能如意工业物联网平台（IIOT）

北京演能科技有限公司 · 产品介绍

一、产品概述

能如意工业物联网平台（E-Ruyi IIOT）是北京演能科技有限公司自主研发的核心产品之一。平台通过互联网与工业自动化技术的深度融合，整合互联网行业对高可用、大数据的技术能力，结合工业自动化的行业特点，开发形成一套适应电力、化工、钢铁、煤炭、环保、楼宇监控、气象监测、水质监测、制药、船舶等多个领域、多个行业的工业应用云平台系统。

平台定位为工业场景设备接入与数据汇聚的中枢、业务应用开发的底座，采用互联网的高可用、灵活扩展技术能力，结合工业场景下的毫秒级数据采集技术，并融合公司多年行业经验，既具备工业自动化场景的高可靠性和高实时性，又具备互联网平台的高可用和动态扩展能力，可为企业提供智能监控、故障诊断、故障分析与预测、能源优化、可靠性分析、运营优化等全方位的解决方案。

二、行业背景与建设需求

行业背景：随着工业互联网的逐渐兴起，工业场景下的大量设备需要联网进行数字化和网络化改造。随着接入设备数量的快速增长，传统的数据接入方式已无法满足大量设备和海量数据的处理能力，需要更高效、更具扩展能力的接入平台，才能满足整个工厂乃至整个集团的设备连接需求。能如意工业物联网平台应运而生，以互联网的高可用、灵活扩展技术能力，结合工业场景下的毫秒级数据采集技术，为工业数字化转型提供统一、高效、可靠的设备接入与数据服务底座。

客户痛点：

· 设备异构、协议繁杂，缺乏统一接入与统一建模能力，系统集成成本高；

· 海量设备并发接入存在入口瓶颈，传统接入方式难以支撑大规模设备与海量数据处理；

· 数据分散在各业务系统，缺乏统一计算、分析与可视化手段，数据价值难以发挥；

· 业务应用开发依赖定制开发，交付周期长、成本高，难以快速响应场景变化；

· 设备运行状态缺乏实时监测与预警手段，故障发现与处置不及时，运维依赖人工。

三、产品总体架构

平台采用“端-边-云”协同的分层架构设计，自下而上由设备接入层、边缘计算层、平台核心层与终端展示层构成：

· 设备接入层：面向能源监控（风电、光伏、储能系统、空调机组等）、设备物联（传感器、智能仪表、PLC系统等）、系统对接（DCS系统、安防系统、第三方系统等）三大类对象，完成异

构设备与系统的数据采集与指令下发；

· 边缘计算层：通过边缘计算网关实现设备就近接入、数据预处理与本地计算，支持断网续传，保障复杂现场的接入可靠性与实时性；

· 平台核心层：由能如意工业互联网平台服务器集群构成，提供HTTP服务、权限密钥等基础组件，承载设备接入、实时数据、工业计算、可视化与业务应用等核心服务；

· 终端展示层：面向大屏应用、PC客户端、平板电脑、移动端四类终端，提供多端可视化展示与业务应用入口。

图1 能如意工业物联网平台总体架构

四、核心功能

平台提供系统建模管理、数据采集与控制、工业计算管理、可视化开发中心、业务应用服务中心五大核心能力，覆盖设备接入、数据处理、算法计算、界面开发与业务定制的完整链路。

图2 能如意工业物联网平台核心能力总览

4.1 系统建模管理

· 对系统内所有接入设备进行设备建模，模型涵盖设备采集协议、设备采集数据点、设备状态信息、设备静态信息、设备计算指标数据、设备控制指令等多个维度的信息数据；

· 通过系统建模适配不同应用场景，为数据采集、计算、监控与业务应用提供统一的数据基础。

4.2 数据采集与控制

平台围绕“数据接入与指令下发”构建了四大核心能力：

· 边缘计算网关：支持几百种数据采集通讯协议，具备边缘计算能力，采用免维护的嵌入式设备，稳定、可靠；

· 云边通讯协议：专为设备物联网环境定制的专用MQTT通讯协议，采用数据变化上传和定时上传相结合机制，支持断网续传、数据补发和消息通知；

· 前置接入服务：高并发、多实例的数据前置通讯服务，解决大量设备并发接入的入口瓶颈，充分发挥平台数据能力；

· 实时数据库：单节点千万级数据接入能力、百万级数据并发计算能力，支持多节点并发集群。

数采网关功能特点：

· 设备管理（云管端、端管端）：支持远程配置和管理、远程在线升级、远程规约调试，支持双向数据流，可实现PLC、HMI、变频器等设备远程上传下载和监控程序；

· 数据采集转发：支持多种设备采集转发规约，支持300余种PLC、电力、仪表采集协议，支持通道冗余和设备冗余；

· 通讯传输方式：支持串口、网口、3G/4G/5G、LoRa、NB-IoT等常用通讯方式；

· 边缘计算：支持基本的数值转换、量程变换，支持自定义脚本计算功能，支持边缘计算报警推送；

· 数据安全：支持数据加密传输安全防护策略，支持断网续传，集成8GB Flash存储缓存。

专用云边通讯协议六大特性：

· 数据鉴权：根据网关编号和设备编号进行设备数据鉴权；

· 主动上报：采用数据变化上送加定时全量更新机制上报数据；

· 数据压缩：采用数据压缩机制进行数据上传，降低数据流量；

· 控制优先：采用独立的控制指令收发通道，控制指令优先处理；

· 事件上报：采用专用的事件上报格式，处理设备端产生的事件与报警；

· 断网续传：网络意外中断时数据缓存于网关，网络恢复后补发数据。

此外，平台还支持自由MQTT协议、电力IEC104、Modbus TCP、环保212、Kafka消息队列等多种其他协议的数据接入。

前置接入服务四大能力：

· 多节点高并发接入：前置数据服务配置多个数据接入服务节点，满足大量设备高并发的接入需求；

· 数据规则判断：接入系统的物联数据在前置处理中加入了规则引擎的数据处理，保证无效数据在数据处理前即被清理；

· 数据接入鉴权管理：设备接入平台时首先进行设备鉴权，符合条件的设备才可接入系统，保障系统数据安全；

· 数据前处理：对数据进行分析和算法处理，为不同类型数据打上对应质量戳，对需要算法的数据进行前置计算。

实时数据库能力：平台内置具有自主知识产权的实时数据库产品，主要性能指标达到并超过同类产品——支持毫秒级数据采集，每秒100万点实时数据更新，数据压缩率大于30比1，历史数据检索达每秒5万条，单数据节点支持1000万点以上规模并可扩展32个以上节点，支持双机热备与7×24稳定运行及系统冗余备份机制，支持单向隔离网闸的镜像服务和数据采集接口，内置脚本算法引擎支持自由编程，支持Windows、Linux及国产操作系统。

4.3 工业计算管理

平台内置五大工业算法管理功能，满足用户各个维度数据算法处理的需求：

· 指标计算：内置指标计算数据点，用算法定制数据，支持数据变化触发和定时触发，支持自定义函数调用与质量标记定义；

· 规则引擎：内置规则判断数据点，支持规则判断前置条件，支持规则触发报警、规则触发事件；

· 函数定制：内置丰富的系统脚本函数，支持用户自定义算法函数，支持系统函数扩展算法；

· 算法管理：支持定时触发执行、周期触发执行、条件触发执行，支持自定义全局变量，支持脚本在线调试功能；

· 调度引擎：支持脚本调度定义、单任务调度、流程编排调度与自由调度脚本。

4.4 可视化开发中心

· 采用可视化开发工具，开发可视化展示界面；

· 支持大屏、PC端、移动端等多端展示，降低界面开发门槛，加速业务呈现交付。

4.5 业务应用服务中心

· 采用业务流程定制工具，定制业务流程，实现业务场景应用；

· 内置运行监控等业务应用：数据处理（内置计算引擎根据模型配置对数据进行计算和数据分析，结果写入实时数据库或进行事件通知）；数据监控（按照设备模型监测所有设备运行数据，包括静态属性、动态数据和事件数据，分类存储和实时统计）；运行告警监测（对设备运行状态实时监测，进行故障早期诊断和预警，涵盖越限告警、逻辑判断告警、数据上传失败告警、设备运行故障告警等）；状态监控和分析（分析设备工作、待机、停机、故障、调试等运行状态，计算状态占有率、故障率等运行指标）。

4.6 数据安全与可靠性

· 设备接入鉴权：设备接入平台先进行鉴权，保障系统数据安全；

· 数据加密传输：数采网关支持数据加密传输安全防护策略；

· 网络安全隔离：支持单向隔离网闸的镜像服务和数据采集接口；

· 系统冗余备份：实时数据库支持双机热备与系统冗余备份机制，保障7×24稳定运行；

· 断网续传：网关集成8GB Flash存储缓存，网络中断时数据不丢失，恢复后自动补发。

五、产品技术特点

· 互联网级高可用与工业级高实时兼备：既具备工业自动化场景的高可靠性和高实时性，又具备互联网平台的高可用和动态扩展能力；

· 多协议海量接入：支持300余种PLC、电力、仪表采集协议，支持串口、网口、3G/4G/5G、LoRa、NB-IoT等多种通讯方式；

· 高性能数据处理：毫秒级数据采集，每秒100万点实时数据更新，数据压缩率大于30比1，历史数据检索每秒5万条；

· 云边端协同：边缘计算网关就近接入与本地计算，专用云边通讯协议保障断网续传与指令优先；

· 低代码快速交付：系统建模、可视化开发、业务流程定制，降低开发门槛、缩短交付周期；

· 自主可控与跨平台：内置自主知识产权实时数据库，支持Windows、Linux及国产操作系统；

· 纵深安全防护：设备鉴权、数据加密、隔离网闸、冗余备份多层防护体系。

六、典型应用场景

· 电力与新能源：光伏、风电等分布式发电场站集中监控与运维管理；

· 化工、钢铁、煤炭：生产设备物联、能耗监测与运行优化；

· 楼宇监控：楼宇机电设备统一接入与集中管控；

· 气象监测、水质监测：分散监测点位的数据采集与汇聚分析；

· 制药行业：生产过程设备监控与质量数据追溯；

· 船舶行业：船舶设备运行数据采集与远程监控；

· 智能工厂数字化改造：数控机床等加工设备联网监控、车间可视化与生产管理。

七、技术参数与部署方式

平台主要技术参数与部署方式如下：

· 数据接入能力：单节点千万级数据接入，百万级数据并发计算，支持32个以上节点并发集群；

· 实时性能：毫秒级数据采集，每秒100万点实时数据更新；

· 压缩与检索：数据压缩率大于30比1，历史数据检索达每秒5万条；

· 协议支持：300余种PLC、电力、仪表采集协议，以及自由MQTT、电力IEC104、Modbus TCP、环保212、Kafka消息队列等；

· 通讯方式：串口、网口、3G/4G/5G、LoRa、NB-IoT等；

· 可靠性：双机热备、7×24稳定运行、系统冗余备份、断网续传、8GB Flash存储缓存；

· 平台兼容：Windows、Linux及国产操作系统；

· 部署方式：支持云服务器集中部署与本地机房部署，结合边缘网关实现分布式部署、集中式管控。

八、产品应用价值

· 数字化改造：为工厂、园区、场站提供统一设备接入与数字化底座，实现整厂、整网数字化改造；

· 降本增效：以低代码建模与可视化开发替代传统定制开发，缩短交付周期、降低集成成本；

· 运营优化：通过实时监控、故障预警与状态分析，提升设备可靠性与运维效率；

· 能源优化：支撑能耗监测与能源优化，助力企业节能降耗、降本增效；

· 数据资产沉淀：统一数据采集、存储与计算，为企业智能监控、故障诊断与预测、可靠性分析等提供数据支撑。

九、典型应用案例

案例一：新能源光伏发电综合监控解决方案

本方案实现对多个分布式发电站的有效监管，解决分布式光伏地理位置分散、通讯情况复杂、运维管理复杂的问题，采用分布式部署、集中式管控方式，将分散的光伏发电系统集中管理起来。针对屋顶光伏发电系统规模较小（一般在1至3MW装机量）的特点，采用4G通讯方式组网，使用4G边缘网关与逆变器、汇流箱、气象站等设备对接，将数据集中于机房或采用云服务器集中管理。系统主要功能包括：发电场站监控、设备状态监控、电力参数监控、发电趋势分析、设备异常报警、发电数据对比、运行报表管理、管理驾驶舱等。

案例二：智能配电综合运维方案

本方案构建配电中心云平台，实现配电设备与运维的一体化管控，负责整体配电房对象的用电监控和电气设备运维的集中统筹管理，可支撑企业内部共享或外部代维共享电气专业人员，实现全部配电房电气数据汇集到云中心，并通过符合组织机构的用户管理与授权，使基层员工、管理员工各司其职，在保障配电室安全可靠运行的基础上，降低设备故障成本、维修成本和管理成本。方案特点包括：实现供配电管理的远程监视与遥信、遥测、遥调、遥控，远程数据监控与五防系统联动，远程故障自动诊断管理，整厂用电计量管理，数据统计分析及报警信息查询，智能门禁及安防联动等。

案例三：某企业工厂加工设备管理系统

该项目为云南某智能工厂综合管理系统，对厂内五个车间（三个生产车间、两个装配车间）进行全场综合管理，实现对数控机床联网监控、装配车间进度管理，优化生产过程与系统排程，实现工厂—车间—设备的统一管理，完成整厂数字化改造。系统主要功能包括：管理驾驶舱、数控机床监控、数控程序管理、数控程序下发、车间可视化面板、订单进度监控、生产报表管理等。系统架构上，底层无通讯口、串口、网口等各类CNC机床通过采集卡与机床网关（支持串口、网口、移动网络、WiFi接入），经WAN链路对接云服务器，上层配套监控中心、车间看板、企业客户端、移动终端等应用端。

十、常见问题FAQ

问题一：能如意工业物联网平台与其他软件平台是什么关系？

答：平台与能如意实时数据库管理系统、能如意设备运维平台等构成完整的软件产品体系，可单独部署使用，也可组合构建“采集—存储—计算—应用”一体化的完整解决方案。

问题二：平台支持接入哪些设备和协议？

答：平台通过边缘计算网关支持300余种PLC、电力、仪表采集协议，并支持自由MQTT、电力IEC104、Modbus TCP、环保212、Kafka消息队列等协议接入，可对接传感器、智能仪表、PLC、DCS、安防系统及第三方系统等。

问题三：网络中断后数据会丢失吗？

答：不会。网关集成8GB Flash存储缓存，支持断网续传，网络意外中断时数据缓存于网关，网络恢复后自动补发数据。

问题四：平台支持哪些部署方式？

答：支持云服务器集中部署与本地机房部署，结合边缘计算网关实现分布式部署、集中式管控，可按项目规模与安全要求灵活选择。

问题五：业务界面和应用如何快速开发？

答：平台提供系统建模管理、可视化开发中心与业务应用服务中心，采用可视化开发工具开发展示界面、业务流程定制工具定制业务流程，大幅降低开发门槛、缩短交付周期。

问题六：平台运行在什么操作系统上？

答：平台支持Windows、Linux及国产操作系统，满足自主可控与国产化部署要求。

十一、产品咨询与关联产品

产品咨询

· 公司名称：北京演能科技有限公司；

· 官方网站：www.doenergy.cn；

· 商务热线：13801104429；

· 合作邮箱：wuhaofeng@doenergy.cn；

· 总部地址：中国·北京。

关联产品

· 能如意实时数据库管理系统（YN-RTDB）：毫秒级流式计算，为工业物联网平台提供实时数据底座；

· 能如意设备运维平台：设备全生命周期管理与智能运维；

· 能如意智慧工厂：面向工厂数字化改造的综合管理平台；

· 能如意MES：生产制造执行管理；

· 能如意智慧楼宇、能如意智慧水务：面向楼宇与水务场景的行业应用平台。