CN102870056B - 智能网络 - Google Patents

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Abstract

网络智能系统可以包括在整个产业系统布置的多个传感器。传感器可以获得涉及产业网络的各个方面的数据。该网络智能系统可以包括系统端点智能和系统基础设施智能。系统端点和系统基础设施智能可以提供分布式智能，以允许响应于系统操作和发生而在产业系统内做出本地化决策。网络智能可以包括集中式智能部分以与端点和基础设施智能通信。集中式智能部分可以在系统的本地化级别或系统范围级别上提供响应。

Description

智能网络
优先权主张
本申请要求2010年7月2日提交的美国专利申请序号12/830,053和2010年3月19日提交的美国临时专利申请序号61/315,897的优先权的权益，此处并入上述两个专利申请以作参考。
技术领域
本发明大体上涉及用于管理产业网络的系统和方法，且更具体而言涉及在产业网络的不同区段处收集数据且分析收集的数据以管理产业网络的系统和方法。
背景技术
各种产业均具有与之相关的网络。这些产业可以包括公共事业、电信、交通运输(诸如空中运输、轨道运输、汽车运输、公共汽车运输等)以及能源开采(诸如油井、天然气井等)。
一种这样的产业是管理电网的公共事业产业。电网可包括以下其中之一或全部：发电、输电以及配电。电力可以利用诸如煤炭火电厂、核电厂等的发电站生成。出于效率目的，生成的电力被升压到非常高电压(诸如345K伏特)，并且在输电线路上输送。输电线路可以长距离输送电力，诸如跨过州界线或者跨过国界，直至它到达其批发用户，该批发用户可以是拥有本地配电网络的公司。输电线路可以终止于输电变电站，该输电变电站可以将前述非常高电压降压到中间电压(诸如138K伏特)。更小的输电线路(诸如二次输电线路)将该中间电压从输电变电站输送到配电变电站。在配电变电站，中间电压可能再次降压到“中等电压”(诸如从4K伏特到23K伏特)。一条或多条馈线电路可以从配电变电站引出。例如，可以从配电变电站引出四条到几十条馈线电路。馈线电路为3相电路，其包括4 条引线(用于所述三个相的每一个的三条引线以及用于中性点的一条引线)。馈线电路可以在地上(在电杆上)或者在地下来选择路线。可以使用配电变压器对馈线电路上的电压周期性地进行分接，该配电变压器将电压从“中等电压”降压到用户电压(诸如120V)。用户电压随后可以由用户使用。
一个或更多电力公司可以管理电网，其包括管理与电网有关的故障、维护以及升级。然而，电网的管理经常是低效率且高成本的。例如，管理本地配电网络的电力公司可以管理可能出现在馈线电路中或者称为支线电路的电路(其从馈线电路作为分支形成)上的故障。本地配电网络的管理经常依赖于在出现停电时来自用户的电话呼叫，或者依赖于分析本地配电网络的现场工作人员。
电力公司已经尝试使用有时称为“智能电网”的数字技术来升级电网。例如，更智能的电表(有时称为“智能电表”)是一种先进电表，该电表比传统电表更加详细地识别消耗。智能电表可以随后将该信息经由某个网络传回到本地公用事业公司以用于监视和计费目的(遥测)。尽管更新电网中的这些最新改进是有益的，但需要更多的改进。据报告：仅在美国，一半的发电容量未被使用，一半的长距离传输网络容量未被使用，三分之二的本地配电未被使用。因此，明显存在对于改善电网的管理的需要。
另一种这样的产业是交通运输产业。交通运输产业大体上涉及对一种或多种类型的交通工具(诸如飞机、列车、汽车、公共汽车等)的移动的管理。例如，列车产业包括轨道线路、运行在轨道线路上的列车、中央控制以及用于控制轨道线路/列车的网络。该网络可以包括用于感测轨道线路的各个部分的传感器、用来向/从中央控制通信的装置以及用来控制轨道线路的装置。典型地，用于轨道产业的网络是原始的。具体而言，网络限制了使用的传感器的类型、向/从中央控制通信的方式以及控制轨道线路的能力。因此，明显存在对于改善轨道线路的管理的需要。
发明内容
提供用于改善产业系统的管理的智能网络。该智能网络可以是可定制的且应用于一种或多种产业。示例包括应用于公共事业产业和交通运输产业(诸如空中运输网络、轨道运输网络、汽车运输网络、公共汽车运输网络等)。智能网络也可以被定制且应用于电信网络以及能源开采。
智能网络可以包括一个或更多系统端点。系统端点可以包括一个或更多端点传感器以监视产业系统的各种状况且产生指示状况的数据。系统端点可以包括端点分析以处理系统端点数据且基于数据产生任意合适的决策。
智能网络可以包括系统基础设施，该系统基础设施包括一个或更多系统设施传感器以监视产业系统基础设施的各种状况且产生指示状况的数据。系统基础设施可以包括基础设施分析以处理数据且基于数据产生任意合适的决策。系统基础设施还可以从系统端点接收数据以产生适当的决策。
系统端点和系统基础设施可以产生指示产业系统中感兴趣事件的出现的事件数据。系统端点和系统基础设施还可以产生指示产业系统的操作和非操作数据。智能网络可以包括一条或更多总线以向智能网络的网络核心提供事件数据和操作/非操作数据。网络核心可以包括系统分析以分析接收的数据且产生在产业系统中可以是局部或全局的决策。网络核心还可以包括用于存储接收的数据的数据收集，以便进行检索以用于后续回顾和分析。网络核心还可以包括用于控制系统产业的各个方面的系统控制。系统控制可以在做出各种决策时且可能需要系统操作时实施。智能网络还可以包括与网络核心通信的企业系统。
对于本领域技术人员而言，在检查下述附图和具体实施方式后，其他系统、方法、特征和优点将是或者将变得显而易见。所有这样的其他系统、方法、特征和优点旨在包括在此具体实施方式中，落在本发明的范围内，并且由下述权利要求书保护。
附图说明
图1A-1C为电网的整体架构的一个示例的框图。
图2为在图1中描绘的智能网络数据企业(INDE)核心的框图。
图3A-3C为电网的整体架构的另一示例的框图。
图4为在图1和图3中描绘的INDE变电站的框图。
图5A-5B为在图1A-C和3A-C中描绘的INDE设备的框图。
图6为电网的整体架构的又一示例的框图。
图7为电网的整体架构的又一示例的框图。
图8为包括可观测性过程的一些示例的列表的框图。
图9A-9B示出电网状态测量&操作过程的流程图。
图10示出非操作数据过程的流程图。
图11示出事件管理过程的流程图。
图12A-12C示出需求响应(DR)信令过程的流程图。
图13A-13B示出停电智能过程的流程图。
图14A-14C示出故障智能过程的流程图。
图15A-15B示出元数据管理过程的流程图。
图16示出通知代理过程的流程图。
图17示出收集电表数据(AMI)过程的流程图。
图18A-18D是实体关系图的示例，该实体关系图可用于表示基线连接性数据库。
图19A-19B示出蓝图进展流程图的示例。
图20为示例智能网络的框图。
图21A-21C为INDE架构的整体架构的一个示例的框图。
图22为图21中描绘的INDE核心的框图。
图23A-23C为整体INDE架构的另一示例的框图。
图24A-24C为在轨道网络中实施的INDE架构的示例的框图。
图25为图24A-24C的INDE架构中的示例列车的框图。
图26A-26C为在电轨网络中实施的INDE架构的示例的框图。
图27A-27C为在公路运输网络中实施的INDE架构的示例的框图。
图28A-28C为在汽车网络中实施的INDE架构的示例的框图。
图29为图20的INDE架构的示例操作流程图。
图30为彼此一起使用的多个INDE架构的示例的框图。
具体实施方式
作为概括，下文所描述的优选实施方式涉及用于管理产业网络的方法和系统。申请人在下文提供涉及各种产业网络的示例，这些产业网络诸如是公共事业和交通运输产业(诸如空中运输网络、轨道运输网络、汽车运输网络、公共汽车运输网络等)。然而，可以使用其他产业网络，包括电信网络和能源开采网络(诸如油井的网络、天然气的网络等)。
如下文更详细讨论，某些方面涉及公共事业网络，诸如电网本身(包括输电和/或配电中的硬件和软件)或交通运输网络。而且，某些方面涉及公共事业网络的中央管理(诸如电网的中央管理以及交通运输网络的中央管理)的功能能力。这些功能能力可以分成两种类别：操作和应用。操作服务使得公共事业公司能够监视和管理公共事业网络基础设施(诸如应用、网络、服务器、传感器等)。
在下文讨论的示例其中之一中，应用能力可以涉及对公共事业网络本身(诸如电网或交通传输网络)的测量和控制。具体而言，应用服务实现对于公共事业网络可能具有重要性的功能性，且可以包括：(1)数据收集过程；(2)数据分类和保持过程；以及(3)观察过程。如下文更详细讨论，利用这些过程允许人们“观察”公共事业网络、分析数据且推算出关于公共事业网络的信息。
现在参考图20，示出说明可以应用于各种产业的产业系统的示例智能网络数据企业(INDE)架构2000的框图。在一个示例中，INDE架构可以包括网络核心2002。网络核心2002可以接收基于特定产业用途的各种类型信息和/或数据。用于特定产业的数据和信息可以源 于可以代表产业系统内的各个点的系统端点2006。每个系统端点2006可以包括可以检测与产业系统相关的各种状况的很多端点传感器2014。例如，端点传感器2014可以专用于检测公共事业电网中的电线流或航线的到达/出发问题。系统端点2006中的每一个可以包括允许执行本地化分析的一个或更多处理器和存储器设备。在一个示例中，端点分析2016可以基于从端点传感器2006接收的数据确定各种事件。
INDE架构2000还可以包括可以支持整个产业系统的系统端点2006的系统基础设施2008。系统基础设施2008可以包括在整个产业系统分布的基础设施传感器2022，以检测与产业系统相关的状况。在一个示例中，系统基础设施2008可以包括基础设施分析2020，从而允许系统基础设施分析从基础设施传感器2022接收的数据。
网络核心2002可以接收来自系统端点2006和系统基础设施2008的信息。在一个示例中，INDE架构2000可以包括诸如操作/非操作总线2010和事件总线2012的很多总线。操作/非操作总线2010可以用于通信传送操作和非操作数据。在一个示例中，操作数据可以表示与实施INDE架构2000的特定产业系统的各种操作相关的数据。非操作数据可以表示与涉及特定产业系统本身的方面相关的产业中的数据。事件总线2012可以接收与在产业系统中出现的各种事件有关的数据。事件可以表示产业系统中感兴趣的任意事件的出现。因而，事件可以包括在产业系统中出现的不期望或异常状况。
INDE架构2000可以实施分布式智能，其原因在于架构的各个部件可以用于处理数据和确定适当的输出。在一个示例中，端点分析2016可以包括一个或更多处理器、存储器设备以及通信模块，以允许基于端点传感器2006所接收的数据执行处理。例如，端点分析2016可以从端点传感器2014接收与事件相关的信息，且可以基于数据确定特定事件正在发生。端点分析器2016可以基于事件产生适当响应。
基础设施分析2020可以类似地包括一个或更多处理器、存储器 设备以及通信模块，以允许基于基础设施传感器2022所接收的数据执行处理。系统基础设施2008可以与系统端点2006通信，从而允许系统基础设施2008利用基础设施分析2020评估和处理来自系统端点2014和基础设施传感器2022的事件数据以及操作/非操作数据。
也可以通过总线2010和2012提供的网络核心2002来评估数据。在一个示例中，网络核心2002可以包括系统分析2024，该系统分析2024包括传感器分析2026和事件分析2028。分析2026和2028可以包括一个或更多处理器和存储器设备，从而允许事件数据和操作/非操作数据被分析。在一个示例中，传感器分析2024可以评估来自端点传感器2014和基础设施传感器2022的传感器数据。事件分析2028可以用于处理和评估事件数据。
网络核心2002还可以包括数据收集2030。数据收集2030可以包括用于存储原始和经处理的数据的各种数据仓库2032，从而允许在必要时检索历史数据，允许基于历史数据的未来分析。
网络核心2002还可以包括系统控制2034。系统控制2034可以负责在产业系统中所采取的动作。例如，系统控制2034可以包括基于事件数据和/或操作/非操作数据来自动控制产业系统的各个方面的自动控制2036。网络核心2002还可以包括用户控制2038，允许可以基于或可以不基于事件数据和/或操作/非操作总线的对产业系统的人工控制。
企业系统2004可以包括用于产业的各种大规模软件包。企业系统2004可以接收来自网络核心2002的数据和向网络核心2002传送数据，以在诸如信息技术(IT)的特征部件中或涉及产业的其他方面中使用。在可替换示例中，总线2010和2012可以集成到单个总线或可以包括附加总线。可替换示例还可以包括系统基础设施2008，该系统基础设施2008包括各种子系统。
现在参考图29，示出INDE架构2000的示例性操作图。在一个示例中，系统端点(SE1)2006可以确定事件E1的出现。另一系统端点(SE1)2006可以确定事件E2的出现。每个系统端点2006可 以经由事件数据向系统基础设施2008报告事件E1和E2。系统基础设施2008可以分析事件数据且产生决策D1，该决策D1可以被传送到系统端点SE1和SE2，从而允许系统端点实施响应。
在另一示例中，可以通过系统端点SE1确定事件E3。报告事件E3的事件数据可以被传送到网络核心2002，从而允许网络核心2002实施系统分析2024且经由系统控制2034产生决策D2。决策D2可以被提供到系统端点SE1。
在另一示例中，系统端点SE1可以确定事件E4的出现且经由事件数据告知网络核心2002该事件E4。网络核心2002可以产生决策D3且在向企业系统2004提供关于决策D3的信息的同时，将它提供到系统端点SE1以便实施。
在另一示例中，系统端点SE1可以确定事件E5的出现。系统端点SE1可以实施端点分析2016以确定且随后实施决策D4。决策D4可以被提供到系统架构2008和网络核心2002，以用于告知和存储目的。关于图29的示例是说明性的，且其他事件、操作数据和非操作可以通过INDE系统2002通信传送。
INDE高级架构描述
整体架构
转到附图，其中相似附图标记指代相似的元件，图1A-1C示出INDE的整体架构的一个示例。这种架构可以用作参照模型，其提供对于公共事业网络数据(诸如智能电网数据)的端到端收集、传输、存储和管理；它也可以提供分析和分析管理，以及提供将前述功能集成到公用事业公司过程和系统中。因此，它可以被看作是企业范围的架构。在下文将更详细讨论某些要素，诸如公共事业网络本身的操作管理以及各方面。
在图1A-1C中描绘的架构在可包括多达四条数据和集成总线：(1)高速传感器数据总线146(在电力公共事业的示例中，其可包括操作和非操作数据)；(2)专用事件处理总线147(其可包括事件数据)；(3)操作服务总线130(在电力公共事业的示例中，其可以用于提供有关 智能电网的信息给公用事业公司后台应用)；以及(4)用于后台IT系统的企业服务总线(在图1A-1C中示为用于服务企业IT115的企业集成环境总线114)。单独的数据总线可以按照一种或多种方式实现。例如，两条或更多条数据总线，诸如高速传感器数据总线146和事件处理总线147，可以是单条数据总线中的不同分段。具体而言，总线可以具有分段的结构或平台。如下文更详细所讨论，硬件和/或软件(诸如一个或多个交换机)可以用于在数据总线的不同分段上路由数据。
作为另一示例，两条或更多条数据总线可以位于单独总线上，诸如就在单独总线上传输数据所需的硬件而言，位于单独的物理总线上。具体而言，每条总线可包括彼此分开的布线。另外，一些或所有的单独总线可以是同一类型的。例如，总线中的一条或多条可包括局域网(LAN)，诸如通过未屏蔽双绞线电缆和Wi-Fi的以太网。如下文更详细所讨论，硬件和/或软件(诸如路由器)可以用于将数据路由至不同物理总线中的一条总线上。
作为又一示例，两条或更多条总线可以位于单个总线结构中的不同分段上，并且一条或多条总线可以在单独的物理总线上。具体而言，高速传感器数据总线146和事件处理总线147可以是单条数据总线中的不同分段，而企业集成环境总线114可以位于物理上分离的总线上。
尽管图1A-1C描绘四条总线，但是可以使用更少或更多数目的总线来承载四种所列类型的数据。例如，单个未分段的总线可以用于通信传送传感器数据以及事件处理数据(这使总线的总数达到三条)，如下文讨论。并且，该系统可以没有操作服务总线130和/或企业集成环境总线114的情况下操作。
IT环境可以是SOA兼容的。面向服务架构(SOA)为在它们生命周期中用于创建和使用商业过程，被包装成服务的计算机系统架构样式。SOA也定义和规定IT基础设施以允许不同应用来交换数据以及参与商业过程。不过SOA和企业服务总线的使用是可选的。
在电网的示例中，附图示出整体架构中的不同元件，诸如下述元件：(1)INDE核心120；(2)INDE变电站180；以及(3)INDE设备188。整体架构中的元件的这种划分是用于图示目的。也可以使用元件的其他划分。并且，元件的划分可以因不同产业而有所不同。INDE架构可以用于针对电网智能支持分布式和集中式方法，以及可以用于提供用于处理大规模实施的机制。
INDE参考架构是可以被实施的技术架构的一个示例。例如，它可以是用于提供用来研发任意数目的特定技术架构的起始点的元架构的示例，如下文讨论，每个产业解决方案一个架构(例如不同解决方案用于不同产业)或产业内的每个应用一个架构(例如，第一解决方案用于第一公共事业电网以及第二解决方案用于第二公共事业电网)。因而，用于特定产业或产业内的特定应用(诸如对于特定公共事业的应用)的特定解决方案可以包括INDE参考架构中的一个、一些或所有的元件。并且，INDE参考架构可以提供用于解决方案研发的标准化起始点。下文讨论用于确定针对特定产业或产业内(诸如特定电网)的特定应用的具体技术架构的方法。
INDE参考架构可以是企业范围的架构。其目的可以是提供用于数据的端到端管理以及分析(诸如电网数据的端到端管理以及分析)并且将这些集成到电力公共事业系统和过程中的框架。由于高级网络技术(诸如智能电网技术)影响电力公共事业商业过程的每个方面，因此不应仅仅留意在网络(诸如电网)级别、操作和用户驻地级别的影响，还应留意在后台和企业级别的影响。因此，INDE参考架构可以并且确实参照企业级别SOA，例如，从而处于接口目的而支持SOA环境。这不应被看作是在高级网络(诸如智能电网)能够被建立和使用之前产业(诸如公共事业公司)必需将它们现有的IT环境转换为SOA的要求。企业服务总线是一种用于促进IT集成的有用机制，但是它并非被要求以便实施解决方案的其余部分。下文讨论侧重于用于公共事业解决方案的INDE智能电网元件的不同部件；然而，INDE的一个、一些或所有部件可以应用于不同产业，诸 如电信、交通运输和能源开采。
INDE部件群组
如上所述，INDE参考架构中的不同部件可包括例如：(1)INDE核心120；(2)INDE变电站180；以及(3)INDE设备188。下述部分讨论INDE参考架构的这三个示例元件群组，并且提供对每个群组的部件的描述。
INDE核心
图2示出INDE核心120，其为可以驻留在如图1A-1C所示的操作控制中心的INDE参考架构部分。INDE核心120可以含有用于存储电网数据的统一数据架构以及用于分析从而对该数据操作的集成模式。此数据架构可以使用国际电工技术委员会(IEC)通用信息模型(CIM)作为其顶层模式。IEC CIM是由电力产业发展、已经被IEC正式采用的标准，其目的是允许应用软件交换有关电气网络的配置和状态的信息。
此外，此数据架构可以利用联合中间件134，以将其他类型的力公共事业公司数据(诸如，例如电表数据、操作和历史数据、日志和事件文件)以及连接和元数据文件连接到单个数据架构中，该单个数据架构可以具有单个入口点以供包括企业应用的高级应用访问。实时系统也可以经由高速数据总线访问关键数据存储库，并且若干数据存储库可以接收实时数据。不同类型的数据可以在智能电网中的一个或多个总线中传输。如下文在INDE变电站180节段中所讨论，变电站数据可以本地收集并且本地存储在变电站。具体而言，数据库(其可以与变电站关联并且紧邻该变电站)可以存储变电站数据。有关变电站级别的分析也可以在变电站计算机执行，并且存储在变电站数据库，并且所有或部分的数据可以被传输给控制中心。
所传输的数据的类型可以包括操作和非操作数据、事件、电网连接性数据以及网络位置数据。操作数据可包括但不限于开关状态、馈线状态、电容器状态、节段状态、电表状态、FCI状态、线传感器状态、电压、电流、有效功率、无功功率等等。非操作数据可包括 但不限于电力质量、电力可靠性、资产完好性、应力数据等等。操作和非操作数据可以使用操作/非操作数据总线146传输。电网的电力传输和/或电力配送中的数据收集应用可以负责将一些或所有的数据发送到操作/非操作数据总线146。以此方式，需要信息的应用可以通过订阅此信息或通过调用可以使此数据变得可用的服务，而能够得到数据。
事件可以包括源于作为智能电网的部分的各种设备和传感器的消息和/或告警，如下文讨论。事件可以从智能电网网络上的设备和传感器直接生成，以及由各种分析应用基于来自这些传感器和设备的测量数据而生成。事件的示例可包括电表停止运转、电表告警、变压器停止运转等等。比如电网设备(智能功率传感器(诸如具有可以针对数字处理能力被编程的内置处理器的传感器)、温度传感器等等)的电网部件，包括附加内置处理(RTU等等)的电力系统部件，智能电表网络(电表完好性、电表读数等等)，以及移动场力设备(停电事件、工作订单完成等等)可以生成事件数据、操作和非操作数据。在智能电网中生成的事件数据可以经由事件总线147被传输。
电网连接性数据可以定义电网的布局。可能存在基础布局，该基础布局定义电网部件(变电站、分段、馈线、变压器、开关、重合器、电表、传感器、电杆等等)的物理布局以及它们在安装时的互相连接。基于电网中的事件(部件故障、维护活动等等)，电网连接可以在持续的基础上改变。如下文更详细所讨论，数据如何被存储的结构以及数据的组合使得能够对在各种过去时间的电网布局进行历史重建。在对电网进行调整时，电网连接性数据可以周期性地从地理信息系统(GIS)中提取，并且此信息在GIS应用中被更新。
网络位置数据可包括关于通信网络上的电网部件的信息。此信息可以用于发送消息和信息到特定电网部件。网络位置数据可以在新智能电网部件被安装时被手动输入到智能电网数据库中，或者在此信息被外部维护时从资产管理系统提取。
如下文更详细所讨论，可以从电网中的各种部件(诸如INDE变 电站180和/或INDE设备188)发送数据。数据可以以无线、有线或者以二者组合被发送到INDE核心120。数据可以由公用事业公司通信网络160接收，该公用事业公司通信网络可以发送数据到路由设备190。路由设备190可以包括软件和/或硬件以用于管理将数据路由到总线的分段上(当总线包括分段的总线结构时)，或者路由到单独的总线上。路由设备可以包括一个或多个交换机或路由器。路由设备190可包括联网设备，该联网设备的软件和硬件将数据路由和/或转发到一个或多个总线。例如，路由设备190可以将操作和非操作数据路由到操作/非操作数据总线146。路由器也可以将事件数据路由到事件总线147。
路由设备190可以确定如何基于一个或多个方法来路由数据。例如，路由设备190可以检查传输的数据中的一个或多个报头，从而确定是将数据路由到用于操作/非操作数据总线146的分段还是路由到用于事件总线147的分段。具体而言，数据中的一个或多个报头可以指示数据是否是操作/非操作数据(使得路由设备190将数据路由到操作/非操作数据总线146)或者数据是否是事件数据(使得路由设备190将其路由到事件总线147)。可替换地，路由设备190可以检查数据的有效载荷，以确定数据的类型(例如，路由设备190可以检查数据的格式以确定数据是操作/非操作数据还是事件数据)。
存储库其中之一(诸如存储操作数据的操作数据仓库137)可以被实施为真实分布式数据库。存储库的另一个(历史库(在图1和2中标识为历史数据136))可以被实施为分布式数据库。这两个数据库的其他“终端”可以位于INDE变电站180群组中(下文讨论)。另外，事件可以经由复杂事件处理总线而直接存储到若干数据存储库的任何一个中。具体而言，事件可以存储在事件日志135中，事件日志135可以是用于被发布到事件总线147的所有事件的储存库。事件日志可以存储下述的一个、一些或全部：事件id；事件类型；事件来源；事件优先级；以及事件生成时间。事件总线147无需长期存储所述事件为所有事件提供持久留存。
数据的存储可以是使得数据可以尽可能或尽可行地靠近来源。在一个实施方式中，这可包括例如存储在INDE变电站180的变电站数据。但是在操作控制中心级别116也会需要此数据，以便作出在非常细微级别考虑电网的不同类型的决定。结合分布式智能方法，可以通过使用数据库链接和数据服务(如果适用的话)，采用分布式数据方法以促进在解决方案的所有级别的数据可用性。以此方式，用于历史数据存储库(其在操作控制中心级别116是可访问的)的解决方案可以类似于操作数据存储库的解决方案。数据可以本地存储在变电站处，并且控制中心处的在储存库实例上配置的数据库链接提供对在单个变电站的数据的访问。变电站分析可以使用本地数据存储库在变电站本地执行。历史/集体分析可以在操作控制中心级别116通过使用数据库链接访问在本地变电站实例处的数据来执行。可替换地，数据可以集中存储在INDE核心120。然而，鉴于可能需要从INDE设备188传输的数据的数量，将数据存储在INDE设备188会是优选的。具体而言，如果存在数以千计或数以万计的变电站(这在电网中可能出现)，则需要被传输给INDE核心120的数据的数量可能形成通信瓶颈。
最后，INDE核心120可以编程或控制电网中的一个、一些或所有的INDE变电站180或INDE设备188(下文讨论)。例如，INDE核心120可以调整该编程(诸如下载更新程序)或者提供控制命令以控制INDE变电站180或INDE设备188的任何方面(诸如对传感器或分析的控制)。图2中未示出的其他元件可以包括用以支持这种逻辑架构的各种集成元件。
表1描述如图2中描绘的INDE核心120的某些元件。
表1：INDE核心元件
如表1中讨论，实时数据总线146(其通信传送操作和非操作数据)和实时复杂事件处理总线147(其通信传送事件处理数据)成为单个总线346。此情形的示例在图3A-图3C中的框图300中图示。
如图1A-1C所示，出于性能目的，总线是单独的。对于CEP处理，低延迟对于受到非常大消息突发的某些应用会是重要的。另一方面，大多数电网数据流或多或少是恒定的，除了数字故障记录器文件是例外，但是这些通常可以在受控基础上被检索，而事件突发 是不同步的且是随机的。
图1还示出与INDE核心120分开的操作控制中心116中的附加元件。具体而言，图1还示出一个或多个电表数据收集头端153，它是负责与电表通信的系统(诸如从电表收集数据并且将收集的数据提供到公用事业公司)。需求响应管理系统154为与在一个或多个用户驻地的、可以由公用事业公司控制的设施进行通信的系统。停电管理系统155为通过跟踪停电位置，通过管理被调度的对象，以及通过如何修复它们而辅助公用事业公司管理停电的系统。能量管理系统156为控制传输电网上的变电站(例如)中的设备的传输系统级别控制系统。配电管理系统157为控制变电站中的设备以及用于配电网的馈线设备(例如)的配电系统级别控制系统。IP网络服务158为在支持IP类型通信(诸如DHCP和FTP)的一个或多个服务器上操作的服务的集合。调度移动数据系统159为在现场自移动数据终端接收/向移动数据终端传输消息的系统。电路&负载流分析、规划、照明分析和电网模拟工具152为在电网的设计、分析和规划中由公用事业公司使用的工具的集合。IVR(集成声音响应)和呼叫管理151为处理用户呼叫(自动地或通过服务员)的系统。关于停电的呼入电话呼叫可以被自动地或手动接入并且转发到停电管理系统155。作业管理系统150为监视和管理作业秩序的系统。地理信息系统149为含有关于资产地理位置在何处以及资产如何连接在一起的信息的数据库。如果该环境具有面向服务的架构(SOA)，操作SOA支持148为支持SOA环境的服务的集合。
位于INDE核心120外部的操作控制中心116中的系统的一个或多个为公用事业公司可以具有的传统产品系统。这些传统产品系统的示例包括操作SOA支持148，地理信息系统149，作业管理系统150，呼叫管理151，电路&负载流分析、规划、照明分析和电网模拟工具152，一个或多个电表数据收集头端153，需求响应管理系统154，停电管理系统155，能量管理系统156，配电管理系统157，IP网络服务158以及调度移动数据系统159。然而，这些传统产品系统 可能无法处理或处置从智能电网接收的数据。INDE核心120可能能够从智能电网接收数据，处理来自智能电网的数据，以及按照传统产品系统可能使用的方式(诸如传统产品系统所特有的具体格式化)，将经处理的数据传递到一个或多个传统产品系统。这样，INDE核心120可以被看作中间件。
操作控制中心116(包括INDE核心120)可以与企业IT 115通信。一般而言，企业IT115中的功能包括后台操作。具体而言，企业IT 115可以使用企业集成环境总线114将数据发送到企业IT 115中的各种系统，其包括商业数据仓库104、商业智能应用105、企业资源规划106、各种财务系统107、用户信息系统108、人力资源系统109、资产管理系统110、企业SOA支持111、网络管理系统112和企业消息传送服务113。企业IT 115可以进一步包括而经由防火墙102与因特网101通信的门户103。
INDE变电站
图4示出用于INDE变电站180群组的高级架构的示例。此群组可包括在变电站170中在变电站控制室处实际托管在一个或多个服务器上的元件，该一个或多个服务器与该变电站电子设备和系统处于相同位置。
下面的表2列出和描述某些INDE变电站180群组元件。数据安全服务171可以是变电站环境的一部分；可替换地，它们可以集成在INDE变电站180群组中。
表2INDE变电站元件
如上所述，智能电网内的不同元件可以包括附加功能，其包括附加处理/分析能力以及数据库资源。在智能电网的各种元件中使用这种附加功能使得能够实现具有应用和网络性能的集中式管理和管辖的分布式架构。出于功能、性能和可扩展性原因，包括数千到数万的INDE变电站180以及数万到数百万的电网设备的智能电网可包括分布式处理、数据管理和进程通信。
INDE变电站180可以包括一个或多个处理器以及一个或多个存储器设备(诸如变电站非操作数据181和变电站操作数据182)。非操作数据181和变电站操作数据182可以与该变电站关联并且紧邻变电站，诸如位于INDE变电站180内或位于其上。INDE变电站180可以进一步包括负责在变电站级别的智能电网可观察性的智能电网部件。INDE变电站180部件可以提供三个主要功能：操作数据采集和存储于分布式操作数据存储库中；采集非操作数据并且存储于历史库中；以及在实时(诸如亚秒)基础上进行本地分析处理。处理可包括电压和电流波形的数字信号处理，检测和分类处理，包括事件流处理；并且将处理结果通信传送到本地系统和设备以及通信传送到在操作控制中心116处的系统。INDE变电站180和电网中其它设备之间的通信可以是有线的、无线的、或者有线和无线的组合。例如，数据从INDE变电站180到操作控制中心116的传输可以是有线的。INDE变电站180可以将诸如操作/非操作数据或事件数据的数据传输给操作控制中心116。路由设备190可以将传输的数据路由到操作/非操作数据总线146或事件总线147其中之一。
此处也可以执行用于配电损耗管理的需求响应优化。此架构是 依据先前讨论的分布式应用架构原理。
例如，连接性数据可以在变电站170以及在操作控制中心116被复制，由此允许变电站170独立地操作，即使至操作控制中心116的数据通信网络不起作用。利用本地存储的这种信息(连接)，变电站分析可以本地执行，即使至操作控制中心的通信链接不工作。
类似地，操作数据可以在操作控制中心116以及在变电站170被复制。来自与特定变电站关联的传感器和设备的数据可以被收集并且最新测量可以存储于在变电站的此数据存储库中。操作数据存储库的数据结构可以是相同的，并且因此可以使用数据库链接，通过在控制中心的操作数据存储库的实例，提供对驻留在变电站上的数据的无缝访问。这提供了许多优点，所述优点包括减轻数据复制，并且使得对于时间更灵敏的变电站数据分析可以本地进行而不依赖于变电站以外的通信可用性。在操作控制中心级别116的数据分析可能对时间较不灵敏(因为操作控制中心116可以典型地检查历史数据以鉴别更有预测性而不是反应性的模式)，并且可以能够绕过网络问题(如果有的话)。
最后，历史数据可以本地存储于变电站并且数据的副本可以存储于控制中心。或者，可以在操作控制中心116处在储存库实例上配置数据库链接，从而为操作控制中心提供对单独变电站处的数据的访问。变电站分析可以在变电站170使用本地数据存储库本地执行。具体而言，使用在变电站处的附加智能和存储能力使得变电站能够分析自身以及校正自身而无需来自中央机构的输入。可替换地，通过使用数据库链接访问在本地变电站实例的数据，历史/集体分析也可以在操作控制中心级别116执行。
INDE设备
INDE设备188群组可以包括智能电网中的任何各种设备，其包括智能电网中的各种传感器，诸如各种配电电网设备189(例如电力线上的线传感器)、用户驻地处的电表163等等。INDE设备188群组可以包括被添加到电网的具有特定功能的设备(诸如包括专用编程的智能远程终端单元(RTU))，或者可以包括电网中具有添加的功能的现有设备(诸如在电网中已经存在的现有开放架构电杆顶部RTU，其可以被编程以形成智能线传感器或智能电网设备)。INDE设备188可以进一步包括一个或多个处理器以及一个或多个存储器设备。
现有电网设备从软件角度而言可能不是开放的，并且就现代联网或软件服务方面来说可能无法有太多支持。现有电网设备可能已经设计成获取和存储数据以用于偶尔卸载到某些其它设备，诸如膝上型计算机，或者按照要求经由PSTN线路将批量文件传送到远程主机。这些设备可能未被设计成用于在实时数字网络环境中的操作。在这些情形中，电网设备数据可以在变电站级别170被获得，或者在操作控制中心级别116被获得，这取决于现有通信网络如何被设计。对于电表网络的情形，通常情况是从电表数据收集引擎获得数据，因为电表网络通常是封闭的并且电表不可以直接寻址。随着这些网络进化，电表和其它电网设备可以是单独可寻址的，使得数据可以直接传输给需要的地方，所述地方可以不必是操作控制中心116，而可以是电网上任何地方。
诸如故障电路指示器的设备可以配有无线网络接口卡，用于通过适当速度(诸如100kbps)无线网络来连接。这些设备可以报告例外状态并且实施固定预编程功能。许多电网设备的智能可以通过使用本地智能RTU来提高。替代具有设计成固定功能、封闭架构设备的电杆顶部RTU，RTU可以用作开放架构设备，其可以由第三方编程并且可以用作INDE参考架构中的INDE设备188。例外，在用户驻地的电表可以用作传感器。例如，电表可以测量消耗(诸如多少能量被消耗，从而用于计费的目的)并且可以测量电压(用于电压/VAr优化)。
图5A-5B示出针对INDE设备188群组的示例架构。表3描述某些INDE设备188元件。智能电网设备可包括内置处理器，因此处理元件不那么像SOA服务而是更像实时程序库例程，因为设备群组是在专用实时DSP或微处理器上实施的。
表3INDE设备元件
图1A进一步描绘用户驻地179，其可包括一个或多个智能电表163、家用显示器165、一个或多个传感器166以及一个或多个控制器167。实践中，传感器166可以将数据登记在用户驻地179处的一个或多个设备。例如，传感器166可以将数据登记在用户驻地179中的各种大家电处，诸如锅炉、热水器、空调等等。来自一个或多个传感器166的数据可以被发送到智能电表163，该智能电表可以封装该数据以便经由公用事业公司通信网络160传输给操作控制中心116。家用显示器165可以为在用户驻地的用户提供输出设备供实时观看从智能电表163和一个或多个传感器166收集的数据。此外，输入设备(诸如键盘)可以与家用显示器165关联，使得用户可以与操作控制中心116通信。在一个实施例中，家用显示器165可以包括驻留在用户驻地的计算机。
用户驻地165可以进一步包括控制器167，该控制器可以控制 在用户驻地179的一个或多个设备。取决于来自操作控制中心116的命令，可以控制用户驻地179处的各种电器，诸如加热器、空调等。
如在图1A中描绘，用户驻地169可以按各种方式通信，诸如经由因特网168、公共交换电话网络(PSTN)169，或者经由专用线路(诸如经由收集器164)。可以经由任何所列的通信信道，发送来自一个或多个用户驻地179的数据。如图1所示，一个或多个用户驻地179可以包括智能电表网络178(包括多个智能电表163)，其发送数据到收集器164以用于经由公用事业公司管理网络160传输给操作控制中心116。另外，分布式能量生成/存储162的各种源(诸如太阳能面板等等)可以发送数据到监视控制161，以用于经由公用事业公司管理网络160与操作控制中心116通信。
如上所述，在操作控制中心116外部的电网中的设备可以包括处理和/或存储能力。设备可包括INDE变电站180和INDE设备188。电网中的单独设备除了包括附加智能外，这些单独设备还可以与电网中的其它设备通信，以便交换信息(包括传感器数据和/或分析数据(诸如事件数据))，从而分析电网的状态(诸如确定故障)并且从而改变电网的状态(诸如校正故障)。具体而言，单独设备可以使用下述各项：(1)智能(诸如处理能力)；(2)存储(诸如上文讨论的分布式存储)；以及(3)通信(诸如使用上文讨论的一条或多条总线)。以此方式，电网中的单独设备可以彼此通信和协作，而无需来自操作控制中心116的监督。
例如，上文讨论的INDE架构可以包括感测馈线电路上的至少一个参数的设备。该设备还可以包括处理器，该处理器监视馈线电路上检测的参数并且分析感测的参数以确定馈线电路的状态。例如，对感测参数的分析可以包括将感测的参数与预定阈值比较，和/或可以包括趋势分析。一种这样的感测参数可包括对波形进行感测并且一种这样的分析可以包括确定感测的波形是否表明馈线电路上的故障。该设备还可以与一个或多个变电站通信。例如，特定变电站可 以向特定馈线电路提供电力。此设备可以感测特定馈线电路的状态，并且确定特定馈线电路上是否存在故障。此设备可以与变电站通信。变电站可以分析由此设备确定的故障，并且可以依据故障采取校正性动作(诸如减小提供给馈线电路的电力)。在设备发送表明故障的数据(基于波形分析)的示例中，变电站可以改变供应到馈线电路的电力而无需来自操作控制中心116的输入。或者，变电站可以将表明故障的数据与来自其它传感器的信息组合，从而进一步精炼故障分析。变电站可以进一步与操作控制中心116(诸如停电智能应用(诸如图13A-13B讨论)和/或故障智能应用(诸如图14A-14C讨论))通信。因而，操作控制中心116可以确定故障并且可以确定停电范围(诸如受故障影响的家庭的数量)。以此方式，感测馈线电路的状态的设备可以在需要或者不需要操作控制中心116干涉的情况下，与变电站协同作业从而校正潜在故障。
作为另一示例，线传感器(其包括使用处理的附加智能和/或存储器能力)可以在电网的一部分(诸如馈线电路)中产生电网状态数据。电网状态数据可以与需求响应管理系统155在操作控制中心116处共享。响应于来自线传感器的电网状态数据，需求响应管理系统155可以控制馈线电路上在用户位置处的一个或多个设备。具体而言，通过响应于表明馈线电路上停电的线传感器而关掉从馈线电路接收电力的在用户位置处的电器，需求响应管理系统155可以命令能量管理系统156和/或配电管理系统157来减小馈线电路上的负载。以此方式，线传感器结合需求响应管理系统155可以自动地从故障馈线电路移开负载并且随后隔离该故障。
作为又一示例，电网中的一个或多个继电器可以具有与其关联的微处理器。这些继电器可以与电网中驻留的其它设备和/或数据库通信，从而确定故障和/或控制电网。
INDS构思和架构
外包智能电网数据/分析服务模型
用于智能电网架构的一种应用允许公用事业公司订阅电网数 据管理和分析服务，同时在内部维持传统控制系统和相关操作系统。在这种模型中，公用事业公司可以安装和拥有电网传感器和设备(如上所述)，并且或者可以拥有和操作电网数据传输通信系统，或者可以将其外包。电网数据可以从公用事业公司流动到远程智能网络数据服务(INDS)托管位置，在那里可对数据进行管理、存储和分析。公用事业公司可以随后在适当服务财务模型下订阅数据和分析服务。公用事业公司可以避免初始资本支出投资以及在智能电网数据/分析基础设施的管理、支持和升级方面的持续的成本，以换取费用。上述INDE参考架构适宜于此处描述的外包布置。
智能电网服务的INDS架构
为了实施INDS服务模型，INDE参考架构可以被分割成可以远程托管的元件群组以及可以保留在公用事业公司的元件群组。图6A-6C示出一旦INDE核心120变为远程时公用事业公司架构看起来是什么样。服务器可以被包括作为INDE核心120的一部分，INDE核心可以充当与远程系统的接口。对于公用事业公司系统，这可以看上去为虚拟INDE核心602。
如图6A-6C中整体框图600所示，INDE变电站180和INDE设备188群组相对于图1A-1C中的描绘没有改变。此外，在公用事业公司系统还可以采用多个总线结构。
INDE核心120可以远程托管，如图7中框图700所示。在托管位置，INDE核心120可以根据需要安装以支持公用事业公司INDS订阅者(示为北美INDS托管中心702)。每个核心120可以是模块化系统，使得添加新订阅者为例行操作。与电力公用事业公司分开的一方可以管理和支持用于一个、一些或全部INDE核心120的软件，以及从INDS托管位置下载到每个电力公用事业公司的INDE变电站180和INDE设备188的应用。
为了促进通信，可以诸如经由网络704(例如MPLS或其它WAN)使用高带宽低延迟通信服务，其可以到达订阅者电力公用事业公司操作中心以及INDS托管位置。如图7所示，可以服务诸如加利 福尼亚、佛罗里达和俄亥俄的各种区域。这种操作模块性不仅允许高效管理各种不同电网。它还允许更好的电网间管理。存在这样示例，其中一个电网中的故障可以影响在相邻电网中的操作。例如，俄亥俄电网中的故障可能对相邻电网(诸如中大西洋电网)中的操作具有级联效应。使用如图7中示出的模块化结构允许对单独电网进行管理以及对电网间操作进行管理。具体而言，整体INDS系统(其包括处理器和存储器)可以管理各种INDE核心120之间的交互。这可以减小从一个电网到另一个电网级联的灾难性故障的可能性。例如，俄亥俄电网中的故障可能级联到相邻电网，诸如中大西洋电网。专用于管理俄亥俄电网的INDE核心120可以尝试校正俄亥俄电网中的故障。并且，整体INDS系统可以尝试减小在相邻电网中出现级联故障的可能性。
INDE核心中的功能的特定示例
如图1、6和7所示，各种功能(由块表示)被包括在INDE核心120中，所描绘的其中两个功能为电表数据管理服务(MDMS)121和计量分析和服务122。由于架构的模块性，可以并入诸如MDMS 121和计量分析和服务122的各种功能。
可观察性过程
如上所述，应用服务的一个功能可以包括可观察性过程。可观察性过程可以允许电力公用事业公司“观察”电网。这些过程可以负责解释从电网上所有传感器和设备接收的原始数据以及将它们转换为可操作信息。图8包括可观察性过程的一些示例的列表。
图9A-9B示出电网状态测量&操作过程的流程图900。如所示，数据扫描仪可以请求电表数据，如在块902所示。该请求可以被发送到一个或多个电网设备、变电站计算机以及线传感器RTU。响应于该请求，设备可以收集操作数据，如在块904、908、912处所示，并且可以发送数据(诸如像是电压、电流、有效功率和无功功率数据的操作数据中的一种、一些或所有)，如在块906、910、914处所示。数据扫描仪可以收集操作数据，如在块926处所示，并且可以发送 数据到操作数据存储库，如在块928处所示。操作数据存储库可以存储操作数据，如在块938处所示。操作数据存储库可以进一步发送数据的快照到历史库，如在块940处所示，并且历史库可以存储数据的快照，如在块942处所示。
电表状态应用可以发送电表数据请求到电表DCE，如块924处所示，电表DCE进而发送请求到一个或多个电表以收集电表数据，如在块920处所示。响应于该请求，一个或多个电表收集电表数据，如在块916处所示，并且将电压数据发送到电表DCE，如在块918处所示。电表DCE可以收集电压数据，如在块922处所示，并且发送数据到数据的请求方，如在块928所示处。电表状态应用可以接收电表数据，如在块930处所示，并且确定它是用于单值处理还是电压轮廓电网状态，如在块932处所示。如果它是用于单值处理，则电表数据被发送到请求进程，如在块936所示处。如果电表数据是用于存储以在将来时间确定电网状态，则电表数据被存储于操作数据存储库，如在块938处所示。操作数据存储库还发送数据的快照到历史库，如在块940处所示，并且历史库存储数据的快照，如在块942处所示。
图9A-9B进一步示出与需求响应(DR)有关的动作。需求响应是指响应于供电状况来管理用户电力消耗的动态需求机制，例如，在关键时刻或者响应于市场价格使电力用户减小它们的消耗。这可能涉及实际上缩减所使用的电力，或者通过开始现场发电，该现场发电可能与电网并联连接或者可能不与电网并联连接。这可能不同于能量效率，能量效率是指，在连续基础上或者执行任务的任何时间，使用更少的电力执行相同任务。在需求响应中，使用一个或多个控制系统的用户可以响应于电力公共事业公司的请求或市场价格状况而甩掉负载。在关键时间段期间，可以根据预先计划的负载优先级方案减小服务(灯、机器、空调)。甩掉负载的可替换方案是现场生成电力以补充电网。在电力供应紧缩的状况下，需求响应可以显著降低峰值价格并且一般降低电力价格波动。
需求响应可以大体上用于指代用于鼓励用户减小需求的机制，由此减小峰值电力需求。由于电气系统的大小通常被设计为对应于峰值需求(加上针对误差和无法预见的事件的余量)，减小峰值需求可以降低整体电厂和资金成本要求。然而，取决于发电容量的配置，需求响应也可以用于在高产出和低需求时增加需求(负载)。一些系统可以由此鼓励在低需求和高需求(或者低和高价格)阶段之间存储能量来套利。随着系统中诸如风电的间歇电源比例的增长，需求响应对于电网的有效管理正变得愈发重要。
DR状态应用可以请求DR可用容量，如在块954处所示。DR管理系统可以随后从一个或多个DR家庭设备请求可用容量，如在块948所示。一个或多个家庭设备可以响应于该请求收集可用DR容量，如在块944处所示，并且将DR容量和响应数据发送到DR管理系统，如在块946处所示。DR管理系统可以收集DR容量和响应数据，如在块950处所示，并且将DR容量和响应数据发送到DR状态应用，如在块952处所示。DR状态应用可以接收DR容量和响应数据，如在块956处所示，并且发送容量和响应数据到操作数据存储库，如在块958处所示。操作数据存储库可以存储DR容量和响应数据，如在块938处所示。操作数据存储库可以进一步发送数据的快照到历史库，如在块940处所示，并且历史库可以存储数据的快照，如在块942处所示。
变电站计算机可以从变电站应用请求应用数据，如在块974处所示。作为响应，变电站应用可以从变电站设备请求应用，如在块964处所示。变电站设备可以收集应用数据，如在块960处所示，并且将应用数据发送到变电站设备(其可包括电压、电流、有效功率和无功功率数据中的一种、一些或全部)，如在块962处所示。变电站应用可以收集应用数据，如在块966处所示，并且将应用数据发送到请求方(其可以是变电站计算机)，如在块968处所示。变电站计算机可以接收应用数据，如在块970处所示，并且将应用数据发送到操作数据存储库，如在块972处所示。
电网状态测量和操作数据处理可以包括在给定时间点导出电网状态和电网拓扑，以及将此信息提供给其它系统和数据存储库。子过程可包括：(1)测量和捕获电网状态信息(这涉及与先前讨论的电网有关的操作数据)；(2)将电网状态信息发送到其它分析应用(这使得诸如分析应用的其它应用能够访问电网状态数据)；(3)持续发送电网状态快照到连接/操作数据存储库(这允许以适当格式将电网状态信息更新到连接/操作数据存储库以及将此信息持续转发到历史库，使得时间点电网拓扑可以在稍后时间点被导出)；(4)在一时间点基于默认连接和当前电网状态导出电网拓扑(通过将历史库中该时间点的电网状态快照应用到连接性数据存储库中的基础连接性，这提供了在给定时间点的电网拓扑，如下文更详细所讨论)；以及(5)根据请求将电网拓扑信息提供给应用。
关于子过程(4)，可以针对预定时间，诸如实时，30秒前，1个月前等等，导出电网拓扑。为了重现电网拓扑，多个数据库可以被使用，并且可以使用程序来访问多个数据库中的数据以重现电网拓扑。一个数据库可包括关系数据库，其存储基础连接性数据(“连接性数据库”)。连接性数据库可以保持原建的电网拓扑信息，从而确定基线连接模型。资产和拓扑信息可以定期地被更新到此数据库中，这取决于电网的升级，诸如电网中电路的添加或调整(例如被添加到电网的附加馈线电路)。连接性数据库可以被认为是“静态的”，因为它不改变。当电网结构改变时，连接性数据库可能改变。例如，如果馈线电路有调整，诸如添加馈线电路，连接性数据库可能改变。
连接性数据库的结构1800的一个示例可以从在图18A-18D中描绘的分级模型得出。结构1800被分成4个区段，图18A是左上区段，图18B是右上区段，图18C是左下区段且图18D是右下区段。具体而言，图18A-18D是实体关系图的示例，该实体关系图是代表基线连接性数据库的抽象方法。图18A-18D中的分级模型可以保持描述电网且可以描述电网的各个部件以及部件之间的关系的元数据。
第二数据库可以用于存储“动态”数据。第二数据库可包括非关系数据库。非关系数据库的一个示例可包括历史数据库，其存储时间序列非操作数据以及历史操作数据。历史数据库可以存储一系列“平面”记录，诸如：(1)时间戳；(2)设备ID；(3)数据值；以及(4)设备状态。例外，存储的数据可以被压缩。正因为这一点，电网中的操作/非操作数据可以容易地存储，并且会是可管理的，即使显著数量的数据可能是可用的。例如，在任何给定时间，可能有5吉字节6的数据在线供使用以便重现电网拓扑。由于数据存储于简单平面记录中(诸如没有组织方法)，它允许在存储数据中的效率。如下文更详细所讨论，数据可以通过诸如时间戳的特定标签访问。
针对电网的各种分析会期望接收在具体时间点的电网拓扑作为输入。例如，有关电力质量、可靠性、资产完好性等的分析可以使用电网拓扑作为输入。为了确定电网拓扑，可以访问连接性数据库中的数据所定义的基线连接模型。例如，如果期望具体馈线电路的拓扑，则基线连接模型可以定义电网中特定馈线电路中的各种开关。随后，历史数据库可以被访问(基于特定时间)，从而确定特定馈线电路中开关的值。接着，程序可以将来自基线连接模型的数据与该历史数据库结合，从而生成在特定时间该特定馈线电路的表示。
确定电网拓扑的更复杂示例可包括多个馈线电路(例如馈线电路A和馈线电路B)，它们具有联锁开关和分段开关。取决于某些开关(诸如联锁开关和/或分段开关)的开关状态，馈线电路的节段可能属于馈线电路A或馈线电路B。确定电网拓扑的程序可以访问来自基线连接模型和历史数据库二者的数据，从而确定在具体时间的连接(例如，哪个电路属于馈线电路A或馈线电路B)。
图10示出非操作数据处理的流程图1000。非操作提取应用可以请求非操作数据，如在块1002处所示。作为响应，数据扫描仪可以集中非操作数据，如在块1004处所示，在那里可以通过电网中的各种设备，诸如电网设备、变电站计算机和线传感器RTU，收集非操作数据，如在块1006、1008、1110处所示。如上所述，非操作数据 可包括温度、电力质量等等。电网中的各种设备，诸如电网设备、变电站计算机和线传感器RTU，可以将非操作数据发送到数据扫描仪，如在块1012、1014、1116处所示。数据扫描仪可以收集非操作数据，如在块1018处所示，并且将非操作数据发送到非操作提取应用，如在块1020处所示。非操作提取应用可以收集非操作数据，如在块1022处所示，并且将收集的非操作数据发送到历史库，如在块1024处所示。历史库可以接收非操作数据，如在块1026处所示，存储该非操作数据，如在块1028处所示，并且将该非操作数据发送到一个或多个分析应用，如在块1030处所示。
图11示出事件管理过程的流程图1100。数据可以基于电网中的各种事件从各种设备生成并且经由事件总线147发送。例如，电表数据收集引擎可以发送停电/电力恢复通知信息到事件总线，如在块1102处所示。线传感器RTU生成故障消息，并且可以将故障消息发送到事件总线，如在块1104处所示。变电站可以分析可以生成故障和/或停电消息，并且可以将故障和/或停电消息发送到事件总线，如在块1106处所示。历史库可以将信号特性发送到事件总线，如在块1108处所示。并且，各种过程可以经由事件总线147发送数据。例如，如在图14A-14C中更详细地讨论，故障智能处理可以经由事件总线发送故障分析事件，如在块1110处所示。如在图13A-13B中更详细地讨论，停电智能过程可以经由事件总线发送停电事件，如在块1112处所示。事件总线可以收集各种事件，如在块1114处所示。并且，复杂事件处理(CEP)服务可以处理经由事件总线发送的事件，如在块1120处所示。CEP服务可以处理针对多个并发高速实时事件消息流的查询。在由CEP服务处理后，事件数据可以经由事件总线被发送，如在块1118处所示。并且历史库可以经由事件总线接收一个或多个事件日志以便存储，如在块1116处所示。另外，事件数据可以由诸如停电管理系统(OMS)、停电智能、故障分析等等的一个或多个应用接收，如在块1122处所示。以此方式，事件总线可以将事件数据发送到应用，由此避免使得数据对于其它设备或其它 应用是不可用的“信息孤岛”问题。
图12A-12C示出需求响应(DR)信令过程的流程图1200。可以由配电操作应用请求DR，如在块1244处所示。作为响应，电网状态/连接可以收集DR可用性数据，如在块1202处所示，并且可以发送该数据，如在块1204处所示。配电操作应用可以经由事件总线(块1254)将DR可用性优化分发到一个或多个DR管理系统，如在块1246处所示。DR管理系统可以发送DR信息和信号到一个或多个用户驻地，如在块1272处所示。一个或多个用户驻地可以接收DR信号，如在块1266处所示，并且发送DR响应，如在块1268处所示。DR管理可以接收DR响应，如在块1274处所示，并且发送DR响应到操作数据总线146、计费数据库和营销数据库其中的一个、一些或全部，如在块1276处所示。计费数据库和营销数据库可以接收响应，如在块1284、1288处所示。操作数据总线146也可以接收响应，如在块1226处所示，并且将DR响应和可用容量发送到DR数据收集，如在块1228处所示。DR数据收集可以处理DR响应和可用容量，如在块1291处所示，并且将该数据发送到操作数据总线，如在块1294处所示。操作数据总线可以接收DR可用性和响应，如在块1230处所示，并且将它发送到电网状态/连接。电网状态/连接可以接收数据，如在块1208处所示。接收的数据可以用于确定电网状态数据，电网状态数据可以经由操作数据总线(块1220)被发送(块1206)。配电操作应用可以接收电网状态数据(作为用于DR优化的事件消息)，如在块1248处所示。使用电网状态数据以及DR可用性和响应，配电操作应用可以运行配电优化以生成配电数据，如在块1250处所示。配电数据可以由操作数据总线取回，如在块1222处所示，并且可以被发送到连接性提取应用，如在块1240所示。操作数据总线可以发送数据(块1224)给配电操作应用，该配电操作应用进而可以发送一个或多个DR信号给一个或多个DR管理系统(块1252)。事件总线可以收集用于一个或多个DR管理系统中每个的信号(块1260)并且发送DR信号给每个DR管理系统(块1262)。DR管理系统可以随后如 上所述处理DR信号。
通信操作历史库可以发送数据到事件总线，如在块1214处所示。通信操作历史路也可以发送生成组合数据，如在块1212处所示。或者，诸如Ventyx的资产管理设备可以请求虚拟电厂(VPP)信息，如在块1232处所示。操作数据总线可以收集VPP数据，如在块1216处所示，并且将该数据发送给资产管理设备，如在块1218处所示。资产管理设备可以收集VPP数据，如在块1234处所示，运行系统优化，如在块1236所示，并且将VPP信号发送给事件总线，如在块1238处所示。事件总线可以接收VPP信号，如在块1256处所示，并且将VPP信号发送给配电操作应用，如在块1258处所示。配电操作应用可以随后接收和处理事件消息，如上所述。
连接性提取应用可以提取新用户数据，如在块1278处所示，以便被发送到营销数据库，如在块1290处所示。新用户数据可以被发送到电网状态/连接，如在块1280处所示，使得电网状态连接可以接收新DR连接性数据，如在块1210处所示。
操作员可以发送一个或多个否决信号(在适用时)，如在块1242处所示。否决信号可以被发送到配电操作应用。否决信号可以被发送给能量管理系统(如在块1264处所示)、计费数据库(如在块1282处所示)和/或营销数据库(如在块1286处所示)。
图13A-13B示出停电智能过程的流程图1300。如在块1302、1306、1310、1314、1318所示，各种设备和应用可以发送停电通知。如在块1324所示，停电事件可以由事件总线收集，该事件总线可以向复杂事件处理(CEP)发送停电事件，如在块1326所示。而且，如在块1304、1308、1312、1316、1320所示，各种设备和应用可以发送电力恢复状态。CEP可以接收停电和恢复状态消息(块1310)、处理事件(块1332)且发送事件数据(块1334)。停电智能应用可以接收事件数据(块1335)且请求电网状态和连接性数据(块1338)。操作数据总线可以接收针对电网状态和连接性数据的请求(块1344)且将其转发到操作数据存储库和历史库其中之一或二者。作为响应， 操作数据存储库和历史库可以经由操作数据总线(块1346)向停电智能应用(块1340)发送电网状态和连接性数据(块1352、1354)。如在块1342所示，确定电网状态和连接性数据是否指示这是瞬时现象。如果为是，则经由操作数据总线将该瞬时现象发送到瞬时现象数据库以用于存储(块1350)。如果为否，则生成停电案例(块1328)，且停电案例数据被存储且由停电管理系统处理(块1322)。
停电智能过程可以：检测停电；分类&记录瞬时现象；确定停电范围；确定(多个)停电根本原因；跟踪停电恢复；解除停电事件；以及更新系统性能指标。
图14A-14C示出故障智能过程的流程图1400。如在块1416所示，复杂事件处理可以从一个或更多设备请求数据。例如，如在块1404所示，响应于请求，电网状态和连接性可以向复杂事件处理发送电网状态和连接性数据。类似地，如在块1410所示，响应于请求，历史库可以向复杂事件处理发送实时开关状态。并且，如在块1418所示，复杂事件处理可以接收电网状态、连接性数据以及开关状态。如在块1428所示，变电站分析可以请求故障数据。如在块1422、1424所示，故障数据可以通过诸如线传感器RTU和变电站计算机的各种设备来发送。如在块1430所示，各种故障数据、电网状态、连接性数据以及开关状态可以被发送到变电站分析，以用于事件检测和表征。事件总线也可以接收事件消息(块1434)且向变电站分析发送事件消息(块1436)。如在块1432所示，变电站分析可以确定事件的类型。为了保护和控制修改事件，变电站计算机可以接收故障事件消息，如在块1426所示。对于所有其他类型的事件，事件可以由事件总线接收(块1438)且被发送到复杂事件处理(块1440)。复杂事件处理可以接收事件数据(块1420)以用于进一步处理。类似地，如在块1406所示，电网状态和连接性可以向复杂事件处理发送电网状态。并且，如在块1414所示，公共信息模型(CIM)仓库可以向复杂事件处理发送元数据。
如在块1420所示，复杂事件处理可以发送故障事件消息。事 件总线可以接收消息(块1442)且向故障智能应用发送事件消息(块1444)。如在块1456所示，故障智能应用可以接收事件数据(块1432)且请求电网状态、连接性数据以及开关状态。响应于请求，电网状态和连接性发送电网状态和连接性数据(块1408)，且历史库发送开关状态数据(块1412)。故障智能接收数据(块1458)、分析数据且发送事件数据(块1460)。事件数据可以由事件总线接收(块1446)且被发送到故障日志文件(块1448)。故障日志文件可以记录事件数据(块1402)。事件数据也可以由操作数据总线接收(块1462)且被发送到一个或更多应用(块1464)。例如，如上文参考图13A-13B讨论，停电智能应用可以接收事件数据(块1466)。如在块1468所示，作业管理系统也可以以作业命令的形式接收事件数据。并且，如在块1470所示，其他请求应用也可以接收事件数据。
故障智能过程可以负责解释电网数据，以推算出关于电网内电流和电势故障的信息。具体而言，可以使用故障智能过程检测故障。故障典型地是当公共事业设备失效或生成了替代电流流动路径时导致的短路，例如，掉落的电力线路。该过程可以用于检测典型故障(典型地通过常规故障检测和保护装置——中继、保险丝等处理)以及电网内利用故障电流不易于被检测的高阻抗故障。
故障智能过程还可以对故障进行分类和归类。这允许故障被分类和归类。当前，不存在用于故障的系统组织和分类的标准。可以为此建立和实施事实标准。故障智能过程还可以表征故障。
故障智能还可以确定故障地点。由于配电系统的特有特征(诸如不平衡负载；三相、两相或单相分支，缺少传感器/测量、不同类型的故障、不同的短路原因、变化的负载状况、具有多个分支的较长的馈线以及未备有证明文件的网络配置)所导致的其高复杂性和难度，配电系统中的故障定位可能是一项困难任务。该过程使得能够使用大量技术来如技术所允许的那样更精确地隔离故障地点。
故障智能还可以提出故障事件。具体而言，一旦故障被检测、分类、归类、特征化和隔离，该过程可以生成且向事件总线发布故 障事件。该过程还可以负责收集、过滤、校验和复制故障，使得提出单个故障事件而不是基于故障中典型的原事件的洪流。最后，故障智能可以将故障事件记录到事件日志数据库。
图15A-15B示出元数据管理过程的流程图1500。元数据管理处理可以包括：点列表管理；以及通信连接性&协议管理；以及元件命名&翻译；传感器校准因子管理；以及实时电网拓扑数据管理。如在块1502所示，基础连接性提取应用可以请求基础连接性数据。地理信息系统(GIS)可以接收请求数据(块1510)且向基础连接性提取应用发送数据(块1512)。基础连接性提取应用可以接收数据(1504)，提取、转变和加载数据(1506)且向连接性数据集市(块1508)发送基础连接性数据。如在块1514所示，连接性数据集市此后可以接收数据。
连接性数据集市可以包括客户数据存储库，该存储库包含电网的部件的电气连接信息。如图15A-15B所示，该信息典型地可以从公共事业公司的地理信息系统(GIS)推算，该公共事业公司保存有组成电网的部件的建筑地理位置。该数据存储库中的数据描述了关于电网的所有部件(变电站、馈线、区段、分段、分支、t区段、断路器、重合器、开关等等-基本上所有资产)的分级信息。这种数据存储库可以具有构造的资产和连接性信息。
如在块1516所示，元数据提取应用可以请求用于电网资产的元数据。元数据数据库可以接收请求(块1524)且发送元数据(块1526)。元数据提取应用可以接收元数据(块1518)、提取、转变和加载元数据(块1520)，且向CIM数据仓库发送元数据(块1522)。
如在块1528所示，CIM(公共信息模型)数据仓库然后可以存储数据。CIM可以指定用于表示公共事业数据的标准格式。INDE智能电网可以促进来自智能电网的公共事业标准格式的信息的可用性。并且，CIM数据仓库可以促进INDE特定数据向一个或更多格式(诸如规定的公共事业标准格式)的变换。
如在块1530所示，资产提取应用可以请求关于新资产的信息。 资产登记可以接收请求(块1538)且发送关于新资产的信息(块1540)。资产提取应用可以接收关于新资产的信息(块1532)，提取、转变且加载数据(块1534)，且向CIM数据仓库发送关于新资产的信息(块1536)。
如在块1542所示，DR连接性提取应用可以请求DR连接性数据。如在块1548所示，操作数据总线可以向营销数据库发送DR连接性数据请求。营销数据库可以接收请求(块1554)、提取变换、加载DR连接性数据(块1556)且发送DR连接性数据(块1558)。操作数据总线可以向DR连接性提取应用发送DR连接性数据(块1550)。DR连接性提取应用可以接收DR连接性数据(块1544)，且经由操作数据总线向电网状态和连接性DM发送DR连接性数据(块1546)，该电网和连接性DM存储DR连接性数据(块1560)。
图16示出通知代理过程的流程图1600。如在块1602所示，通知订户可以登陆到网页。如在块1604所示，通知订户可以创建/修改/删除情景观察列表参数。如在块1608所示，网页可以存储创建的/修改的/检测的情景观察列表，且如在块1612所示，CIM数据仓库可以生成数据标签的列表。名称翻译服务可以翻译用于历史库的数据标签(块1615)且发送数据标签(块1616)。网页可以经由操作数据总线发送数据标签列表(块1610)，该操作数据总线接收数据标签列表(块1622)且向通知代理发送该数据标签列表(块1624)。通知代理检索列表(在块1626)、验证和合并列表(块1628)且针对于通知情景检查历史库(块1630)。如果发现匹配情景的异常(在1632)，则发送通知(块1634)。事件总线接收通知(块1618)且向通知订户发送该通知(块1620)。如在块1606所示，通知订户可以经由诸如文本、电子邮件、电话等优选介质接收通知。
图17示出收集电表数据(AMI)过程的流程图1700。如在块1706所示，电流收集器可以请求住宅电表数据。一个或更多电表可以响应于请求来收集住宅电表数据(块1702)且发送住宅电表数据(块1704)。电流收集器可以接收住宅电表数据(块1708)且将其 发送到操作数据总线(块1710)。如在块1722所示，电表数据收集引擎可以请求商业和产业电表数据。一个或更多商业和产业电表可以响应于请求收集商业和产业电表数据(块1728)，且发送商业和产业电表数据(块1730)。电表数据收集引擎可以接收商用和产业电表数据(块1724)且将其发送到操作数据总线(块1726)。
操作数据总线可以接收住宅、商用和产业电表数据(块1712)且发送这些数据(块1714)。数据可以由电表数据储存库数据库接收(块1716)，或可以被计费处理器(块1718)接收，进而可以被发送到一个或更多系统，诸如CRM(用户管理管理)系统(块1720)。
可观察性过程还可以包括远程资产监视过程。可以证明的是监视电网内的资产是困难的。存在电网的不同部分，其中的一些是十分昂贵的。例如，变电站可以包括电力变压器(成本高达1百万美元)和断路器。通常，在分析资产和最大化资产使用方面，公共事业公司做的很少(如果有的话)。相反，公共事业公司的焦点典型地是确保使得到用户的电力得以维持。具体而言，公共事业公司侧重于定期检查(这将典型地以预定间隔发生)或者“事件驱动”的维护(这将在电网的一部分中出现故障时发生)。
取代典型的定期检查或“事件驱动”维护，远程资产监视过程可以侧重于基于状况的维护。具体而言，如果可以评估(诸如以周期或连续为基础)部分(或所有)电网，则可以改善电网的完好性。
如上所述，数据可以在电网的各个部分产生且被发送到中心管理方(或可被其访问)。数据然后可以被中心管理方使用以判断电网的完好性。除了分析电网的完好性，中心管理方可以执行利用率监视。典型地，利用明显安全的余量操作电网中的设备。此原因之一在于公共事业公司本质上是保守的，且寻求在宽的误差余量内维持向消费者供应电力。此另一原因在于监视电网的公共事业公司可能并不知道电网内的一件设备被利用的程度。例如，如果电力公司通过特定馈线电路传送电力，则电力公司可能不具有知道传送的电力是否接近馈线电路的极限(例如馈线电路可能变得过度加热)的 方式。正因为此，公共事业公司可能未充分利用电网的一个或更多部分。
因为电网上的负载不断地增长(即，消耗的电力量不断增加)公共事业公司还典型地花费大量资金来向电网增加容量。因为公共事业公司的忽略，公共事业公司将不必要地更新电网。例如，未在容量附近操作的馈线电路仍可能通过重布导线(即将较大布线铺设在馈线电路中)而被更新执行，或者可以铺设附加馈线电路。单单该成本就是显著的。
远程资产监视过程可以监视电网的各个方面，诸如：(1)分析电网的一个或更多部分的当前资产完好性；(2)分析电网的一个或更多部分的未来资产完好性；以及(3)分析电网的一个或更多部分的利用率。首先，一个或更多传感器可以测量或向远程资产控制过程进行传送以确定电网的特定部分当前完好性。例如，电力变压器上的传感器可以通过测量关于变压器上的溶解气体提供其完好性的指示。远程资产监视过程然后可以使用分析工具来确定电网的该特定部分(诸如电力变压器)是完好还是不完好。如果电网的该特定部分不完好，则电网的特定部分可能被维修。
此外，远程资产监视过程可以分析从电网部分产生的数据以预测电网部分的未来资产完好性。存在导致电学部件上的应力的事件。应力因素可以不必要是恒定的且可以是间断的。传感器可以提供关于电网的特定部分上的应力的指示符。远程资产监视过程可以记录如由传感器数据所指示的应力测量值，且可以分析应力测量值以预测该电网部分的未来完好性。例如，远程资产监视过程可以使用趋势分析来预测该电网的特定部分何时可能故障，且可以在电网的特定部分可能故障之前提前(或同时)安排维护。以这种方式，远程资产监视过程可以预测电网的特定部分的寿命，且因而确定电网该部分的寿命是否太短(即电网的该部分使用太快)。
而且，远程资产监视过程可以分析电网的一部分的利用率以更好地管理电网。例如，远程资产监视过程可以分析馈线电路以确定 其操作容量。在该馈线电路示例中，远程资产监视过程可以确定馈线电路当前以70％的容量操作。远程资产监视过程还可以推荐特定馈线电路在仍维持可接受的安全余量的同时可以以较高的百分比(诸如90％)操作。远程资产监视过程因而可以简单地通过分析利用率实现容量的有效增加。
用于确定特定技术架构的方法
存在用于确定可以使用INDE参考架构中的一个、一些或全部元件的特定技术架构的各种方法。该方法可以包括很多步骤：首先，可以在产生公共事业的现有(as-is)状态的文档以及过渡到智能电网的准备评估时执行基线步骤。第二，可以在产生将来(to-be)状态和获得该状态的详细需求的定义时执行需求定义步骤。
第三，可以在产生将实现包括测量、监视和控制的智能电网的解决方案架构部件的定义时，执行方案研发步骤。对于INDE架构，这可以包括测量设备、将数据从设备传送到INDE核心120应用的通信网络，保持和对数据做出反应的INDE核心120应用、解释数据的分析应用、建模测量和解释的数据的数据架构、在INDE和公共事业系统之间交换数据和信息的集成架构、运行各种应用和数据库的技术基础设施、以及可以被遵循以实现产业标准轻便和有效解决方案的标准。
第四，可以在产生用于智能网络的关键性能指示符和成功因子的定义中以及能力的实现中执行值建模，以测量和相对于所需的性能因子评估系统性能。上述公开涉及步骤3的架构研发方面。
图19A-19B示出蓝图进展流程图的示例。具体而言，图19A-19B示出可以用于定义智能电网需求的步骤和可以执行以实施智能电网的步骤的过程流程。智能电网研发过程可以开始于智能电网图像研发，其可以勾画出项目的整体目标，这可能引起智能电网路标过程。路标过程可以引起蓝图绘制和值建模。
蓝图绘制可以提供用于整个公共事业企业的场合下的智能电网定义的系统方法。蓝图绘制可以包括可能引起基线和系统评估 (BASE)且可能引起需求定义和分析选择(RDAS)的整体路标。RDAS过程可以生成公共事业特定智能电网的详细定义。
BASE过程可以在支持智能电网能力的系统、网络、设备和应用方面建立用于该公共事业的起始点。该过程的第一部分是研发电网的系统目录，其可以包括：电网结构(诸如发电、传输线路、输电变电站、子传输线路、配电变电站、配电馈线、电压等级等)；电网设备(诸如开关、重合器、电容器、稳压器、压降补偿器、馈线联络开关)；变电站自动化系统(诸如IED、变电站LAN、仪器、站RTU/计算机)；配电自动化系统(诸如电容器和开关控制；故障隔离和负载反向牵引控制；LTC协作系统；DMS；需求响应管理系统；以及电网传感器(诸如配电网、传输线路上以及变电站中的传感器类型、数量、用途以及计数)等。一旦完成了目录，可以相对于高级智能电网准备模型生成公共事业的评估。还可以生成已有数据流模型和系统图。
架构配置(ARC)过程可以通过组合源于BASE过程的信息、源于RDAS过程的需求和约束以及INDE参考架构来研发用于公共事业的初步智能电网技术架构，以产生满足公共事业的特定需求且具有适当传统系统的优点并遵循在公共事业存在的约束的技术架构。INDE参考架构的使用可以避免发明定制架构的需要，且确保了积累的经验和最佳实践能应用于解决方案的研发。它还可以确保解决方案可以可复用智能电网资产的使用率最大化。
传感器网络架构配置(SNARC)过程可以提供用于形成定义用于智能电网支持的分布式传感器网络的架构的一系列决策的框架。该框架可以结构化为一系列决策树，每个决策树面向传感器网络架构的特定方面。一旦做出了决策，可以生成传感器网络架构图。
经由T区段递归传感器分配(SATSECTR)过程可以提供用于确定多少传感器应当被放置在配电网以在成本约束的条件下获得给定观察级别的框架。该过程还可以确定传感器类型和位置。
解决方案元件评估和部件模板(SELECT)过程可以提供用于 评估解决方案部件类型的框架且提供用于每个部件分类的设计模板。模板可以包含用于解决方案元件中的每一个的说明的参考模型。这些模板然后可以用于请求供应商报价且支持供应商/产品评估。
用于应用和网络的更新计划(UPLAN)过程可以为研发提供计划，以更新准备集成到智能电网解决方案中的现有公共事业系统、应用和网络。风险评测和管理计划(RAMP)过程可以提供与在ARC过程中生成的智能电网解决方案的特定元件相关的风险的评估。UPLAN过程可以评估针对识别的风险元件的级别或风险，且提供行动计划以减小在公共事业公司决定增建之前的风险。变化分析和管理计划(CHAMP)过程可以分析公共事业公司实现智能网投资价值可能需要的过程和组织变化，且可以提供高级管理计划从而以与智能电网部署同步的方式实施这些变化。CHAMP过程可以引起蓝图产生。
值建模过程中的路标可以引起指定值量值，这可以引起对成本和效益的估算。该估算可以引起诸如评定案例和商业案例的一个或更多案例的构建，这进而可以引起案例终止。蓝图绘制和值建模的输出可以被发送到公共事业公司以用于获得许可，这可以引起公共事业系统更新以及智能网络布置和风险减小动作。此后，电网被设计、构建和测试且然后被操作。
备选INDE高级架构描述
在一个示例中，整体INDE架构可以应用于包括移动和静止传感器二者的产业中。INDE架构可以实施为接收传感器数据且通过分布式和集中式智能相应地响应。图21至28示出在各种交通传输产业中实施的INDE架构的示例。
整体架构
转到附图，其中相似附图标记指代相似的元件，图21A-21C示出INDE的整体架构的一个示例。这种架构可以用作参照模型，其提供对于与一个或多个特定产业相关的网络数据的端到端收集、传输、存储和管理。它也可以提供分析和分析管理，并提供将前述功 能集成到过程和系统中。因此，它可以被看作是企业范围的架构。在下文将更详细讨论某些要素，诸如操作管理以及网络本身的各方面。
在图21A-21C中描绘的架构可包括多达四条数据和集成总线：(1)高速传感器数据总线2146(其可包括操作和非操作数据)；(2)专用事件处理总线2147(其可包括事件数据)；(3)操作服务总线2130(其可以用于提供关于网络后台应用的信息)；以及(4)用于后台IT系统的企业服务总线(在图1A-1C中示为用于服务企业IT 2115的企业集成环境总线2114)。单独的数据总线可以按照一种或多种方式实现。例如，两条或更多条数据总线，诸如高速传感器数据总线2146和事件处理总线2147，可以是单条数据总线中的不同分段。具体而言，总线可以具有分段的结构或平台。如下文更详细所讨论，硬件和/或软件(诸如一个或更多交换机)可以用于在数据总线的不同分段上路由数据。
作为另一示例，两条或更多条数据总线可以位于单独总线上，诸如就在单独总线上传输数据所需的硬件而言，位于单独的物理总线上。具体而言，每条总线可包括彼此分开的布线。另外，一些或所有的单独总线可以是同一类型的。例如，总线中的一条或多条可以包括局域网(LAN)，诸如通过未屏蔽双绞线电缆和Wi-Fi的以太网 如下文更详细所讨论，硬件和/或软件(诸如路由器)可以用于将数据路由至不同物理总线中的一条总线上。
作为又一示例，两条或更多条总线可以位于单个总线结构中的不同分段上，并且一条或多条总线可以在单独的物理总线上。具体而言，高速传感器数据总线2146和事件处理总线2147可以是单条数据总线中的不同分段，而企业集成环境总线2114可以位于物理上分离的总线上。
尽管图21A-21C描绘四条总线，但是可以使用更少或更多数目的总线来承载四种所列类型的数据。例如，单个未分段的总线可以用于通信传送传感器数据以及事件处理数据(这使总线的总数为 三)，如下文讨论。并且，该系统可以在没有操作服务总线2130和/或企业集成环境总线2114的情况下操作。
IT环境可以是SOA兼容的。面向服务架构(SOA)为在它们生命周期中用于创建和使用商业过程的、被包装成服务的计算机系统架构样式。SOA也定义和规定IT基础设施，以允许不同应用来交换数据以及参与商业过程。不过，SOA和企业服务总线的使用是可选的。
在通用产业的一个示例中，附图示出整体架构中的不同元件，诸如下述元件：(1)INDE核心2120；以及(2)INDE设备2188。整体架构中的元件的这种划分是用于图示目的。也可以使用元件的其他划分。并且，元件的划分可以因不同产业而不同。INDE架构可以用于针对智能支持分布式和集中式方法，以及可以用于提供用于处理大规模实施的机制。
INDE参考架构是可以被实施的技术架构的一个示例。例如，它可以是用于提供用来研发任意数目的特定技术架构的起始点的元架构的示例，如下文讨论，每个产业解决方案一个架构(例如不同解决方案用于不同产业)或产业内的每个应用一个架构(例如，第一解决方案用于第一交通运输网络以及第二解决方案用于第二交通运输网络电网)。因而，用于特定产业或产业内的特定应用(诸如对于特定公共事业的应用)的特定解决方案可以包括INDE参考架构中的一个、一些或所有的元件。并且，INDE参考架构可以提供用于解决方案研发的标准化起始点。下文讨论用于确定针对特定产业或产业内的特定应用的特定技术架构的方法。
INDE参考架构可以是企业范围的架构。其目的可以是提供用于数据的端到端管理以及用于分析这些数据并且将这些数据集成到系统和过程中的框架。由于高级网络技术影响商业过程的每个方面，因此不应该仅仅留意在网络级别、操作和用户驻地级别的影响，还应留意在后台和企业级别的影响。因此，INDE参考架构可以并且确实参照企业级别SOA，例如，从而支持SOA环境用于接口目的。这 不应被看作是在高级网络可以被建立和使用之前诸如产业必需将它们现有的IT环境转换为SOA的要求。企业服务总线是一种用于促进IT集成的有用机制，但是它并非被要求以便实施解决方案的其余部分。下文讨论侧重于用于交通运输的INDE元件的不同部件；然而，INDE元件中的一个、一些或所有元件可以应用于不同的产业，诸如电信和能源开采。
INDE部件群组
如上所述，INDE参考架构中的不同部件例如可包括：(1)INDE核心2120；以及(2)INDE设备2188。下面的部分讨论INDE参考架构的这些示例元件群组，并且提供对每个群组的部件的描述。
INDE核心
图22示出INDE核心2120，其为可以驻留在如图21A-21C所示的操作控制中心的INDE参考架构部分。INDE核心2120可以含有用于存储数据的统一数据架构以及用于分析从而对该数据操作的集成模式。
此外，此数据架构可以利用联合中间件2134，以将其他类型的数据(诸如，例如传感器数据、操作和历史数据、日志和事件文件)以及连接性和元数据文件连接到单个数据架构中，该单个数据架构可以具有单个入口点以供包括企业应用的高级应用访问。实时系统也可以经由高速数据总线访问关键数据存储库，并且若干数据存储库可以接收实时数据。不同类型的数据可以在INDE架构中的一条或更多条总线中传输。
所传输的数据的类型可以包括操作和非操作数据、事件、网络连接性数据以及网络位置数据。操作和非操作数据可以使用操作/非操作数据总线2146传输。数据收集应用可以负责将一些或所有的数据发送到操作/非操作数据总线2146。以此方式，需要该信息的应用可以通过订阅此信息或通过调用可以使此数据变得可用的服务，而能够得到数据。
事件可以包括源于作为产业网络的部分的各种设备和传感器 的消息和/或告警，如下文讨论。事件可以从设备和传感器直接生成，以及由各种分析应用基于来自这些传感器和设备的测量数据而生成。
如下文更详细所讨论，可以从各种部件(诸如INDE设备2188)发送数据。数据可以以无线、有线或者以二者组合被发送到INDE核心2120。数据可以由公用事业通信网络2160接收，该公用事业通信网络可以发送数据到路由设备2189。路由设备2189可以包括软件和/或硬件以用于管理将数据路由到总线的分段上(当总线包括分段的总线结构时)或者路由到单独的总线上。路由设备可以包括一个或更多交换机或路由器。路由设备2189可包括联网设备，该联网设备的软件和硬件将数据路由和/或转发到一条或更多条总线。例如，路由设备2189可以将操作和非操作数据路由到操作/非操作数据总线2146。路由设备2189也可以将事件数据路由到事件总线2147。
路由设备2189可以确定如何基于一个或更多方法来路由数据。例如，路由设备2189可以检查传输的数据中的一个或更多头部，从而确定是将数据路由到用于操作/非操作数据总线2146的分段还是路由到用于事件总线2147的分段。具体而言，数据中的一个或更多头部可以指示数据是否是操作/非操作数据(使得路由设备2189将数据路由到操作/非操作数据总线2146)或者数据是否是事件数据(使得路由设备2189将其路由到事件总线2147)。可替换地，路由设备2189可以检查数据的有效载荷，以确定数据的类型(例如，路由设备2189可以检查数据的格式以确定数据是操作/非操作数据还是事件数据)。
存储库其中之一(诸如存储操作数据的操作数据仓库2137)可以被实施为真实分布式数据库。存储库的另一个(历史库(在图21和22中标识为历史数据136))可以被实施为分布式数据库。另外，事件可以经由复杂事件处理总线而直接存储到若干数据存储库的任何一个中。具体而言，事件可以存储在事件日志2135中，事件日志2135可以是用于被发布到事件总线2147的所有事件的储存库。事件 日志可以存储下述的一个、一些或全部：事件id；事件类型；事件来源；事件优先级；以及事件生成时间。事件总线2147无需长期存储所述事件为所有事件提供持久留存。
数据的存储可以是使得数据可以尽可能或尽可行地靠近来源。在一个实施方式中，这可包括例如存储在INDE设备2188的变电站数据。但是在操作控制中心级别2116也会需要此数据，以便作出在非常细微级别考虑网络的不同类型的决策。结合分布式智能方法，可以通过使用数据库链接和数据服务(如果适用的话)，采用分布式数据方法以促进在解决方案的所有级别的数据可用性。以此方式，用于历史数据存储库(其在操作控制中心级别2116是可访问的)的解决方案可以类似于操作数据存储库的解决方案。历史/集体分析可以通过在INDE设备级别访问数据而在操作控制中心级别2116执行。可替换地，数据可以集中存储在INDE核心2120。然而，鉴于可能需要在INDE设备2188之间传输的数据的数量，将数据存储在INDE设备2188会是优选的。具体而言，如果存在数以千计或数以万计的传感器，则需要被传输给INDE核心2120的数据的数量可能形成通信瓶颈。
最后，INDE核心2120可以编程或控制网络中的一个、一些或所有的INDE设备2188。例如，INDE核心2120可以调整该编程(诸如下载更新程序)或者提供控制命令以控制INDE设备2188的任何方面(诸如对传感器或分析的控制)。图21中未示出的其他元件可以包括用以支持这种逻辑架构的各种集成元件。
表2描述了如图21中描绘的INDE核心2120的某些元件。
表2：INDE核心元件
如表2中讨论，实时数据总线2146(其通信传送操作和非操作数据)和实时复杂事件处理总线2147(其通信传送事件处理数据)成为单个总线2346。此情形的示例在图23A-23C中的框图2300中图示。
如图21A-21C所示，出于性能目的，总线是单独的。对于CEP处理，低延迟对于受到非常大消息突发的某些应用会是重要的。另一方面，大多数电网数据流或多或少是恒定的，除了数字故障记录器文件是例外，但是这些通常可以在受控基础上被检索，而事件突发是不同步的且是随机的。
图21还示出与INDE核心2120分开的操作控制中心2116中的附加元件。具体而言，图21还示出传感器数据收集头端(多个)2153，即负责与电表通信的系统(诸如从电表收集数据并且将收集的数据提供到公用事业公司)。IP网络服务2158为在支持IP类型通信(诸如DHCP和FTP)的一个或更多服务器上操作的服务的集合。调度移动数据系统2159为在现场自移动数据终端接收/向移动数据终端传输消息的系统。作业管理系统2150为监视和管理作业秩序的系统。地理信息系统2149为含有关于资产地理位置在何处以及资产如何连接在一起的信息的数据库。如果该环境具有面向服务的架构(SOA)，操作SOA支持2148为支持SOA环境的服务的集合。
位于INDE核心2120外部的操作控制中心2116中的系统的一个或更多为公用事业公司可能具有的传统产品系统。这些传统产品系统的示例包括操作SOA支持2148，传感器数据收集头端(多个)2153、IP网络服务2158以及调度移动数据系统2159。然而，这些传统产品系统可能无法处理或处置从智能电网接收的数据。INDE核心2120可能能够从智能电网接收数据，处理来自智能电网的数据，以及按照传统产品系统可能使用的方式(诸如传统产品系统所特有的具体格式化)，将经处理的数据传递到一个或更多传统产品系统。这 样，INDE核心2120可以被看作中间件。
操作控制中心2116(包括INDE核心2120)可以与企业IT 2115通信。一般而言，企业IT 2115中的功能包括后台操作。具体而言，企业IT 2115可以使用企业集成环境总线2114将数据发送到企业IT2115中的各种系统，其包括商业数据仓库2104、商业智能应用2105、企业资源规划2106、各种财务系统2107、用户信息系统2108、人力资源系统2109、资产管理系统2110、企业SOA支持2111、网络管理系统2112和企业消息传送服务2113。企业IT 2115可以进一步包括经由防火墙2102与因特网2101通信的门户2103。
INDE设备
INDE设备2188群组可以包括用于提供与特定设备相关的数据的任意类型的设备。在一个示例中，设备群组2188可以包括静止传感器单元2190和移动传感器单元2192。每个静止传感器单元2190和移动传感器单元2192可以包括一个或更多传感器、处理器、存储器设备、通信模块和/或电力模块，从而允许从传感器接收任意数据以及对原始或经处理的传感器数据的后续处理和/或传输。源于静止传感器单元2190和移动传感器单元2192的原始或经处理的传感器数据可以通过一个或更多网关2194处理。在一个示例中，每个网关2194可以是能够编码数据且将数据发送到操作控制中心2116的一个或更多设备。源于静止传感器单元2190和移动传感器单元2192的原始或经处理的传感器数据也可以被提供到数据收集器2196。数据收集器2196可以包括一个或更多处理器、存储器设备、通信模块以及电源模块。数据收集器2196可以是被配置成收集、存储和传送数据的存储器设备和处理器。数据收集器2196可以与静止传感器单元2190和移动传感器单元2192通信以收集数据且将收集的数据传送到一个或更多网关2194。
在一个示例中，静止传感器单元2190可以检测与移动传感器单元2192或其他静止传感器单元2190中的一个或更多个相关的状况。移动传感器单元2192可以检测与静止传感器单元2192相关的 状况或可以检测与其他移动传感器单元2192相关的其他状况。在操作期间，事件数据可以通过静止传感器单元2190和移动传感器2192产生。事件数据可以指示交通运输网路的异常或不期望状况。这种事件数据可以通过网关2194从静止传感器单元2190和移动传感器单元2192传送到中心管理方。在一个示例中，事件数据可以被路由设备2189接收。事件数据可以通过路由设备2189提供到事件总线2147。接收的事件数据可以由操作控制中心2116处理以允许产生适当响应。
图24A-24C是与轨道运输网络一同操作的INDE架构的框图。图24A-24B的INDE系统可以从位于如图25所示的列车车厢2400上的静止传感器单元2190和移动传感器单元2192接收事件数据。在一个示例中，静止传感器单元2190和移动传感器单元2192可以是在美国专利公开2009/0173840中公开的传感器单元，此处并入该申请以做参考。
参考图25，在一个示例中，货运列车2500可以包括各种类型的列车车厢2400，诸如棚车，守车，煤车、发动机车以及被配置成经由轨道传送的任意其他车辆。发动机车2502可以通过柴油发动机、电池、飞轮、燃料电池或其组合供电。每个列车车厢2400可以包括一个或更多移动传感器单元2192。移动传感器单元2192可以彼此通信，从而允许相同列车车厢2400或附连到列车车厢2400的相同列的不同列车车厢2400或与该列分离的其他列车车厢2400(未示出，诸如位于列车货场的那些列车车厢)的移动传感器单元2192之间的通信。每个移动传感器单元2912可以具有唯一ID且每个特定列车车厢2400可以具有由与特定列车车厢2400相关的每个移动传感器单元2192所维持的唯一ID。例如，ID可以经由RFID提供。
在一个示例中，静止传感器单元2190A可以被配置成用作“轴温”检测器，该“轴温”检测器被配置成监视与列车车厢车轮、车轴等相关的加热。如本领域中所已知，术语“轴温”可以表示在在一台铁道车辆上的一个或更多轮轴轴承和/或其他基于车轮的部件处列车车厢体验的过热。静止传感器单元2190A可以沿着铁路轨道2501放置。每个静止传感器单元2190A可以与一个或更多红外(IR)传感器配合以确定当列车车厢轮经过特定静止传感器单元2190A的感应地带时列车车厢轮2400的轴承/车轴/车轮的加热模式。异常加热可以指示各种问题，诸如列车车厢负载不平衡、列车车厢结构问题、轨迹问题等。如果检测到过热的车轴，则可以触发一种类型的警报以警告工程师停止列车且校正潜在的危险情况，如果允许这种情况继续，则可能引起列车出轨。轴温检测器的示例在美国专利4,659,063中公开，此处引用该专利作为参考。静止传感器单元2190A可以被配置成处理IR传感器数据以基于警报产生事件数据(诸如事件消息)，该事件数据将被事件总线2147接收以用于后续处理。
静止传感器单元2192B也可以用作缺陷检测器。缺陷检测器可以是在铁路上用来检测经过的列车中的轮轴和信号问题的设备。缺陷检测器可以集成到轨道线路中且可以包括用于检测可能出现的一种或更多种问题的传感器。缺陷检测器使得铁路能够省去在列车后端的守车以及沿着路径布置以用于检测不安全状况的各个火车站站管理人员。缺陷检测器可以与有线或无线发射器集成或与之相关联。当列车经过缺陷检测器时，缺陷检测器可以输出铁路名称，里程碑或位置，轨道号(如果可用)、经过的列车的轮轴编号以及用于指示列火车上没有检测到问题的“没有缺陷”的指示。而且，可以输出该位置的环境温度和列车速度。当检测到问题时，检测器可以输出警报指示，接着是问题的描述以及列车中出现问题的轮轴位置。
静止传感器单元2190C也可以配置为用作“银盒”，如本领域所已知，该“银盒”被配置成接收一个或更多个静止传感器单元2190A和2190B接收的原始或经处理的数据。静止传感器单元2192C例如可以基于诸如地理位置的各种公共因素从相应一组静止传感器单元2190A接收数据。就这方面而言，静止传感器单元2190C可以用作数据收集器2196，如图21A-21C所示。
在操作期间，具有一串列车车厢2400的列车可以沿着轨道线 路2502行进。当列车2500行进时，静止传感器单元2190A可以检测关于每个列车车厢2400的信息，诸如轴承温度。每个静止传感器单元2190A还可以与每个移动传感器单元2192通信。通信可以允许每个静止传感器单元2190A执行对每个列车车厢2400和相关移动传感器单元2192的完好性检查。与特定列车车厢2400相关的异常或不期望状况的任意指示可以被转发到静止传感器单元2190C。检测的状况可以涉及列车车厢结构、列车车厢环境(例如温度)、列车车厢容纳物(例如重量、分布、数量等)、列车车厢移动、列车车厢位置或关于列车车厢2400的感兴趣的任意其他参数。检测的状况还可以涉及安全性，诸如列车车厢门何时打开，而这可能指示试图的盗窃或破坏。事件数据2508可以用于警告可能拥有特定列车车厢的特定组织。因而，操作控制中心2116可以检查整个铁道网络，但是可以在传送关于特定公司拥有的特定轨道列车(多个)2400的事件数据时向拥有各个列车车厢2400的公司给出告警。告警消息可以经由接口、脚本服务、电子邮件、文本消息和/或能够提供这种告警的任意其他通信方式提供。
在一个示例中，列车车厢2400之一(诸如发动机2502)可以具有用作主移动传感器单元2504的移动传感器单元2192，以从与当前列车车厢串的列车车厢2400相关的每个移动静止单元2192接收数据。当列车车厢2400相连以形成特定列车时，每个移动传感器单元2192可以在主移动传感器单元2504进行登记。主移动传感器单元2504可以从移动传感器单元2192接收原始或处理数据的周期流或连续流。这允许工程师在使用中确定每个列车车厢2400的完好性。
在一个示例中，每个移动传感器单元2190可以包括全球定位系统(GPS)模块，从而允许每个独立的移动传感器单元2192可以确定相应的地理位置。每个移动传感器单元2190可以接收GPS信号2506以确定地理位置。当特定列车车厢位于静止传感器单元2192A附近以允许传输这种信息时，该信息可以被转发到静止传感器单元2192A。每个移动传感器单元2192可以自动地或在请求时向主移动 传感器单元2504转发地理位置，该信息随后可以通过板上网关2194转发到操作控制中心2116。在一个示例中，网关2194可以是在美国专利公开2009/0173840中描述的网关。每个移动传感器单元2192A还可以无线地传送GPS信号，允许每个列车车厢2400被独立跟踪。这种布置可以允许仅在单个列车车厢具有对于GPS卫星的明确接入时(诸如当列出通过隧道移动时)整个列表被跟踪。
静止传感器单元2190和移动传感器单元2192中的每一个至少可以提供传感器数据的一部分且产生“事件”。事件可以包括非事故事件或事故事件。非事故事件可以指示没有事故(诸如没有故障)需要报告。事故事件可以指示事故已经发生或正在发生，诸如在轨道运输网络的区段中已经发生或正在发生的故障。
静止传感器单元2190和移动传感器单元2192可以包括以下一个或二者：(1)确定是否存在事故的智能；以及(2)基于是否存在事故的确定采取一个或更多动作的能力。具体而言，静止传感器单元2190和移动传感器单元2192中的一个或更多中的存储器可以包括一个或更多规则，以基于一个或更多传感器产生的数据确定事故的不同类型。或者，静止传感器单元2190和移动传感器单元2192中的存储器可以包括一个或更多查找表，以基于一个或更多传感器产生的数据确定事故的不同类型。而且，静止传感器单元2190和移动传感器单元2192可以包括基于是否存在事故的确定采取一个或更多动作的能力。
除了单独工作之外，轨道运输网路中的电子元件可以作为轨道运输网路的分布式智能的一部分一起运作。例如，静止传感器单元2190和移动传感器单元2192可以共享数据或共享处理电力以联合确定是否存在事故且基于确定是否存在事故而采取一个或更多动作。
动作可以包括但不限于：(1)在事件总线2147上发送事故确定；(2)在事件总线2147上发送事故确定以及推荐动作；以及(3)采取动作以修改轨道运输网路的一个或更多区段或在轨道运输网路 上行进的一个或更多车辆的状态。例如，静止传感器单元2190可以控制轨道运输网路的一个区段中的一个或更多开关(诸如将交通重定向到分离的轨道线路，在不同方向中打开用于行进的车道等)。或者，静止传感器单元2190可以修改轨道运输网路的一个区段中的一个或更多传感器的参数(诸如命令传感器在其读数方面更加灵敏，命令传感器产生更频繁的读数等)。作为又一示例，静止传感器单元2190和移动传感器单元2192可以控制在轨道运输网络上行进的一个或更多车辆。例如，机车可以包括远程命令控制能力，因此，机车能够接收无需传送的命令以控制机车的一个或更多方面。命令控制的一个或更多方面可以包括但不限于机车的速度、产生鸣笛(或其他类型的噪声)以及产生光(或其他类型的视觉指示)。机车的接收器可以接收命令且机车的处理器可以基于命令控制机车的一个或更多方面(诸如更改发动机的操作)。
轨道运输网络可以包括分布式智能。如上面所讨论，轨道运输网络内的不同静止传感器单元2190和移动传感器单元2192可以包括附加功能性(包括附加处理/分析能力)和数据库资源。轨道运输网路中的各种静止传感器单元2190和移动传感器单元2192内的这种附加功能性的使用支持具有对应用及网路性能的集中式管理和管控的分布式架构。由于功能，性能和规模的原因，涉及成千上万个静止传感器单元2190和移动传感器单元2191的轨道运输网路可以包括分布式处理、数据管理和过程通信。
非操作数据和操作数据可以与静止传感器单元2190和移动传感器2192关联或与之相邻。静止传感器单元2190和移动传感器单元2192还可以包括轨道运输网路的部件，他们负责在各个区段处轨道运输网络的可观察性。静止传感器单元2190和移动传感器单元2192可以提供三个主要功能：操作数据采集和在分布式操作数据存储库中的存储；非操作数据的采集和在历史库中的存储；以及实时(诸如亚秒)基础上的本地分析处理。处理可以包括数字信号处理、检测和分类处理(包括事件流处理)；以及处理结果到本地系统和 设备以及到操作控制中心2116处的系统的通信传送。静止传感器单元2190和移动传感器单元2192以及轨道运输网路中的其他设备之间的通信可以是有线的、无线的或者是有线和无线的组合。电子元件可以向操作控制中心2116传送数据，诸如操作/非操作数据或事件数据。路由设备可以将传送的数据路由到操作/非操作数据总线或事件总线其中之一。
一种或更多类型的数据可以在电子元件和操作控制中心被复制，由此既使在到操作控制中心2116的数据通信网路不工作的情况下，仍允许电子元件独立操作。使用这种本地存储的信息(连接性)，既使在到操作控制中心2116的通信链路不可操作的情况下，仍可以本地地执行分析。
类似地，操作数据可以在操作控制中心2116和电子元件处被复制。源于传感器和与特定电子元件相关的设备的数据可以被收集且最后的测量可以在电子元件存储在该数据存储库中。操作数据存储库的数据结构可以相同，且因此数据库链接可以用于通过在操作控制中心2116的操作数据存储库的实例提供对驻留在电子元件上的数据的无缝接入。这提供很多优点，包括：消除数据复制且使得更加时间灵敏的数据分析能够本地发生且无需依赖于电子元件之外的通信可用性。在操作控制中心2116级的数据分析可以是较不时间灵敏的(因为操作控制中心2116典型地检查历史数据以鉴别更加预测性而不是反应性的模式)，且可能能够避开网络问题(如果存在)工作。
最后，历史数据可以本地地存储在电子元件中，且数据副本可以存储在操作控制中心2116。或者，数据库链接可以配置在操作控制中心2116的储存库实例上，从而提供操作控制中心对于各个电子元件处的数据的访问。可以利用本地数据存储库在电子元件本地执行电子元件分析。具体而言，在电子元件使用附加智能和存储能力使得电子元件能够在没有中心管理方的输入的情况下分析其自身且校准其自身。
可替换地，还可以通过使用数据库链接在本地电子元件实例处访问数据而在操作控制中心2116级别执行历史/集中分析。
而且，各种分析可以用于分析数据和/或事件。一种类型的分析可以包括空间可视化。空间可视化能力或视觉空间能力是操作2维或3维图的能力。可以使用一个或更多元件或可以通过中心管理方执行空间可视化。而且，空间可视化可以与各种产业网络一起使用，包括公共事业网络和交通运输网络。
在一个示例中，在操作期间，事件数据2508可以通过每个移动传感器单元2192产生。事件数据2508可以被传送到主移动传感器单元2504。主移动传感器单元2504可以经由网关2194将事件数据从网关无线传送到操作控制中心2116以进行处理。在可替换示例中，每个列车车厢2400可以包括各种的网关2194，从而允许数据直接从列车车厢2400的移动传感器单元传送。这允许列车车厢2400在没有与引擎2504(诸如存储在列车货场中的那些引擎)链接时通信，从而通信传送事件数据2508以由操作控制中心2116接收。在另一可替换示例中，每个列车货场可以具有一个或更多静止传感器单元2190和网关2194，以与存储的列车车厢2400通信且传送任意事件数据2508。以类似的方式，静止传感器单元2190A和2190B可以向静止传感器传送传感器数据，且通过类似网关(多个)2194传送事件数据，以向操作/非操作控制中心2116转发这些信息。
如上所述，图24A-24C的网络还可以允许分布式分析，使得事件数据2508在静止传感器单元2190A和2190B且在主移动传感器模块2504处被处理。这种处理可以允许分析任意问题，且提供解决方案或动作方向。可以被传送的这种问题解决方案可以用于自动控制任意容量的列车2500，因为列车1500被配置成允许或可以警告人类操作员相应地控制列车2500。解决方案还可以被传送到操作控制中心2116，从而允许操作控制中心2116远程地执行动作以确认问题解决方案且相应地实施解决方案。
图26A-26C是涉及电气列车网络(诸如市郊列车)的INDE架 构的实现的框图。电气列车网路可以包括一辆或更多辆电气列车，该一辆或更多辆电气列车可以通过高架电线或第三轨道供电。在一个示例中，电气列车2600可以包括一个或更多车厢2602。每个车厢可以通过外部电源(例如第三轨道或高架线)或内部源(例如电池或燃料电池)独立供电。每个车厢可以包括一个或更多移动传感器单元2192。每个移动传感器单2192可以检测与列车2600的各种预定参数相关的各种状况。
在图26A-26C中示出的示例中，电气列车2600可以通过第三轨道2604供电。第三轨道2604可以连接到可以监视流经第三轨道2604的电力的一个或更多静止传感器模块2192。静止传感器模块2190可以确定轨道系统的完好性，且以事件消息的形式传送与异常、不期望或状态检查相关的任意事件。事件消息可以通过网关2194传送以由操作控制中心2116接收。
每个列车车厢2602可以包括一个或更多移动传感器单元2192。移动传感器单元2192其中之一可以用作主移动传感器单元，诸如主移动传感器单元2504。移动传感器单元2192可以以类似于参考图25讨论的方式聚集关于相应列车车厢的信息。用于电气列车2600的主移动传感器单元可以经由网关2120向中心管理方传送其他移动传感器单元2192产生的事件消息。
图27A-27C是应用于基于路面的货车运输网络(诸如在货运产业中使用的网络)的INDE架构的实施方式的框图。在一个示例中，一个或更多移动传感器单元2192可以被包括在货物集装箱2700(诸如柴油车牵引的集装箱)中。每个移动传感器单元2192可以类似于参考图25讨论的移动传感器单元2192。每个移动传感器单元2192可以检测集货物装箱2700的各种状况且经由板上网关2194将它们转发到操作控制中心2116。静止传感器单元2190可以分布在客户设施处，从而允许使用静止传感器单元2190和移动传感器单元2192之间的通信检查货物。移动传感器单元2192可以用于货物跟踪、集装箱环境、盗窃/故意破坏检测以及如参考图25描述的 任意其他合适的用途。
图28A-28C是应用于汽车网络的整体INDE架构的实施方式的框图，该汽车可以是汽油燃料的、电动的、混合燃料的、生物燃料的或任意其他方式燃烧驱动的。在一个示例中，车辆2800可以包括一个或更多传感器单元2192，从而允许车辆2800的各种状况被监视。每个车辆可以包括网关2194或通过外部网关2194通信，以直接向INDE核心2120或其他移动传感器单元2192通信传送事件数据。类似于讨论的其他示例，移动传感器单元2192可以包括可以执行涉及车辆的分析的分布式智能，或者可以通过与INDE核心2120交互而执行这样的操作。静止传感器单元2190可以用于与移动传感器单元2192通信，从而允许对附近具有移动传感器单元2192以与静止传感器单元190通信的车辆800的评估。静止传感器单元2190可以包括或共享网关194，允许事件数据被传送到INDE核心2120，或者可以直接将其传送到INDE核心120。静止传感器单元2190可以通过汽车租赁公司、汽车销售站或各人所有者来实施，以接收与车辆2800的状况和/或位置相关的事件数据。
图30示出如框图所示可被远程托管的INDE系统2000的示例。在托管站3000，可以根据需要安装网络核心2002以支持针对特定产业的INDS订户。在一个示例中，订户3002可以要求使用各种产业，诸如轨道、公路运输和空中运输。INDE系统2000可以是允许更多个产业类型被添加或者在可替换示例中允许新订户的模块。从电公共事业公司分离的一方可以管理和支持用于一个、一些或所有INDE系统2000的软件以及从INDS托管站下载以由系统端点2006和系统基础设施2008使用的应用。为了促进通信，可以使用诸如经由网络3004(例如MPLS或其他WAN)的高带宽低延时的通信服务，该通信服务可以到达订户公共事业公司操作中心以及INDS托管站。
尽管本发明已经结合优选实施例示出和描述，但是显而易见的是，可以对本发明的基础特征进行除了上文所述之外的某些改变和调整。此外，存在实践本发明中可以使用的许多不同类型的计算机 软件和硬件，并且本发明不限于上述示例。参考由一个或多个电子设备执行的操作的动作和符号表示来描述本发明。因此将理解，这种动作和操作包括由电子设备的处理单元对结构化形式的表示数据的电信号的操控。这种操控对数据进行转换，或者在电子设备的存储器系统中的位置维持该数据，所述数据按照本领域技术人员公知的方式重新配置或者在其它方面改变电子设备的操作。数据所维持的数据结构为具有由数据格式定义的特定属性的存储器的物理位置。尽管本发明是在前述上下文中描述，但是这并非意图是限制性的，因为本领域技术人员将理解所描述的动作和操作也可以在硬件中实施。因此，申请人的意图是保护在本发明有效范围内的所有变化和调整。本发明意图由下述权利要求(包括所有等同物)定义。

Claims (31)

1.一种用于促进与管理产业网络的中心管理方通信的集成框架，所述集成框架包括：
系统基础设施，所述系统基础设施包括：
多个静止传感器，被配置成检测关于所述产业网络的基础设施的至少一个方面以及产生指示所述至少一个方面的基础设施数据；以及
基础设施分析模块，被配置成接收所述基础设施数据以及接收来自一个或多个移动传感器的端点数据，所述一个或多个移动传感器附接至所述产业网络的移动单元，所述基础设施分析模块被配置为基于所述基础设施数据和所述端点数据产生事件数据；
操作总线，其与所述多个静止传感器和所述基础设施分析模块通信，所述操作总线被配置为接收所述基础设施数据和所述端点数据，并向所述中心管理方通信传送所述基础设施数据和所述端点数据，所述基础设施数据和所述端点数据包括用于所述产业网络的至少一部分的至少一个实时测量；以及
事件总线，其与所述基础设施分析模块通信，所述事件总线被配置为接收所述事件数据，以及向所述中心管理方通信传送所述事件数据，所述事件总线与所述操作总线分离，所述事件数据与所述实时测量不同且由所述实时测量得出，且包括基于所述至少一个实时测量的关于所述产业网络的操作的至少一个分析确定；以及
网络核心，被配置成通过所述事件总线排他性地接收所述事件数据，以及基于所述事件数据产生命令数据，其中在所述事件数据内的事件包括在所述产业网络中出现的不期望或异常状况；
其中所述命令被发送到包括产生所述端点数据的所述移动传感器其中至少一个的端点，以便执行所述命令从而响应于所述不期望或异常状况来控制所述产业网络中的移动单元。
2.根据权利要求1所述的集成框架，其中事件包括告警，所述告警也被发送到拥有所述一个或多个移动单元的组织。
3.根据权利要求2所述的集成框架，其中所述告警包括指示试图的盗窃或破坏的安全信息。
4.根据权利要求1所述的集成框架，其中所述静止传感器包括存储器和存储在所述存储器中的规则，其中所述静止传感器被配置为执行所述规则以基于所述基础设施数据和所述端点数据确定事件。
5.根据权利要求1所述的集成框架，其中所述产业网络是铁路系统，以及所述移动单元包括单独的车厢。
6.根据权利要求5所述的集成框架，其中所述静止传感器进一步被配置成对所述铁路系统的一个区段中的一个或多个开关进行控制。
7.根据权利要求5所述的集成框架，其中所述静止传感器被配置为修改所述铁路系统的一个区段中的一个或多个其他传感器的一个或多个参数。
8.根据权利要求5所述的集成框架，其中所述静止传感器和所述移动传感器被配置为控制在所述铁路系统内行进的一个或更多车厢。
9.根据权利要求5所述的集成框架，其中所述静止传感器其中至少一些包括被配置为检测车厢的潜在不安全状况的缺陷检测器。
10.根据权利要求1所述的集成框架，其中所述产业网络是公路运输系统，且所述移动传感器附接至集装箱以跟踪所述集装箱。
11.根据权利要求10所述的集成框架，其中所述静止传感器分布在客户设施处，且配置为接收来自所述集装箱的所述移动传感器的端点数据。
12.根据权利要求4所述的集成框架，其中所述事件总线进一步与所述静止传感器通信以接收来自所述静止传感器的事件数据。
13.一种用于促进与管理产业网络的中心管理方通信的集成框架，所述集成框架包括：
多个传感器和产业网络部件，配置为产生所述产业网络内的操作数据和事件数据；
操作总线，与所述多个传感器和产业网络部件进行通信，所述操作总线被配置为接收所述操作数据，并向所述中心管理方通信传送所述操作数据，所述操作数据包括用于至少一个传感器或产业网络部件的至少一个实时测量；
事件总线，与所述多个传感器和产业网络部件进行通信，所述事件总线被配置为接收所述事件数据，以及向所述中心管理方通信传送所述事件数据，所述事件总线与所述操作总线分离，所述事件数据与所述实时测量不同且由所述实时测量得出，且包括基于所述至少一个实时测量的关于所述产业网络的操作的至少一个分析确定，
其中所述操作数据经由所述操作总线通信传送且不经由所述事件总线通信传送，以及
其中所述事件数据经由所述事件总线通信传送且不经由所述操作总线通信传送。
14.根据权利要求13所述的集成框架，其中所述产业网络包括交通运输网络。
15.根据权利要求14所述的集成框架，其中所述交通运输网络包括轨道运输网络。
16.根据权利要求14所述的集成框架，其中所述交通运输网络包括公路运输系统网络。
17.根据权利要求13所述的集成框架，还包括用于分析所接收的数据的至少一部分以及用于将所述数据路由到所述操作总线和所述事件总线其中之一的路由器。
18.根据权利要求17所述的集成框架，其中所述路由器分析所述数据中的至少一个头部以确定是将所述数据路由到所述操作总线还是所述事件总线。
19.根据权利要求17所述的集成框架，其中所述路由器定位在所述中心管理方。
20.根据权利要求13所述的集成框架，其中所述操作总线进一步通信传送非操作数据，所述非操作数据包括性能、资产完好性和应力数据其中至少一个。
21.根据权利要求13所述的集成框架，其中所述多个传感器包括：
移动传感器，附接至所述产业网络的移动单元且被配置为生成端点数据；以及
静止传感器，被配置为检测关于所述产业网络的基础设施的至少一个方面且产生指示所述至少一个方面的基础设施数据。
22.根据权利要求21所述的集成框架，其中所述静止传感器包括存储器和存储在所述存储器中的规则，其中所述静止传感器被进一步配置为接收端点数据并执行规则以基于所述基础设施数据和所述端点数据确定事件数据。
23.根据权利要求13所述的集成框架，其中所述事件总线包括事件处理总线，所述事件处理总线被配置为：
对多个事件流进行过滤，以便根据至少一个事件模式解释所述多个事件流；以及
至少向所述中心管理方发送所述多个事件流的解释。
24.根据权利要求13所述的集成框架，进一步包括：
服务器，与所述操作总线和所述事件总线耦合，且包括操作数据存储库，所述操作数据存储库被配置存储所述操作数据，以及变电站分析元件，所述变电站分析元件进一步被配置为：
关于至少一个规则分析所述操作数据；
基于所述分析生成至少一个事件；
向所述传感器和所述产业网络部件其中之一发送所述至少一个事件，以触发在所述产业网络的至少一个区段中的自愈。
25.根据权利要求24所述的集成框架，其中所述变电站分析元件一步配置为产生作业命令以便传输给中心管理方。
26.一种用于向管理产业网络的中心管理方通信传送数据的方法，所述方法包括：
至少部分无线地在操作总线上向所述中心管理方传送操作数据，所述操作数据接收自多个传感器和产业网络部件，且包括至少一个传感器或产业网络部件的至少一个实时测量；以及
至少部分无线地在事件总线上向所述中心管理方传送事件数据，所述事件总线从所述操作总线分离，所述事件数据接收自所述多个传感器和产业网络部件其中的一些，并与所述实时测量不同且由所述实时测量得出，且所述事件数据进一步包括基于所述至少一个实时测量的关于所述产业网络的操作的至少一个分析确定，
其中所述操作数据经由所述操作总线通信传送且不经由所述事件总线通信传送，以及
其中所述事件数据经由所述事件总线通信传送且不经由所述操作总线通信传送。
27.根据权利要求26所述的方法，进一步包括：
通过路由器，分析接收的数据中的至少一部分；以及
通过所述路由器，基于对所述接收的数据的至少一部分的分析，将所述数据路由到所述操作总线和所述事件总线其中之一。
28.根据权利要求26所述的方法，其中所述操作总线进一步通信传送非操作数据，所述非操作数据包括性能、资产完好性和应力数据其中至少一个。
29.根据权利要求26所述的方法，其中所述事件总线包括事件处理总线，且所述方法进一步包括：
通过所述事件处理总线，对多个事件流进行过滤，以便根据至少一个事件模式解释所述多个事件流；以及
通过所述事件处理总线，向所述多个传感器和产业网络部件其中至少一个传送所述多个事件流的解释。
30.根据权利要求26所述的方法，其中服务器与所述操作总线和所述事件总线耦合，且包括操作数据存储库以及变电站分析元件，所述方法进一步包括：
通过所述操作数据存储库来存储所述操作数据：
通过所述变电站分析元件，关于至少一个规则分析所述操作数据；
通过所述变电站分析元件，基于所述分析生成至少一个事件；
通过所述变电站分析元件，向所述传感器和所述产业网络部件其中之一发送所述至少一个事件，以触发在所述产业网络的至少一个区段中的自愈。
31.根据权利要求30所述的方法，进一步包括：
通过所述变电站分析元件，产生作业命令以便传输给所述中心管理方。
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