使用 InfluxDB 和 eSoftLink IoT 平台的实时能源管理

作者：Chris Churilo / 产品, 用例
2022 年 7 月 21 日

智能能源物联网平台正在赋能消费者跟踪能源使用情况，甚至根据其下期账单的预测来控制支出。然而，eSoftThings 是一家物联网 (IoT) 和人工智能 (AI) 领域的专家，致力于通过其物联网平台 eSoftLink，为消费者和公用事业公司进一步推进智能能源管理。

该公司构建的解决方案在其 eSoftLink 平台内部署了 InfluxDB 和 Telegraf，以提供实时能源管理，从而实现设备级别的使用情况可见性。该解决方案是端到端的——从硬件设备到后端平台再到移动应用程序。以下是推动他们构建该解决方案的原因以及其工作原理。

使智能电能表更加智能

实现节能已成为公用事业公司和消费者的主要目标。根据欧盟 (EU) 能源效率指令 2012/27/EU，欧盟设定了到 2020 年节能 20% 的目标。然而，为了节能，有必要评估能源消耗并将其与能源生产进行比较。

智能计量是解决能源消耗相关挑战的首要步骤之一。智能电表通过提供电力和燃气使用量的实时数据，使消费者能够就其能源使用做出更明智的决策。

例如，法国实施了 Linky 计划。Linky（智能电表）通过电力线通信 (PLC) 连接到集中器。该系统每天上传一次消费信息（由于 PLC 隧道小且数据速率有限），粒度为 30 分钟。集中器通过 GPRS 将其从电表收集的数据上传到信息系统。

公用事业公司为客户提供了一个门户网站，以跟踪他们每年、每月和每天的能源消耗。虽然这使客户能够进行高级比较（例如比较夏季和冬季的能源消耗），但它不允许他们识别最有助于总体消耗的设备。减少功耗需要能够实时检查每个设备的功耗。

设备级别的能源消耗可见性

主要研究，例如 国家科学研究机构、牛津大学 和 美国节能经济委员会 进行的研究表明，消费者访问实时能源消耗反馈可以提高节能效果。当消费者拥有设备级别的深入数据和实时反馈工具时，他们能够加强对能源支出的控制。“反馈工具的实时性越高，消费者最终实现的节能百分比就越高，”eSoftThings 的技术营销工程师 Samuel Chevrier 说。这一挑战促使 eSoftThings 使用其 eSoftLink IoT 平台为其主要客户 Total Direct Energie 将智能电表转变为物联网系统。

电能表每秒生成一次消耗数据，并通过物联网链路将其发送到后端平台。智能电表数据还每秒将数据发送到 eSoftLink，以便消费者可以轻松查看和监控其能源消耗。

在构建此解决方案时，eSoftThings 意识到他们需要一个时间序列数据库，供 eSoftLink 存储和处理智能电表生成的大量时间戳数据。毕竟，物联网数据是时间序列数据。Chevrier 说：“我们想要一个可以支持这种数据量的解决方案，这促使我们部署了一个时间序列数据库。”

InfluxDB 支持大量物联网数据

eSoftThings 选择 InfluxDB 时间序列平台是因为它需要一个高性能的解决方案，具有高写入速度和可扩展性，并且需要易于查找的文档、社区指导和长期支持。

为了确保 InfluxDB 和 Telegraf 能够很好地融入系统，eSoftThings 进行了负载测试，记录了服务器活动以及 Telegraf 和 InfluxDB KPI。测试结果证实，InfluxDB 和 Telegraf 是 eSoftLink 合适的时间序列平台，并且它们具有正确的配置。

通过实施 InfluxDB（及其指标收集代理 Telegraf），eSoftThings 能够收集大量时间序列数据，从而在保持 GDPR 合规性的同时提供增值服务。eSoftThings 使用 InfluxDB 存储其能源应用程序从传感器收集的时间序列数据，并使用这些数据来帮助实时监控、警报和预测。

eSoftThings 的物联网实时能源管理系统如何工作

eSoftLink IoT 解决方案使用内部构建的消息代理来管理数据流。这包括 Apache Zookeeper 和 Apache Kafka，用于快速处理海量数据，InfluxDB 用于时间序列数据，Telegraf 用于指标收集，以及 Chart.js 与 PHP 用于仪表板。

eSoftLink 的主要目的是收集来自连接到智能电表的所有物联网节点的数据，并通过可视化方式呈现这些数据，以便

• 客户在其智能手机上监控其能源消耗

• 公用事业公司管理连接到平台的设备群

平台功能包括数据存储、数据分析、智能合约（一种应用程序，人们可以在其中查看和选择希望将其能源直接出售给消费者的生产商提供的报价）和设备管理。

eSoftLink IoT 平台的技术架构

eSoftLink 架构的三个主要支柱是：物联网节点、后端平台（带有用于安全管理数据的管理面板）和最终用户前端（移动/Web 应用程序）。

eSoftLink 可以连接到各种物联网传感器和设备。结合集成的无线 (OTA) 和设备管理功能，它为客户提供了高度动态、灵活和响应迅速的工具，以支持其运营和业务活动。数据分析系统和消息传递服务器的集成使用户能够获得关于感兴趣事件的实时通知和警报。eSoftLink 还允许连接到外部数据湖，以实现对采集数据的长期存储和冷分析。这允许随时随地以及随着时间的推移从任何数据集提取最大价值。

配置 InfluxDB 以确保 GDPR 合规性

为了确保符合 GDPR（欧盟法律中关于数据保护和隐私的法规），eSoftThings 实施了对数据库中的架构和设计产生影响的功能。这些功能包括被遗忘权、查阅权、数据可移植性、数据日志访问和匿名化。

在确保 GDPR 合规性的同时，eSoftThings 必须收集大量个人信息，以便为消费者和供应商提供强大的见解。鉴于海量数据，他们应用了多个数据库保留策略，从而充分利用了 InfluxDB 灵活的内置保留策略功能。

实时做出更智能的能源管理决策

eSoftLink 是一个多功能且强大的端到端物联网平台，旨在作为独立平台在客户基础设施、边缘或云端上运行。它的灵活性意味着它可以充当供应商的设备、基础设施和他们选择的云服务之间的集成平台。eSoftLink 提供实时数据收集、管理、分析和报告工具，使企业能够快速高效地从他们收集的数据中获益。

eSoftLink 为公用事业供应商提供的实施方案提供实时能源监控和报告，并具有安全的数据存储和访问。eSoftLink 堆栈提供全方位的 REST API，因此连接前端 UI（例如手机应用程序和 Web 浏览器）既快速又简单。

eSoftLink 消费者应用程序和供应商应用程序非常强大，因为它们实时提供以前无法获得的信息和可见性。

消费者移动应用程序提供设备级别的实时消费信息，从而使消费者能够控制家庭能源使用。消费者可以立即看到他们可以产生的消费差异，从而激发行为改变。

该移动应用程序提供可视化和配置选项，以及家庭比较工具，该工具显示客户的家庭消费相对于类似家庭的消费。它还实时显示消费、功率使用情况和迄今为止的账单。

供应商 UI 通过允许公用事业公司确保他们可以快速为消费者提供服务和支持来增强他们的能力。它允许轻松集中配置平台和设备参数。

供应商 UI 可视化包括活动会话数、每日连接数、前一天累积的总能量、瞬时功率、创建的用户帐户数、每日唯一连接数以及每个会话的平均时间。

供应商 UI 允许解决方案所有者咨询任何用户 ID，以便访问有关物联网节点是否已配对和连接、是否已插入智能电表以及最新固件更新日期的详细信息。解决方案所有者可以查看和可视化有关选定期间的功率曲线、能量和支出的详细信息。

对于下一次迭代，eSoftThings 正在努力改进最近部署的两项功能：添加具有执行智能合约能力的区块链和添加 NILM 功能。

要阅读完整故事，请下载此实时能源管理案例研究。