基于大数据的智慧用电系统设计

许平静

（青岛市即墨区应急管理局 山东省青岛市 266200）

智慧用电系统能够对用电线路中存在的漏电、电弧、短路、温度异常等危险情况进行监测。时刻收集线路中的电流、电压等信息情况，通过互联网技术上传至中央平台进行分析处理，实现远程线路监控，异常情况的报警等管理服务。智慧用电系统涵盖了监测模块、数据传输模块、数据处理平台以及数据应用平台。此系统通过所将获取到的信息进行分析，以此来判断用户用电情况，能够实现能源调配的优化，及时发现隐患，增强处理效率，警示危险的效果。

如今，随着科技水平的提高，在人们的日常生活中，智能设备变得越来越常见。例如智能电表、智能插座等等先进的设施，这些设施的使用，为用电系统的智能化发展提供了丰富的数据资源。以往的智能用电系统不能有效的应对现阶段中庞大的数据处理工作，无法进行有效管理。而在近几年中飞速崛起的大数据技术，能够实现对海量数据的高效分析处理，现阶段中，广泛应用在互联网与工业方面的发展当中，并已取得了显著的成绩。大数据技术能够实现在广阔的数据海洋当中，迅速，精准的提取目标信息。该项技术主要通过高效的数据获取技术、存储技术、分析技术以及可视化技术进行支持。现阶段中，大数据技术具有多种运用方案，Hadoop 分布式系统框架是当下运用最广泛的使用方案。

1 智慧用电管理平台的应用前景

电能采集产品的技术提升将促进电能管理系统水平的有效提升。信息传输的稳定性与及时性智慧用电监管平台发展的一项重要基础；另外，智能化、多性能的实现也是该智慧平台的一项重要研究前提，这平台研究过程中，应当积极吸收各类新兴技术，实现智慧化和综合化发展，确保电力公司可以实现多功能、全方位的远程平台监控管理效果。

在电力生产与消耗的过程中，增强对电能的调度、输送以及使用的管理，是现在智慧电网的主要发展方向。而能够实时、精准的获取电力用户的电耗信息，有效的分析电能消耗模型，以此来提高对智慧电网中用电方面管理能力的提升，达到全监控、全采集、全覆盖全面性智能发展。智慧用电管理系统的建立，发展优质智慧电网的必要基础，同时更是支持阶梯电价发展的重要前提。智慧用电管理系统的发展能够有效提高现在电网工作的稳定性，提高经济效益，实现改良电网负荷，提高效果的发展。

2 大数据智慧用电系统的核心技术

基于大数据技术的智慧用电管理系统，能够对大量的数据源根据对应的标准进行获取与归纳，并实现高效率的存储，分析处理，并在显示器上利用数据或图形的方式呈现对应的结果，打造智能用电管理平台。

2.1 基于大数据的用电集成管理技术

基于大数据技术的智能用电管理平台，是统一使用多种技术管理方案，有效结合众多技术，从而获取一个性能更全面的管理效果。融合数据的方式是将各种类型的数据实现系统逻辑的综合管理，最终，实现一个全方位，具有良好使用效果的数据集合。通过大数据技术的集成能力，能够有效改善过去智慧用电系统方案所存在的信息难以流通的情况。现代大数据技术的一个主要特色就是数据源头变得更加丰富化，这代表着能够获取更多不同种类，类型丰富的信息源，这样极为丰富的数据背景，对于大数据的处理而言是一项全新挑战。数据获取与整理的本质就是能够分析各种繁琐的数据，并结合其关系链进行获取。就是实现对复杂数据的预处理，将各种繁琐、混乱、错杂的数据转变为精准、规范化，具有使用价值的数据信息。通过分布式功能，可以有效处理数据文件，将其分化在各个不同的计算机节点当中，现阶段中，通过HDFS 分布式文件系，利用冗沉数据存储技术，加强数据的稳定性和极强的跨平台特征，如今此系统已经被有效应用在各种海量数据的存储与管理工作当中。

2.2 基于大数据的用电数据分析技术

现代大数据技术的关键就是其数据分析处理能力，大数据技术能够对海量数据进行预处理，并且通过其强大的分析处理能力，对整体数据进行研究，或许智能用电的隐形规律，给工作人员提供可靠的参考根据。统计管理方面的知识与现代发达的计算机技术是实现大数据强大分析能力的重要基础，随着近几年来对大数据技术的不断研究改进，如今大数据技术能够实现关联分析、数据挖掘、神经网络、遗传算法等各类不同的高性能处理方式。大数据智能用电平台是以过去的用电系统为研究模板进行改进优化。积极运用数据获取技术，融合计算机学习状况，实现新型的智能用电管理平台能够实现对庞大数据源的有效获取，动态模型的研究分析，迅速决策的能力。新型的智能用电管理平台，可以分析目标特征，实现对数据体量的简化处理；利用聚类数据算法，实现数据迭代获取分析模型；利用大数据并行算法，获取其他高效分析模型，实现系统的多功能自动判断效果。

2.3 基于大数据的用电数据处理技术

新型智慧用电系统的数据处理需求重点在于针对海量数据的分布式处理、泛化处理与数据即时处理能力。分布式处理主要依靠Hadoop 框架进行实现，能够高效的对各种数据源进行预处理，能够运用在本系统的信息获取模块当中，达到对各种复杂，散乱数据的有效获取与归类。数据泛化处理功能可以通过文本、多媒体与图像的方式，将非结构化数据展开统一处理。通过流式处理技术，最高可达到毫秒级的即时数据处理能力，常用与金融交易等高即时性需求的工作领域。

2.4 基于大数据的用电数据可视化技术

通过大数据技术的知识，能够让用电数据分析处理结果加便捷，直观的进行呈现，使管理工作者更详细的掌握用电数据的发展情况，清楚城市内智慧用电具体使用状况。原有的智慧用电管理平台中，虽然具备可视化能力，但是通过大数据技术的支持，能够在原有技术基础上，更深化的探究整体用电规律以及数据之间的关系，可视化技术能够利用，即时电耗数据、地理信息、利用稳定高效的属于分析模型有效的将电能使用过程中数据趋势进行了解，达到预判危险情况以及及时报警的效果。

3 基于大数据的智慧用电系统功能的需求

基于大数据技术的智慧用电系统为高其使用效率，满足现代社会的发展需求，保证使用的安全，因此需要能够满足以下功能：

3.1 即时获取前端采集器的能耗数据

前端的能耗数据采集设备，无时不刻都在输送着各种新的信息内容，这些基础数据能够有效详细的呈现前端某个装置，在某一段时间之间的工作情况，只需要适当的预处理，就能起到极大的作用性。使用者对于前端数据获取的目的主要体现在一下两点上：

（1）了解某一时间段中前端装置的具体数据情况，有利于对装置实际工作情况的掌握；

（2）可以通过数据处理，来有效呈现某一设备现阶段中的实际工作情况，有利于对于装置工作状态的了解。

3.2 无线网络与大数据技术之间的有效衔接

因为基层内的采集器网络节点配备了专项的处理器芯片，顺信内部所搭载的网络传输协议为物联网专用协议，使得采集器无法与大数据平台进行高效的交互。因此需要在基层网络节点中与大数据平台之间增设对应的先接模块，确保只会用电管理平台的智能处理效果。

3.3 大规模能耗数据统计需求

由于采集设备基数较大且我存储的数据信息量十分庞大，就会导致积累了海量的信息存储数据。以往的智能用电管理平台无法承载如此巨量的数据处理工作，而基于大数据技术所设计的智慧用电管理平台能够利用并行计算处理方式，可以有效的满足大量数据处理的需求，并且通过平台中的现有技术方案，来优化统计分析相关的一系列操作要求。

3.4 即时数据查询设计

通过大数据技术所支持的智能化用电平台，需要可以实现用户对于即时数据获取的需求，通过大数据技术能够迅速定位目标数据源。但是因为受到底层数据采集设备的空间限制，其中的数据每间隔一段时间就会被覆盖，因此不可依靠采集设备自带的存储能力进行长期数据查找，要通过传输能力，上传到云端进行保存，同时利用大数据技术实现精准定位，完成目标信息获取。

3.5 复杂能耗数据分析需求

基于大数据所实现的能耗信息管理平台可以实现复杂能耗数据模型的高效处理，管理人员期望能够利用大数据的复杂模型分析能力，从海量、错杂的数据当中提取出具有更高价值的信息内容来帮助优化设备的维护改良，促进环保节能的发展。并且使用中还期望能通过能耗数据模型的建立，通过各种科学方案来优化智慧用电管理平台的多平台兼容性能，在硬件允许的时候，实现手机与电脑端的高效使用管理。

4 基于大数据技术的智慧用电平台设计

智慧用电管理平台基于大数据对前端数据获取、分析以及对数据的运用，深度探究用电系统中各数据之间的联系。将系统功能划分为5 各层级：数据获取、存储、服务、分析以及应用部分，并有效利用原有智慧用电系统框架。通过大数据Kafka、Chukwa 等方法，根据对应的数据特征，实现对数据的预处理操作，确保后续输出的信息资料全面、精确以及具有良好的价值，为后续分析工作打下扎实的基础。基于大数据的智慧用电管理平台通过Hadoop 分布式框架技术以及HDFS 数据库技术，建立高效存储的数据库类型，进而有效提高智慧用电平台的数据调度能力。服务层级有效结合系统管理、信息呈现、安全管理、数据处理等功能。系统管理功能是实现对系统内各种信息资源进行合理调度安排；信息展示功能是将前端采集器所获取的信息处理通过图形或数字的方式进行直观呈现；信息安全管理是对系统中的使用权限进行管理、储备保存对应的数据、提高数据的保密性，保证数据传输的安全性；数据分析是通过技术方案，便捷高效的处理数据信息资源；并利用Apache Spark 技术引擎，还大幅度增强数据处理的效率。智能用电管理平台通过将各类源数据进行预处理，再利用各类数据分析模型进行分析。实现对电网异常情况以及使用风险的判断，基于大数据技术发展的智慧用电管理平台，能够充分体现其智慧性优势，为未来的智慧消防、智慧建筑发展提供稳定的技术支持。

5 结束语

新时代的大数据技术具有极大的发展潜力，怎样将这股潜力有效的运用并加以发展，是现阶段中各行业那所重点研究的问题。文章基于现阶段中智慧用电平台难以应对海量信息处理的问题进行探究，探究基于大数据技术所实现的管理系统所具有的应用优势，提高安全用电的良好发展。