概述
太极计算机股份有限公司（以下简称“太极股份”）是国内电子政务、智慧城市和关键行业信息化的领先企业。公司以“做中国最优秀的数字化服务提供商”为愿景，致力于成为“智能应用的引领者、数据运营的国家队、自主可控的主力军、员工价值的成就者”，面向政府、公共安全、国防、企业等行业提供信息系统建设和云计算、大数据等相关服务，涵盖信息基础设施、业务应用、数据运营、网络信息安全等综合信息技术服务。
进入数字化时代，太极股份坚持以“数据驱动、云领未来、网安天下”为核心战略指引，聚焦政务、公共安全、国防和企业等领域，重点发展行业智能应用、云服务、数字化信息基础设施以及自主可控，着力打造数据服务、业务流程和自主可控等核心技术能力，推进公司业务数字化转型，推动“数字中国”建设，通过拥抱智能科技，创新融合，让我们的世界更智慧。
挑战
在电力系统各环节泛在电力物联网建设中，变电站设备作为一类电网核心设备，解决设备状态数据的实时感知和典型设备故障场景的预测性分析，进而实现变电站设备的远程健康管理，是目前迫切需要解决的问题。
项目希望通过先进的通信网络、信息处理、人工智能分析等技术，研制物联网平台、变电边缘计算框架及局部放电诊断，集输变电设备物联网以及数据的接入、处理、分析等能力为一体，实现各类变电设备传感器的数据接入、流式计算处理，支撑局部放电及其他智能诊断应用的建立。同时基于设备裂化状态，需要及时开展预防性检修工作，以提高变电站设备运行效能，降低设备运维和使用成本，实现设备健康管理水平质的飞跃，提高电网的智能化、安全运维水平。
解决方案
物联网平台形成由自下而上的信息流和自上而下的决策流（管理指令、优化控制指令等）构成的端边云协同的应用闭环。
在现场层，通过 LAN、RS232、RS485 串口连接等有线或 wifi、蓝牙、Lora、NBIOT、3/4/5G 等无线网络，智能设备、仪器仪表、设备系统等现场设备向上与边缘节点对接。其中，依据网络条件，联网设备可选择交换机、路由器、网关等。
在接入层，完成网络通信以及数据报文的汇聚服务。对于穿越不同安全等级的网络时，需要中继网关等实现跨越网闸的正向、反向或双向的数据摆渡服务。
边缘节点层由协议驱动服务、感知/控制服务、数据处理服务、数据服务和计算服务、存储服务、应用服务以及边缘管理接口服务等组成：
- 协议驱动服务通过 EMQ 边缘工业协议网关软件 Neuron 完成与现场设备之间的数据通信。Neuron 实现了 一站式接入 Modbus、OPC、S7 及 IEC104 等工业协议，并转换成 MQTT 协议接入物联网云平台，适用于在各类网关中部署，灵活的模块化设计，支持第三方厂家进行驱动开发适配；
- 在感知/控制服务模块中，基于 Neuron 支持数据双向收发的特性，感知/控制服务模块通过调用 Neuron 的API，调度内置的通信协议，完成设备数据的获取或指令的下发，具体服务包括协议调度、报文接收/发送及指令生成（下发的指令）；
- 在数据处理服务中，借助 EMQ 轻量级流式处理引擎 eKuiper 的规则引擎完成边缘端数据的筛选过滤、特征值/指标计算，eKuiper 的自定义函数功能，可实现设备上报数据的数据解析功能，实现各类协议的数据格式标准化，以 JSON 格式上报数据到云端。
- 数据服务提供了对边缘节点数据库的查询、写入接口，提供数据转发接口用于封装边缘节点接收的数据并推送到平台；
- 计算服务主要包括基于时序库的函数计算、面向应用的深度学习算法；
- 存储服务主要包括时序库，用于缓存边缘节点采集接收的实时监测数据、数据处理后的数据、分析结果数据，也提供轻量级关系数据库，用于存储支撑边缘节点运行的设备测点等基础数据；
- 在应用服务中，基于 Docker 提供应用镜像的下发、发布、启停等，能够支持应用下发到边缘端，并集成边缘端其它服务来支持应用在边缘端的实时运行，同时，也提供了深度学习运行时镜像；
- 在边缘节点，提供相应接口，支持在平台侧远程管理、监控节点、设备、测点、应用等。
物联网云平台作为连接各个边缘节点的物联网大数据中心，由分布式数据接入、分布式数据存储、数据资产管理、数据计算分析、数据服务组成，提供面向全局的数据汇集、处理、计算分析、访问和共享能力。首先，基于运行在 Intel X86 上的物联网消息服务器 EMQX 分布式集群构建的数据接入服务，支持海量的边缘设备消息并发接入，保证云边链路之间的数据高效、安全以及稳定传输。其次，基于容器技术构建起面向全局的应用管理中心，对训练成熟的人工智能模型、深度学习应用，提供统一的部署、运行服务，也支持下发到边缘节点。再者，物联网云平台管理工具，依托管理工具页面在云端建立起集中的监控中心，支撑包括 EMQX 在内的云平台各类组件、各个边缘节点及其接入设备进行统一的管理、监控及安全保障。
成果
通过物联网平台，接入了各类设备传感器，实现了变电站核心设备性能监测量全覆盖，实现设备状态数据的实时接入、信息高效处理，并基于边缘计算框架支撑各类设备故障诊断、预测预警等智慧应用的建立。
在感知层安装输电变电类的微功率传感器，包括环境类监测和主设备监测两大类场景，同时部署汇聚节点和接入接点，数据经过物联管理平台，助力用户打造集状态全面感知、数据安全接入和信息高效处理为特征的物联网型的智能变电站。
在碳达峰、碳中和大背景下，数字能源、智慧能源建设是能源行业发展趋势，变电物联网平台、边缘计算框架是推动变电站智能化运营的基础，极大降低变电站的设备诊断、运维检修成本。