一、項目介紹

隨著國家對節能環保措施的力度不斷加大，基于物聯網技術搭建的國家能源平臺在國家相關部門的建設下逐漸成熟。致力于利用實際能耗數據建立能效仿真模型，通過實時尋優運算，獲得當前的最優化運行策略，并將控制指令下發控制系統，快速幫助能源全面實現自身能源管理的信息化、流程化、可視化和可操作性。

二、項目所面臨的問題

1. 常規網關設備支持的協議單一，無法對接多種電力設備，急需一種邊緣計算網關，能夠支持多種PLC或儀表，同時可對接多臺設備，對其發電站、輸電線路和用戶的電力使用情況進行實時監測
2. 常規網關僅支持上報單個或少數幾個主題，無法滿足通過主題上報的需求
3. 常規網關僅支持上報固定格式的數據，無法滿足上報特定的數據格式的需求，目前市面上同類產品中很難達到該要求。
4. 項目要求數據必須保證穩定，在斷網情況下數據不能丟失
5. 需要網關將一部分采集到的做數據進行處理，比如數值轉換，數據對比過濾，傳統的網關功能滿足需求，只能依賴平臺。

以上問題，目前市面上所流行的網關均無法滿足項目的需求

三、方案總體設計

為了解決上述問題，我們提出使用 藍蜂MQTT 網關作為能源監控系統的基礎設施，作為邊緣側設備，并在電力節點關鍵設施中部署，以便將各種設備和傳感器的數據轉通過網關使用MQTT協議進行數據上報。

藍蜂MQTT網關支持多種PLC和儀表，可對接不同類型的端設備，采集器等，同時也可通過MQTT 協議將實時數據轉發至國家能源平臺。

藍蜂MQTT網關，支持通過腳本編程的方式，將采集到的電力、能源數據進行數據轉換，能夠匹配國家能源平臺的數據格式要求，滿足多種不同主題下不同數據上報的需求場景

四、詳細方案說明

4.1 硬件部署

1. 在設備現場端通過藍蜂MQTT網關與PLC等電力系統控制器連接，包括I型集中器，智能空氣源熱泵，水源熱泵機組、熱水機組等設備
2. 控制柜中安裝藍蜂 網關，使用專屬4G卡進行通信聯網。
3. 網關上電并調試好后，網關通過MQTT協議將數據上報給國家能源平臺

4.2對接項目設備

項目需求：

邊緣計算網關可連接多臺項目中設備進行數據采集，能夠支持多種不同協議的設備進行連接，比如：I型集中器，智能空氣源熱泵，水源熱泵機組、熱水機組等設備，最終將設備采集到的數據通過MQTT協議統一上報給國家能源平臺

解決方案：

藍蜂MQTT網關，支持在邊緣側對主流的PLC協議或Modbus協議解析，支持對接多種傳感器，通過網口或RS485端口進行對接，能夠自主進行數據解析、數據處理、數據換算，極大減少無效數據上傳，降低云端對數據解析的處理壓力，

藍蜂MQTT網關可通過網口和串口同時連接多臺設備進行數據采集，最大支持32臺設備1000條數據采集

4.2對接國家能源平臺

4.2.1 接入MQTT服務器

項目需求：

需要網關能夠連接至國家能源平臺MQTT服務器中

解決方案：

藍蜂MQTT網關中，支持對接多種不同的MQTT服務器，包括阿里云，華為云，OneNet,以及自建的MQTT服務器，通過設置MQTT鏈接參數，能夠很方便的支持連接至國家能源平臺。且支持SSL/TLS加密，可實現數據傳輸單向和雙向加密認證，最大限度保證數據傳輸的安全性

通過鏈接MQTT服務器功能，可填寫對接能源平臺的相關參數，配置成功后，即可連接至國家能源MQTT服務器。

4.2.2 設置上報數據主題

項目需求：

根據國家能源平臺的要求，需要配置15的數據上報topic，便于對于電力能源系統的數據監控

平臺作為消息接收方時，已默認訂閱了相關 Topic，網關設備只要向對應 Topic 發送消息，物聯網平臺就可以接收。

__ 解決方案：__

藍蜂MQTT網關支持設置多個數據上報主題，同時，對于數據上報方式可使用三種：定時上報，條件上報，變化上報，能夠按照客戶的實際需求進行選擇，支持定時場景上報數據，滿足特定條件上報數據，數據變化上報數三種場景

4.2.3 定制數據上報

項目需求：

根據國家能源平臺的要求，需要按照不同的主題，上報不同的數據，對于數據格式也有一定的需求

__舉例：__主題 Topic： /v1/devices/{gatewayId}/datas

Services 結構體說明

字段名

必選/

類型

參數描述

serviceId

必選

String(256)

服務 ID

data

必選

ObjectNode

服務數據

eventTime

必選

String(256)

時間格式： yyyyMMdd’ T’
HHmmss’ Z’ 如：
20151212T121212Z

__ 解決方案：__

通過藍蜂MQTT配置工具，在配置上報主題的功能中，可選擇使用腳本功能，實現對上報數據的格式化處理。

腳本變成能夠根據約定好的上報數據，定義好服務ID，服務數據，時間格式，最終按照國家能源平臺的需求，按照約定好的數據格式進行數據上報



__可支持的數據上報格式舉例__

__ { "devices" :[
{
"services" :[
{
"serviceId" : "YC" ,
"eventTime" : "20191221T154516Z" ,
"data" :{
"PhV_phsA" : "236.019" ,
"PhV_phsB" : "0.000" ,
"PhV_phsC" : "235.641" ,
"PhV_neut" : "234.882" ,
"A_phsA" : "0.581" ,
"A_phsB" : "0.267" ,
"A_phsC" : "0.704" ,
"A_neut" : "0.003" ,
"PhW_phsA" : "0.135" ,
"PhW_phsB" : "0.000" ,
"PhW_phsC" : "0.165" ,
"TotW" : "0.300" ,
"PhVAr_phsA" : "-0.007" ,
"PhVAr_phsB" : "0.000" ,
"PhVAr_phsC" : "0.007" ,
"TotPF" : "1.000" ,
"Hz" : "49.970" ,
"Ind1" : "0" ,
"Ind2" : "0" ,
"Ind3" : "0" ,
"Ind4" : "0"__
}
}
],
"deviceId" :"D5414809fPJ3b"
}
]
}

4.3 網關數據安全穩定機制

4.3.1 支持斷網續傳功能

當藍蜂MQTT網關的網絡出現異常時，網關會將報文緩存到存儲中，待網絡恢復后補發緩存的報文，并支持數據采集時間的上報，從而保證數據的連續和完整性

4.3.2 支持異常狀態上報

藍蜂MQTT網關對于異常數據或網關異常狀態均支持上報機制，開啟狀態上報后，網關會將運行中的錯誤信息或狀態變化信息（部分型號支持）上報給服務器。

能源平臺可通過定于對應主題，及時了解網關異常情況，達到實時預警報警的效果

4.3.3 數據傳輸安全

藍蜂MQTT網關支持SSL/TLS加密，可實現數據傳輸單向和雙向加密認證，最大限度保證數據傳輸的安全性，可以保證數據不被竊聽，不會導致數據安全問題。

4.4 網關腳本

4.4.1 網關腳本功能說明

項目需求：

國家能源平臺中，部分變量需要做數據過濾處理，舉例：針對于電力節點的實時電壓值，需要定時讀取兩個變壓器壓力的值，比較大小，將實時值比較大的數據進行上報

在常規網關中，需要人工進行監視和處理，但是無法做到24小時監控，且浪費大量的人力和無力，導致運營成本極大提高。

解決方案：

藍蜂MQTT網關的支持強大的腳本功能，當某些任務或功能在常規情況下難以實現時，可編寫腳本進行解決

通過腳本編寫控制程序和處理邏輯，能夠極大增強整個網關對于業務的支撐，讓網關功能更強大

4.4.1 腳本功能實際應用

業務描述：

國家能源平臺中，部分變量需要做數據過濾處理，舉例：針對于電力節點的實時電壓值，需要定時讀取兩個變壓器壓力的值，比較大小，將實時值比較大的數據進行上報

腳本執行方案：

創建一個腳本，設置運行環境為：周期執行，每隔10分鐘執行一次

按照如下邏輯腳本程序：當連個變壓器變量的值讀取后，通過Math函數進行數值對比，將數值較大的值進行數據上報

腳本示例代碼如下：

function main(){

//讀變量press1的值

var press1Value = JSON.parse(API.readSignalValue("press1")).value;

//讀變量press2的值

var press2Value = JSON.parse(API.readSignalValue("press2")).value;

//獲取最大值

var maxValue = Math.max(press1Value, press2Value);

//通過設定主題進行數據上報

API.publishTopic("topic11",0, maxValue);

}

腳本執行結果：

創建以上腳本后，當網關采集數據并機型二次預算后，可通過設定的主題將數值進行上報，滿足無人值守設備管理的需求。

五、方案總結

5.1 解決的項目問題

1. 使用藍蜂MQTT 網關能夠滿足對接電力系統的的監測設備，有效的及解決了由于設備連接方式不統一，造成無法統一數據上報的問題

2．解決了傳統網關無法支持上報多個數據主題，上報特定格式數據的要求

3．解決了數據上報的穩定性和安全性的問題，相對比傳統的網關，項目數據的整體安全性和穩定性上升了一個臺階

4. 通過藍蜂MQTT網關比較優秀的邊緣能力，解決在上報數據前對數據進行處理，比數據對比過濾的需求
5. 通過與藍蜂MQTT網關的對接，國家能源項目中對數據采集、數據上報，設備管理等業務均提升了效率，降低了管理和運營成本，做到了能源管理的信息化、流程化、可視化和便捷性。

5.2 本方案的優勢和特點

1.統一的協議：使用MQTT網關可以將各個設備之間的通信統一到MQTT協議上，方便管理和維護。

2.高效的數據傳輸：MQTT協議具有較低的帶寬占用和低功耗特點，使得數據傳輸更加高效。

3.安全可靠：MQTT協議具有較高的安全性，可以通過加密等方式保證數

4.實時監控：通過斷網續傳、狀態上報機制，能夠及時發現異常情況并采取應對措施。

5.性能穩定，功能強大：客戶端軟件操作簡單容易上手，方便基層人員操作，在常規功能（比如上報復雜的數據）無法支持的情況下，可通過編寫腳本程序進行解決。

審核編輯：湯梓紅