2022 IoTDB Summit：国网信通谢可《Apache IoTDB 在国家电网的应用案例》

12 月 3 日、4 日，2022 Apache IoTDB 物联网生态大会在线上圆满落幕。大会上发布 Apache IoTDB 的分布式 1.0 版本，并分享 Apache IoTDB 实现的数据管理技术与物联网场景实践案例，深入探讨了 Apache IoTDB 与物联网企业如何共建活跃生态，企业如何与开源社区紧密配合，实现共赢。

我们邀请到北京国网信通埃森哲信息技术有限公司总经理谢可参加此次大会，并做主题演讲——《Apache IoTDB 在国家电网的应用案例》。以下为内容全文。

目录

1.应用背景

2.应用方案

3.应用案例

4.未来展望

具体内容：

各位专家同仁大家好，我是国网信息通信产业集团谢可，今天我分享的主题是 《Apache IoTDB 在国网业务场景中的应用案例》。我将通过以下四个方面给大家做一个简要的介绍。

01 应用背景

第一部分：应用背景。2021 年 3 月 15 日习近平总书记提出“构建新型电力系统”的要求，电网作为连接电力生产和消费的重要网络平台，是国家能源转型的中心环节。新型电力系统建设对电网数字化提出了新的要求，一是新型电力系统涉及的采集控制对象规模更大，且逐步向配电侧和用电侧延伸与下沉。二是新型电力系统“源网荷储”各环节紧密衔接，海量对象广泛接入、密集交互，需要统筹处理全网采集控制数据。三是对数据采集、传输、存储和应用提出了更高的时效性要求，需要通过先进的数字传感和物联技术，实现电力系统广泛互联互通、全局协同计算和全域在线透明。

国网信息通信产业集团作为国家电网公司下属负责能源信息化和数字化建设的全资子公司，是国网数字化转型的主力军，参与了 2021 年工业互联网创新发展工程—工业实时数据库项目，依托此项目完成了精准用电终端、物联管理平台、量测数据中心等产品的建设，为新型电力系统全景状态实时感知提供了重要的基础设施。

02 应用方案

第二部分：应用方案。新型电力系统的新特点，例如高比例的新能源接入，消费侧电气化的提升，并要求电网企业做到能源链条的全域感知、全数据分析和全智慧赋能。以南方某省为例，在负荷侧大约有数千万的电表和百万级的电动汽车接入，在电网侧有数百万的“输、变、配”设施和设备的接入。电力系统面临着亿级终端接入，高可靠、高时效的数据采集的需求。第二，大量的智能终端部署和应用需要数据计算由云侧向边侧迁移，由云计算为主体的技术模式向云边一体化计算模式进行转化。第三，需要提供多模态的实时数据共享技术，对于遥性数据提供快速的转发能力，对于遥测数据提供包括图表、API、信息队列等多种数据服务和数据集成能力。

因此在边缘侧，需要提供多频次、多精度及高速率、低延迟的数据采集能力，需要具备对数据补录、召测、补全等数据质量容错能力，可基于阈值、趋势开展数据的异常判断及事件生成。在云侧，需要提供面向亿级设备的实时接入和数据汇聚能力，提供灵活的数据服务和集成能力，以及动态拓扑展现和分析能力。

结合 Apache IoTDB 的高通量、轻量级、云边端适配等特点，信息通信产业集团提出了构建云边一体化全景状态感知基础设施建设。我们推出的云边一体化全景状态感知的基础设施涵盖了电力行业的数据采集、汇聚、计算共享以及可视化展现的全生命周期。

基础设施包括精准用电调控终端、物联管理平台以及实时量测中心。其中精准用电调控终端是一种电力智能终端，可在楼宇、台区实现多种能源数据采集、缓存。物联管理平台面向各类终端提供千万级在线接入和管控、数据汇聚缓存能力。实时量测中心在线汇聚全量实时数据，实现电网在数字空间的动态呈现，IoTDB 应用于这三个产品当中，提供了轻量级、高频、低延时的数据写入和存储能力。

精准用电调控终端是信息通信产业集团打造的一款应用于电力负载管理的智能终端产品。负荷精准控制和精细化用电管理是电力安全保供的重要手段，国家能源局要求 2025 年各地负荷监测能力达到本地最大负荷的 70% 以上，负荷控制能力能达到本地最大负荷的 20% 以上。精准用电调控终端应用于工业楼宇、工业园区、居民社区等负荷管理应用场景，可接入江水源热泵、充电桩等用户能源系统，对用电、热力、燃气、给水、环境等智慧能源数据进行采集，并实现能效分析、需求响应及控制策略下发。从采集数据分析，一个园区内部署一套终端，以采集点 500 作为计算，每秒采集一次的情况下，日新增数据达 8000 万点。因此，需要通过高通量、轻量级的实时数据工具来满足终端的实时数据的存储要求。

IoTDB 已经配适了国网公司终端的软硬件环境，可以支持嵌入式操作系统和 ARM 架构，提供多种语言的访问接口，可满足终端侧应用开发生态，为各类终端提供统一的数据管理服务。目前信息通信产业集团已完成承载 IoTDB 精准用电样机的研制，在国内多个负控应用领域开展应用工作。

物联管理平台南向对接各类终端，提供接入、监控、边缘应用管控，北向对接中台及业务应用提供标准化的数据服务，解决多主体的物联终端管控和数据汇聚的问题，满足多业务场景下数据实时的采集与融合共享。IoTDB 应用于物联管理平台当中，为物联管理平台提供了高吞吐、低成本的数据写入和缓存的能力，同时可基于物联管理平台对运行于各终端的 IoTDB 的运行状态进行实时监测。

信产集团自研的物联管理平台，内置了高并发的多协议解析组件以及 IoTDB 的桥接组件，目前已在中国软件评测中心中通过了第三方的测试，整体性能达到了千万级设备并发，每秒 5000 万点数据的实时写入能力。

支持新能源以及清洁能源大规模高比例接入的新型电力系统，需要加强电碳全过程的监测，通过对实体电网精准采集和数字系统计算推演相结合，实现电网在数字空间的实时动态展现。以南方某省为例，5000 万电力用户按 100 点采集不同种类的电气量数据，每 15 分钟产生的数据大约 5 亿条，每天产生 500 亿条数据，批处理集群要求具备 3000 万每分钟的处理能力；遥信及事件类要求较高的实时性，时延 ≤ 30 秒，可靠性 ≥ 99.99%。

依托 IoTDB 高吞吐、高压缩、低延时、丰富查询的产品能力，以及良好的物联网领域的应用生态，结合 Flink、Kafka、Spark 等组件实现数据计算推演和分析拟合，我们研发了实时量测中心，在线汇聚了 PB 级的全环节采集数据，以支撑实体电网在数字空间的实时动态展现。

03 应用案例

第三，汇报一下应用案例。我们设计了实时监测预警，协同调控、发电预测、电能质量监测等应用，打造了“技术先进、架构坚强、应用灵活、提升全面”的分布式新能源协同调控系统，实施分布式新能源的信息感知、实时监视、故障预警、群调群控的能力，支撑大规模分布式光伏灵活应用和高效消纳。

在这个过程当中我们也取得了一系列的技术突破。

04 未来展望

下面对未来做一个简要的展望。信息通信产业集团作为能源互联网建设的中坚力量和数字化转型发展的主力军，积极响应国家及国网公司的重要战略部署，基于能源电力行业积累的丰富实践经验，立足新型电力系统的重大需求，以数字化技术和数据要素为驱动，提出了电力数字空间的技术体系概念，打造新型电力系统创新发展数字引擎，发展新业务、新业态、新模式，推动电网向能源互联网升级。

我们在国家电网公司战略及“一体四翼”发展布局的指引下，持续建设由先进传感器、智能终端、物联管理平台组成的全量状态感知基础设施产品，为电力数字空间提供数据感知基础；发挥电力数字空间首倡者、引领者、实践者的作用。我们也呼吁各行业积极参与，共同打造电力数字空间赋智、赋能、赋值新型电力系统的构建，助力“双碳”目标的实现。谢谢大家。

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