚集傳感數據, 實現終端管理。向上面向物聯網應用提供應用開發的基礎平臺和統一接口, 支持具體的物聯網應用。

LNG物聯網平臺能夠鏈接LNG油氣開採、海氣開採、運輸船、陸地接收站、配送站、氣化站、加液加氣站、槽車及LNG用能工廠、終端智能設備等各個節點，實現對LNG的全產業鏈覆蓋，有效解決LNG安全監控的社會問題。

現有平臺展現

平臺設計

對LNG物聯網架構細分，以下

平臺層功能

• 設備管理：燃氣設備維護檢修、售後服務等
• 運輸管理：車輛管理、路徑規劃、安全運輸
• 數據監控：各站點監控數據（罐壓力、液位、溫度、流量計瞬時流量），可經過pc端，網站，app查看
• 遠程升級：智能終端設備
• 資源管理：上游液廠輸出、儲罐調用
• 數據服務：日、月、年、季的歷史數據，能夠柱圖曲線圖等呈現
• 事件警告：設備的傳感器報警裝置

一種基於雲服務的LNG物聯網平臺

1.1 需求分析

雲計算提供的服務有基礎設施即服務（Infrastructure as a Service， IaaS）、平臺即服務（Platform as a Service，PaaS）和 軟 件 即 服 務（Software as a Service， SaaS）。所以，雲計算既是提供資源的網絡,用戶能夠按需使用；也能將分佈的硬件基礎設施資源虛擬地聚集在一塊兒統一管理，並行運算。

物聯網負載變化大，物聯網應用領域在忙時負載，閒時負載及正常負載的數據變化大，面向LNG領域，支撐平臺需具有對海量數據進行採集和分析的能力。物聯網採集層產生的海量數據對平臺的數據匯聚、存儲、計算、實時性提出了巨大的挑戰。

故能夠將雲計算技術融入到LNG物聯網平臺中，構建基於雲服務的LNG物聯網平臺。現階段主流的物聯網雲平臺包括華爲OceanConnect物聯網平臺、騰訊雲物聯網通訊平臺、百度雲天工物聯網平臺、Microsoft Azure、AWS等。

1.2 架構設計

• 向下匯聚通信層與採集層，聚集傳感數據，實現終端管理。

通訊方式：運營商：GPRS網絡、3G/4G/5G、NB-IoT窄帶蜂窩網絡。局域網：WIFI/BT/ZigBee等

數據聚集：利用雲服務平臺（如Microsoft Azure、AWS等）的PaaS服務，構建「硬件+雲」的方案。架構前端採用傳感器功能模塊和物聯網網關[1]，結合雲端IoT服務，未來自於各傳感器數據流以經濟高效的方式在雲端進行事件的實時化處理，並將數據導入雲端的基礎數據庫進行存儲，使來自一線傳感器的海量數據可供相關的業務、數據分析或深度挖掘使用。雲平臺內存數據庫技術能夠加強Hadoop[3]、Lambda架構和一些新方法，以最大化計算能力，並支持加強的數據科學技術，進行數據的過後分析和統計，實現快速和自動化的智能數據處理。

充分利用雲計算技術可使城市自然氣物聯網在無需耗費大量成本自建數據中心的狀況下，在雲上輕鬆處理來自數百萬個傳感器的併發鏈接和海量數據。

(收集海量數據的目的旨在實現從基本燃氣管網管理到能源和城市大數據平臺的整合，爲燃氣用戶、企業和政府提供所需的數據洞察力和更好的服務）

• 向上爲應用層開發提供基礎平臺和統一接口，支持物聯網應用

平臺設有經過基於地理位置信息的直觀界面，如圖7，工做人員可以更加輕鬆的管理大量氣表終端，實現精準的遠程抄表、用量統計、燃氣泄漏精準定位與安全控制等。經過將數據與移動應用或微信平臺整合，普通用戶也能夠更加方便的瞭解家庭能源使用狀況，並實現更良好的節能管理。經過在雲上構建統一的數據交互，該平臺也可以實現與相關行業接口對接，爲將來智慧城市運營提供可靠的支持和保障。

• 數據可視化：用戶登錄訪問平臺並介入物聯網設備，使用平臺提供的web網頁對數據進行查看及監控

1.3設計難點

• 鏈接：設備到平臺，平臺到應用，實時態勢，低時延，5G到來，可靠性
• 處理：數據收集及管理，雲服務
• 執行：控制接口設備，處理應用請求，用戶I/O
• 安全：安全ID，AI技術，異常檢測，數據保護

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城市燃氣物聯網面臨問題

• 硬件成本：前期投入大。構建大數據庫中心，應對龐大用戶基數，海量計量設備傳感器的併發鏈接與數據收集
• 技術整合難度大：不一樣商家傳感器千差萬別。須要在同一個平臺整合，難度大。
• 人力成本 ：終端計量表維護，官網巡查和維護，故障排除等

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註釋：[1].物聯網網關，做爲一個新的名詞，在將來的物聯網時代將會扮演很是重要的角色，它將成爲鏈接感知網絡與傳統通訊網絡的紐帶。做爲網關設備，物聯網網關能夠實現感知網絡與通訊網絡，以及不一樣類型感知網絡之間的協議轉換．既能夠實現廣域互聯．也能夠實現局域互聯。此外物聯網網關還須要具有設備管理功能，運營商經過物聯網網關設備能夠管理底層的各感知節點，瞭解各節點的相關信息，並實現遠程控制。圖l示意性地給出了以物聯網網關構建的物聯網典型拓撲。 [2].Hadoop 技術堆棧包括相關的軟件和實用程序（Apache Hive、HBase、Spark 等），一般包含 Hadoop 分佈式文件系統 （HDFS）、適用於做業計劃和資源管理的 YARN、適用於並行處理的 MapReduce。Hadoop 最經常使用於已存儲數據的批處理。