搭建物联网平台需要了解的东西（Natural Gas IoT Platform）

能源物联网

• 分散式的能源
• 分散式的储能
• 分散式的用能

构建集智慧能源和数字能源为管理方式的智慧能源网络。用智能技术把能源、储能、配能和控制结合起来构建一个新能源物联网。

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新能源 - LNG（液化天然气）物联网

天然气与物联网

燃气行业分为三个大的企业形态：

• 采气企业，国内主要是中国石油、中国石化、中国海洋石油勘探公司；
• 输气企业，按照西气东输路线，分段建设、运营；
• 下游城市燃气公司， 从输气公司处批发天然气，再建设城市管网，将天然气输送到居民用户家中。

燃气行业涉及生产、传输、存储、计量、使用、营销等多个环节，并且其传输范围长、使用范围广，造成在管理、监控及对客户的使用服务方面做到高质量、统一化、高效率会有很大难度，随着物联网的应用提出，智慧化燃气传输网络逐渐被提到日程上来，通过物联网技术可将原有燃气网络进行有效改造，使其智慧化，提高全行业各方面能力。

LNG物联网可以整合LNG全行业资源，为四方服务：

• LNG液厂：将天然气液化，对外出售给下游用气客户
• LNG设备厂：向全行业提供单个或整套设备
• LNG承运企业：LNG运输车队从上游液厂或接收站装LNG，再运往终端用户
• LNG终端用户：用量等

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LNG物联网架构

按物联网结构层可以分为三部分，如下图

第一层 感知层

该层是物联网系统平台的底层，是物联网系统平台的基础。它通过提供及时快速的感应信息、交互信息给上面的控制层和应用层，为整体平台的终端提供数据信息的采集。同时，它通过传感器网络协同处理大量的采集信息和数据。

第二层 网络层

此层主要为平台提供接入应用层的网络，通过各种无线通道技术支持相关业务的信息交换和指令转达。

第三层 应用层

此层根据感应层收集的终端数据和信息通过网络接口上传到燃气运营平台，为平台提供信息分类以及数据分析的功能。

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LNG物联网平台

平台介绍

对物联网中各个节点进行合理分配、管理和监控，就需要一个平台具备节点接入、参数配置、运行状态监控、远程管理、故障报警等功能。

物联网平台提供了终端管理、连接管理、应用支持、业务分析等功能。它向下汇聚物联网传感层和网络层, 汇集传感数据, 实现终端管理。向上面向物联网应用提供应用开发的基础平台和统一接口, 支持具体的物联网应用。

LNG物联网平台可以连接LNG油气开采、海气开采、运输船、陆地接收站、配送站、气化站、加液加气站、槽车及LNG用能工厂、终端智能设备等各个节点，实现对LNG的全产业链覆盖，有效解决LNG安全监控的社会问题。

现有平台展示

平台设计

对LNG物联网架构细分，如下

平台层功能

• 设备管理：燃气设备维护检修、售后服务等
• 运输管理：车辆管理、路径规划、安全运输
• 数据监控：各站点监控数据（罐压力、液位、温度、流量计瞬时流量），可通过pc端，网站，app查看
• 远程升级：智能终端设备
• 资源管理：上游液厂输出、储罐调用
• 数据服务：日、月、年、季的历史数据，可以柱图曲线图等呈现
• 事件警告：设备的传感器报警装置

一种基于云服务的LNG物联网平台

1.1 需求分析

云计算提供的服务有基础设施即服务（Infrastructure as a Service， IaaS）、平台即服务（Platform as a Service，PaaS）和 软 件 即 服 务（Software as a Service， SaaS）。因此，云计算既是提供资源的网络,用户可以按需使用；也能将分布的硬件基础设施资源虚拟地汇集在一起统一管理，并行运算。

物联网负载变化大，物联网应用领域在忙时负载，闲时负载及正常负载的数据变化大，面向LNG领域，支撑平台需具备对海量数据进行采集和分析的能力。物联网采集层产生的海量数据对平台的数据汇聚、存储、计算、实时性提出了巨大的挑战。

故可以将云计算技术融入到LNG物联网平台中，构建基于云服务的LNG物联网平台。现阶段主流的物联网云平台包括华为OceanConnect物联网平台、腾讯云物联网通信平台、百度云天工物联网平台、Microsoft Azure、AWS等。

1.2 架构设计

• 向下汇聚通讯层与采集层，汇集传感数据，实现终端管理。

通信方式：运营商：GPRS网络、3G/4G/5G、NB-IoT窄带蜂窝网络。局域网：WIFI/BT/ZigBee等

数据汇集：利用云服务平台（如Microsoft Azure、AWS等）的PaaS服务，构建“硬件+云”的方案。架构前端采用传感器功能模块和物联网网关[1]，结合云端IoT服务，将来自于各传感器数据流以经济高效的方式在云端进行事件的实时化处理，并将数据导入云端的基础数据库进行存储，使来自一线传感器的海量数据可供相关的业务、数据分析或深度挖掘使用。云平台内存数据库技术可以增强Hadoop[3]、Lambda架构和一些新方法，以最大化计算能力，并支持增强的数据科学技术，进行数据的事后分析和统计，实现快速和自动化的智能数据处理。

充分利用云计算技术可以使城市天然气物联网在无需耗费大量成本自建数据中心的情况下，在云上轻松处理来自数百万个传感器的并发连接和海量数据。

(收集海量数据的目的旨在实现从基本燃气管网管理到能源和城市大数据平台的整合，为燃气用户、企业和政府提供所需的数据洞察力和更好的服务）

• 向上为应用层开发提供基础平台和统一接口，支持物联网应用

平台设有通过基于地理位置信息的直观界面，如图7，工作人员能够更加轻松的管理大量气表终端，实现精准的远程抄表、用量统计、燃气泄漏精准定位与安全控制等。通过将数据与移动应用或微信平台整合，普通用户也可以更加方便的了解家庭能源使用情况，并实现更良好的节能管理。通过在云上构建统一的数据交互，该平台也能够实现与相关行业接口对接，为未来智慧城市运营提供可靠的支持和保障。

• 数据可视化：用户登陆访问平台并介入物联网设备，使用平台提供的web网页对数据进行查看及监控

1.3设计难点

• 连接：设备到平台，平台到应用，实时态势，低时延，5G到来，可靠性
• 处理：数据收集及管理，云服务
• 执行：控制接口设备，处理应用请求，用户I/O
• 安全：安全ID，AI技术，异常检测，数据保护

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城市燃气物联网面临问题

• 硬件成本：前期投入大。构建大数据库中心，应对庞大用户基数，海量计量设备传感器的并发连接与数据收集
• 技术整合难度大：不同商家传感器千差万别。需要在同一个平台整合，难度大。
• 人力成本 ：终端计量表维护，官网巡查和维护，故障排除等

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注释：[1].物联网网关，作为一个新的名词，在未来的物联网时代将会扮演非常重要的角色，它将成为连接感知网络与传统通信网络的纽带。作为网关设备，物联网网关可以实现感知网络与通信网络，以及不同类型感知网络之间的协议转换．既可以实现广域互联．也可以实现局域互联。此外物联网网关还需要具备设备管理功能，运营商通过物联网网关设备可以管理底层的各感知节点，了解各节点的相关信息，并实现远程控制。图l示意性地给出了以物联网网关构建的物联网典型拓扑。
[2].Hadoop 技术堆栈包括相关的软件和实用程序（Apache Hive、HBase、Spark 等），通常包含 Hadoop 分布式文件系统 （HDFS）、适用于作业计划和资源管理的 YARN、适用于并行处理的 MapReduce。Hadoop 最常用于已存储数据的批处理。