安科瑞劉鴻鵬

摘要

隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜度不斷增加，各種智能設(shè)備和傳感器的廣泛應(yīng)用為數(shù)據(jù)采集和分析提供了豐富的信息源。然而，面對(duì)不同協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)和通信方式的設(shè)備，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集、處理和傳輸，成為構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的一個(gè)重要難題。在這種背景下，網(wǎng)關(guān)作為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中不可或缺的核心組件，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

1. 概述

隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的不斷擴(kuò)展，尤其是在智能城市、智能電網(wǎng)、工業(yè)等域，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的復(fù)雜性和對(duì)高可靠性的需求不斷提升，網(wǎng)關(guān)的作用愈發(fā)顯得重要。

此外，隨著設(shè)備數(shù)量的激增和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)量將呈爆炸式增長(zhǎng)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸和處理方式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)處理需求。網(wǎng)關(guān)通過(guò)本地化的數(shù)據(jù)采集、處理和存儲(chǔ)，能夠有效減輕網(wǎng)絡(luò)和云端的壓力，優(yōu)化整體系統(tǒng)的響應(yīng)速度和處理效率。特別是在遠(yuǎn)程監(jiān)控和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用中，網(wǎng)關(guān)的作用尤為關(guān)鍵，它能夠在設(shè)備端進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)濾、初步處理和事件響應(yīng)，從而大大提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

2. 模塊化數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)

模塊化數(shù)據(jù)采集器是一種采用嵌入式硬件計(jì)算平臺(tái)、具備多種通訊接口和功能模塊的設(shè)備，用于實(shí)時(shí)采集電力系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)并上傳至監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行分析和處理。模塊化的設(shè)計(jì)使得該設(shè)備能夠根據(jù)實(shí)際需要靈活擴(kuò)展功能和接口，滿(mǎn)足不同規(guī)模和復(fù)雜度的電力系統(tǒng)需求。

模塊化系列為例，不僅提供了多種數(shù)據(jù)采集通道，如RS485、以太網(wǎng)、Lora無(wú)線(xiàn)等，還支持模塊化擴(kuò)展，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求增加額外的通訊端口或功能模塊，如4G模塊、CAN總線(xiàn)模塊和IO模塊等。

2.1 模塊化網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

模塊化網(wǎng)關(guān)作為現(xiàn)代工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和智能電力系統(tǒng)中的重要組成部分，具有多種應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。其設(shè)計(jì)靈活，功能擴(kuò)展性強(qiáng)，能夠滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景和需求。以下是模塊化網(wǎng)關(guān)的幾個(gè)主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：

靈活的擴(kuò)展性

模塊化網(wǎng)關(guān)的優(yōu)勢(shì)之一是其高擴(kuò)展性。它采用模塊化設(shè)計(jì)，用戶(hù)可以根據(jù)實(shí)際需要選擇不同的功能模塊進(jìn)行擴(kuò)展。例如，用戶(hù)可以根據(jù)需求添加通信接口模塊（如RS485、Modbus、LoRa、4G、Wi-Fi等）、I/O模塊、無(wú)線(xiàn)模塊等。這使得模塊化網(wǎng)關(guān)能夠適應(yīng)不同規(guī)模和復(fù)雜度的項(xiàng)目需求，靈活滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境變化。

兼容性強(qiáng)

模塊化網(wǎng)關(guān)支持多種通信協(xié)議（如Modbus、DNP3、MQTT、IEC 61850等）和接口（如串口、以太網(wǎng)、Wi-Fi、Lora等）。這一點(diǎn)使得模塊化網(wǎng)關(guān)能夠與不同廠(chǎng)商的設(shè)備互聯(lián)互通，保障了設(shè)備間的協(xié)作。它能夠兼容并集成各種類(lèi)型的終端設(shè)備和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，尤其適用于需要實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)或跨系統(tǒng)互聯(lián)的場(chǎng)合。

數(shù)據(jù)采集與邊緣計(jì)算

模塊化網(wǎng)關(guān)不僅能夠采集大量的數(shù)據(jù)，還支持邊緣計(jì)算功能。這意味著它可以在設(shè)備端進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，降低了網(wǎng)絡(luò)傳輸壓力，提升了實(shí)時(shí)響應(yīng)速度。通過(guò)邊緣計(jì)算，模塊化網(wǎng)關(guān)能夠在現(xiàn)場(chǎng)處理數(shù)據(jù)，如進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選、計(jì)算、報(bào)警處理等，然后將重要數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫嘶蜻h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。這對(duì)于實(shí)時(shí)性要求高的電力監(jiān)控、工業(yè)自動(dòng)化等應(yīng)用至關(guān)重要。

高度集成與簡(jiǎn)化部署

模塊化網(wǎng)關(guān)集成了多種功能，如數(shù)據(jù)采集、協(xié)議轉(zhuǎn)換、通信接口、邊緣計(jì)算等，避免了傳統(tǒng)系統(tǒng)中多個(gè)獨(dú)立設(shè)備的冗余配置。其高度集成的特點(diǎn)能夠有效簡(jiǎn)化系統(tǒng)架構(gòu)、減少設(shè)備數(shù)量并節(jié)省空間，從而降低了部署成本。特別是對(duì)于分布式系統(tǒng)或遠(yuǎn)程站點(diǎn)，模塊化網(wǎng)關(guān)的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)能夠加速部署過(guò)程，減少維護(hù)難度。

遠(yuǎn)程管理與維護(hù)

模塊化網(wǎng)關(guān)通常配備了遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控功能。用戶(hù)可以通過(guò)云平臺(tái)或用管理軟件實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程配置、數(shù)據(jù)查看和故障診斷。這對(duì)于需要持續(xù)監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護(hù)的系統(tǒng)非常重要，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行遠(yuǎn)程修復(fù)，減少現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的需求，提升整體系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

增強(qiáng)的安全性

模塊化網(wǎng)關(guān)通常具備高安全性設(shè)計(jì)，包括數(shù)據(jù)加密、身份驗(yàn)證、防火墻等措施，確保傳輸數(shù)據(jù)的安全性和設(shè)備的免受網(wǎng)絡(luò)攻擊。特別是在智能電網(wǎng)、工業(yè)控制等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施中，數(shù)據(jù)的安全性至關(guān)重要，模塊化網(wǎng)關(guān)能夠有效防止未授權(quán)訪(fǎng)問(wèn)和數(shù)據(jù)泄漏。

節(jié)能運(yùn)行

通過(guò)將數(shù)據(jù)處理和計(jì)算任務(wù)下放至邊緣設(shè)備，模塊化網(wǎng)關(guān)能夠減少對(duì)中心服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)帶寬的依賴(lài)，從而實(shí)現(xiàn)更數(shù)據(jù)處理。尤其在電力物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動(dòng)化等域，模塊化網(wǎng)關(guān)能夠?qū)崟r(shí)優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，降低能耗，提高整體系統(tǒng)的能效。

成本效益

雖然模塊化網(wǎng)關(guān)的初期投資可能較高，但其模塊化的設(shè)計(jì)使得設(shè)備可以根據(jù)需求逐步擴(kuò)展，避免了系統(tǒng)過(guò)度投資。用戶(hù)只需在項(xiàng)目啟動(dòng)時(shí)投資必要的功能模塊，后期可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行擴(kuò)展，避免了不必要的開(kāi)銷(xiāo)。因此，模塊化網(wǎng)關(guān)不僅具有較高的性能，還具有較好的成本效益，尤其適用于運(yùn)行和升的項(xiàng)目。

模塊化網(wǎng)關(guān)憑借其靈活的擴(kuò)展性、強(qiáng)大的兼容性、數(shù)據(jù)處理能力和集成優(yōu)勢(shì)，成為現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、智能電力和工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵組件。它通過(guò)提高系統(tǒng)的靈活性、降低部署成本、優(yōu)化數(shù)據(jù)處理和提升安全性等多方面優(yōu)勢(shì)，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)更加安全和智能化的系統(tǒng)管理。

172.,.,有任何問(wèn)題6972.，。，都可以隨時(shí)問(wèn)的5322

3. ANet模塊化數(shù)據(jù)采集器

本系列智能通信管理機(jī)是一款基于嵌入式硬件計(jì)算平臺(tái)設(shè)計(jì)的設(shè)備，具備多個(gè)下行通信接口和一個(gè)或多個(gè)上行網(wǎng)絡(luò)接口。其主要功能是將目標(biāo)區(qū)域內(nèi)所有智能監(jiān)控和保護(hù)裝置的通信數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并實(shí)時(shí)上傳至主站系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)遙信、遙測(cè)等能源數(shù)據(jù)的采集。

此外，該設(shè)備能夠接收來(lái)自上主站系統(tǒng)的指令，并將其轉(zhuǎn)發(fā)給區(qū)域內(nèi)的智能單元，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)廠(chǎng)站內(nèi)開(kāi)關(guān)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制（如分閘、合閘）或裝置參數(shù)的調(diào)整，完成遙控和遙調(diào)任務(wù)，確保遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度命令的執(zhí)行。

本系列智能通信管理機(jī)具備豐富的通信協(xié)議庫(kù)，支持不同廠(chǎng)商的智能設(shè)備互聯(lián)互通。作為自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測(cè)設(shè)備之間的橋梁，它能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換、接口匹配和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能。

設(shè)備提供RS485通信端口，每個(gè)端口多可連接32臺(tái)儀表設(shè)備（對(duì)于低壓綜合保護(hù)設(shè)備，建議每個(gè)端口連接不超過(guò)4臺(tái)）。具體每個(gè)端口連接的設(shè)備數(shù)量可根據(jù)儀表設(shè)備的通信波特率、通信線(xiàn)路長(zhǎng)度以及客戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)刷新速度的要求進(jìn)行調(diào)整。

該通信管理機(jī)支持實(shí)時(shí)并行多任務(wù)處理，能夠同時(shí)處理與第三方設(shè)備的通信和上位系統(tǒng)的連接。通過(guò)用的配置管理軟件，用戶(hù)可以為不同通道的設(shè)備選擇不同的通信協(xié)議，并通過(guò)修改配置文件來(lái)調(diào)整連接的設(shè)備數(shù)量和數(shù)據(jù)信息，而無(wú)需更改軟件程序。

3.1 型號(hào)說(shuō)明

3.2 技術(shù)參數(shù)

3.3 核心功能

多通道數(shù)據(jù)采集能力

模塊化數(shù)據(jù)采集器通常具備多個(gè)通訊端口，如RS485、以太網(wǎng)接口，支持與各種電力設(shè)備（如智能電表、開(kāi)關(guān)設(shè)備、保護(hù)裝置）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。每個(gè)通道可以連接多臺(tái)設(shè)備，支持大量數(shù)據(jù)點(diǎn)的同時(shí)采集，滿(mǎn)足大規(guī)模電力系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)需求。

ANet-2E4SM系列設(shè)備支持多16個(gè)RS485串口和多個(gè)Lora無(wú)線(xiàn)模塊的擴(kuò)展，能夠并行處理大量設(shè)備數(shù)據(jù)，為電力物聯(lián)網(wǎng)提供數(shù)據(jù)支持。

靈活的擴(kuò)展功能

模塊化設(shè)計(jì)使得設(shè)備能夠根據(jù)實(shí)際需求靈活擴(kuò)展功能。例如，用戶(hù)可以根據(jù)需要選擇不同的擴(kuò)展模塊，包括4G通信模塊、CAN總線(xiàn)模塊、IO擴(kuò)展模塊等，從而滿(mǎn)足不同項(xiàng)目的具體需求。這一特點(diǎn)使得模塊化數(shù)據(jù)采集器可以廣泛應(yīng)用于各種電力監(jiān)控和自動(dòng)化系統(tǒng)中，尤其適用于復(fù)雜的電力物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。

邊緣計(jì)算與二次計(jì)算

除了數(shù)據(jù)采集外，現(xiàn)代模塊化數(shù)據(jù)采集器還具備一定的計(jì)算能力，能夠在設(shè)備端進(jìn)行邊緣計(jì)算，降低網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力并提高響應(yīng)速度。例如，ANet-2E4SM系列支持?jǐn)?shù)據(jù)的二次計(jì)算，可以基于采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算，并將處理結(jié)果反饋至監(jiān)控平臺(tái)。這一功能對(duì)于需要實(shí)時(shí)響應(yīng)的電力監(jiān)控系統(tǒng)尤為重要，如電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、負(fù)荷預(yù)測(cè)等。

強(qiáng)大的通訊與協(xié)議支持

模塊化數(shù)據(jù)采集器支持多種通訊協(xié)議，如Modbus、IEC 104、DNP3等，能夠與不同廠(chǎng)商的設(shè)備兼容，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的互聯(lián)互通。設(shè)備可以通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)或本地監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。

以ANet-2E4SM為例，它支持通過(guò)以太網(wǎng)和4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，用戶(hù)可以通過(guò)用管理軟件進(jìn)行設(shè)備配置和數(shù)據(jù)監(jiān)控，大大提高了電力系統(tǒng)的管理效率。

3.4 設(shè)備規(guī)格

3.5 功能特點(diǎn)

4.模塊化網(wǎng)關(guān)在電力物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

電力監(jiān)控與管理

在智能電網(wǎng)和配電系統(tǒng)中，模塊化數(shù)據(jù)采集器廣泛應(yīng)用于電力監(jiān)測(cè)與管理，實(shí)時(shí)采集電力參數(shù)、負(fù)荷數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)等，并通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)，管理人員可以實(shí)時(shí)掌握電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題并采取預(yù)防措施。

遠(yuǎn)程監(jiān)控與維護(hù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要需求。模塊化數(shù)據(jù)采集器支持遠(yuǎn)程設(shè)備管理、故障診斷與維修等功能。以ANet-2E4SM為例，它能夠通過(guò)4G或Lora無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與云平臺(tái)或遠(yuǎn)程監(jiān)控中心連接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程配置、數(shù)據(jù)采集與故障診斷。

能源數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化

模塊化數(shù)據(jù)采集器不僅能夠?qū)崟r(shí)采集電力系統(tǒng)中的能源數(shù)據(jù)，還可以通過(guò)邊緣計(jì)算功能進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化。例如，通過(guò)對(duì)電力消耗、設(shè)備狀態(tài)和電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)分析，可以進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)、設(shè)備維護(hù)預(yù)測(cè)等，幫助電力公司優(yōu)化能源管理，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。

智能化電力保護(hù)與自動(dòng)化控制

模塊化數(shù)據(jù)采集器在智能電力保護(hù)與自動(dòng)化控制系統(tǒng)中也發(fā)揮著重要作用。通過(guò)實(shí)時(shí)采集并處理設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)與保護(hù)。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到電流、電壓異常時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)觸發(fā)保護(hù)裝置切斷電源，避免電力設(shè)備損壞或系統(tǒng)故障的擴(kuò)大。

結(jié)論

?模塊化數(shù)據(jù)采集器作為現(xiàn)代電力物聯(lián)網(wǎng)的核心組件，憑借其靈活的擴(kuò)展性、多通道數(shù)據(jù)采集能力、強(qiáng)大的通訊支持和邊緣計(jì)算功能，在智能電網(wǎng)、配電自動(dòng)化、電力監(jiān)控等域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。隨著電力行業(yè)對(duì)智能化和信息化需求的不斷增加，模塊化數(shù)據(jù)采集器將在未來(lái)電力物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，推動(dòng)電力系統(tǒng)的安全、智能化發(fā)展。

審核編輯 黃宇