开源加持,首个电力物联操作系统如何释放AIoT 智慧电力新动能？
10 月 31 日，南方电网公司与开放原子开源基金会联合发布了一款电力物联网操作系统——电鸿物联操作系统。号称是国内首个电力物联操作系统，且首次实现了一套系统覆盖不同类型、不同品牌的电力设备，实现设备即插即用、海量数据互联互通，为未来新型电力系统大规模物联设备接入和运行维护提供了一套操作系统，填补了国内在该领域的空白。
电力、物联网、操作系统，如果把这个概念拆分来看，我们都挺熟悉的，一旦它们组合在一起后，就会让人产生一种既熟悉又陌生的感觉。电力和物联网之间有着怎样的联系？物联网操作系统和我们熟悉的操作系统之间又有何异同？作为国内首个电力物联网操作系统，电鸿物联操作系统的价值又是如何体现的？
接下来的内容里，我们将就上述问题逐一进行讨论。
物联网操作系统是个啥？
无论我们是否意识到了这一点，也不管我们是主动还是被动，操作系统已经占据了我们生产和生活的很大比例。它们大概率是Android、iOS、HarmonyOS、Windows 和macOS中的一种或多种。
操作系统（Operating System，OS）的本质是一组相互关联的系统软件程序，是计算机系统的内核与基石。在计算机系统中，它像一个管家一样，负责主管并控制计算机的操作和运用，运行软、硬件资源，提供公共服务来组织用户交互。
图：操作系统在计算机系统中的位置
简单理解的话，物联网操作系统就是应用于物联网领域各终端的操作系统。但是，由于物联网本身就是个极为复杂、包罗万象的系统，这就注定物联网操作系统不会像其字面意义那样简单。
物联网架构包含“感知、传输、平台、应用”四个层级，为了实现设备之间的连接和通信，其中包含了大量的嵌入式设备（具有专一功能和实时计算性能的计算机系统），原则上，每个嵌入式设备都会有对应的嵌入式实时操作系统（RTOS）。
由于各种嵌入式设备承担的功能千差万别，其中的操作系统也不尽相同。因此，碎片化始终是一个行业顽疾。
此外，传统的 RTOS 功能比较简单，仅仅完成了对特定硬件的抽象，只能解决特定设备如何联网的问题。但是没有解决联网后做什么以及如何做的问题。而物联网作为一个复杂的互联网系统，需要有能够打通物联网整体架构层次、比传统RTOS更加复杂的软件系统，其作用不仅仅局限于控制特定设备，还要涉及到芯片、终端、边缘和云端等多场景，能够实现信息的层层传递，调度端、边、云、网等不同场景中所包含的不同设备的计算资源。
这便是物联网操作系统的价值所在。
科技论文《智能物联网：概念、体系架构与关键技术》中，将物联网操作系统定义为：物联网操作系统是运行在物联网设备上的提供物物相连能力的操作系统，其核心在于能够将各种物体连接到互联网，并提供数据通信能力，为适应物联网中异构硬件设备及操作系统的差异性，软件平台应充分考虑多样化的硬件需求，通过合理的架构设计，使软件平台本身具备充分的可伸缩性，能够便捷地应用于不同硬件设备上。
《物联网之魂：物联网协议与物联网操作系统》一书中提到，物联网操作系统包含5个大的子系统，分别是：操作系统内核、外围功能组件、物联网系统框架、通用智能引擎和集成开发环境。
图：物联网操作系统架构（引自《物联网的心脏——物联网操作系统，重构产业链价值》）
作为面向物联网技术架构和应用场景的系统性平台，物联网操作系统向下要协调和控制各种软硬件资源，向上要提供统一的应用编程接口，降低物联网应用开发的复杂度、成本和时间。需要具备可裁剪伸缩性、低功耗节能性、安全性、实时性、泛在通信性、云端连接性等特性。
当然，上述特性只是一种理论层面的美好期望，在具体实现上仍面临诸多技术和行业差异化导致的难题，物联网操作系统的发展成熟仍需要时间。
物联网操作系统应该先垂直化？
面对物联网操作系统的发展现状，国家工业信息安全发展研究中心高级工程师郭利曾撰文写道：“要鼓励物联网操作系统向垂直行业应用纵深发展，鼓励领军企业带头，以操作系统为平台整合资源，在重点行业探索和建立行业上下游合作模式，形成大中小企业融通发展格局。”
所谓“九层之台，起于累土”，既然理论上通用的物联网操作系统并非朝夕之功，那么最可靠的方式就是先从重点垂直行业入手，先做到重点垂直行业的统一。
电鸿物联操作系统正是这种趋势下的结果之一。事实上，在此之前，业内就已经出现了一些针对垂直行业打造的物联网操作系统。
比如，智能家居行业小巨人欧瑞博在2022年5月份就发布了智能家居领域的物联网操作系统——HomeAI OS 4.0。
“欧瑞博团队超过200位研发人员，历时三年挖空了安卓，重写500万行代码，打造了专为全屋智能而生的原生物联网操作系统，”欧瑞博创始人兼CEO王雄辉在介绍这款产品时如此说道，“HomeAI OS 4.0，更安全，更稳定，更好用，为全屋智能而生。”
今年10月份，中移物联网发布了OneOS工业操作系统，该系统是中国移动面向工业物联网领域重点打造的国产自主操作系统，具备超低延迟和最小抖动的内核，能在高实时、高安全、高可靠要求的工业场景下，保障设备高效运行；适配国际标准的工业中间件，支持多种主流工业通信协议，提供软PLC、工业HMI、运动控制等行业方案，适用于工程机械、光伏风电、特种车辆、智能制造、工业机器人、CNC数控等行业与领域。
电力行业为什么需要一个物联网操作系统？
随着“双碳目标”的提出，我国政府对电力能源层面的智能化推进也在持续加快。
2023 年 6 月份，国家能源局发布了《新型电力系统发展蓝皮书》，其中提到，要依托电力系统设备设施、运行控制等各类技术以及“云大物移智链边”等数字技术的创新升级，推动建设适应新能源发展的新型智慧化调度运行体系，推动电网向能源互联网升级，打造安全可靠的电力数字基础设施，构建能源数字化平台，助力构建高质量的新型电力系统。
电力系统的智慧化，必然离不开AIoT的助力。因此，如何利用AIoT技术赋能智慧电网也成为了当下学术和相关企业研究和实践的热点课题。
早在2019年10月份，由国家电网公司主导发布的《泛在电力物联网白皮书2019》中就提到：“必须通过融合发展泛在电力物联网，推动电网向能源互联网升级。以数字技术为传统电网赋能，不断提升电网的感知能力、互动水平、运行效率，有力支撑各种能源接入和综合利用，持续提高能源效率。”
现阶段，电力物联网的发展大致是一个怎样的情况呢？
“随着新型电力系统建设的加速推进，电力物联网终端规模大幅增加。设备复杂度越来越高，物联网在连接和设备管理方面面临巨大挑战。”这是南方电网公司输配电部总经理马辉对当前电力物联网发展现状的一段评价。
在对电力物联网发展的期许上，南方电网数字电网科技（广东）有限公司硬件研发部经理杜韶辉认为：“要让设备间连接更自由，实现万物互联，需要统一系统、统一标准，就像智能家居，只需要通过一句语音口令、一部手机就能控制全屋的智能家电，这就是我们身边最常见的物联网。”
概言之，在电鸿物联操作系统之前，国内物联操作系统呈现“碎片化”特征，种类多，协议、规格、安全性不一致，业务单一、场景单一，不支持多业务、数据共享，不能即插即用。在源网荷储四维互动成为电力系统实时动态平衡的关键需求下，各类分布式新能源、负荷终端供需互动存在着较大障碍。电力物联网要想实现更好的感知、连接和智能计算，迫切需要一个具有极强伸缩性，可以同时运行在端、边、云等系统中的统一物联网操作系统。
电鸿物联操作系统是这一需求下催生的成果。
电鸿物联操作系统有啥不一样？
电鸿物联操作系统以开源的OpenHarmony为数字底座，充分利用了鸿蒙操作系统的特性，加上对电网领域的深刻理解，针对电力行业定制了功能增强套件，为不同电力设备的智能化、互联与协同提供了统一架构，首次实现了一套系统覆盖不同种类、不同内存大小的电力设备，通过统一协议让不同厂家的设备可以实现互联互通。其全栈各种关键技术均为自主研发并全面开源。
作为新一代面向电力行业终端的物联网操作系统，电鸿物联操作系统的特点可以总结为以下四个方面：
统一系统，灵活组装，一套系统覆盖各种规格大小的设备，实现电力设备系统归一。系统架构采用分层设计：垂直分层，遵循从上到下单向依赖，避免循环依赖；水平切割，遵循从左到右单向依赖，满足独立可拆分；组件弹性部署：部署态灵活多变，不同规格组件按需挑选；运行态千人千面，不同人不同场景，运行的业务单元不一样。
统一标准，设备接口标准化、数据协议标准化，“结束七国八制，设备统一语言”，让设备数据互通。面向电力行业提供设备端到云的数据通信统一协议包，实现电力物联终端及二次设备的万物互联，协同作业。面向云端(北向协议)，实现多设备数据上送、数据封装、消息处理能力；面向设备端(南向协议)，为多设备融合提供统一的底层能力,为设备间高吞吐、低时延、高可靠的流畅连接体验。
万物互联，通过分布式软总线实现万物互联，让设备间的连接更自由，人机互联、机机互联、多机互联，设备运维实现“无屏变小屏，小屏变大屏”。
安全可靠，通过软件包签名管理、设备启动安全校验等多技术验证，保证设备启动安全、设备整个应用环节可信，提升系统韧性、抗攻击能力，实现整个电力物联网的安全可靠。
在落地场景方面，电鸿物联操作系统在发电、输电、变电、配电、用电、调度、新能源应用等电力生产环节都能发挥作用。
例如：
在输电场景下，可以部署基于该系统的图像视频监测设备、故障定位监测设备、杆塔倾斜监测设备、北斗地灾监测设备、线路舞动监测设备、导线温度监测设备、覆冰监测设备、山火监测设备、微气象监测设备、地线融冰监测设备、污秽监测设备等新型智能监测装置，实现线路的环境、故障、气象、地灾等重要指标监测的全覆盖。
在变电场景下，可以在变电站部署基于该系统的变电智能网关、摄像机、门禁、动环、风机控制器等新型智能变电装置，实现变电站视频、环境、设备状态等重要指标监测的全覆盖。
在配电场景下，可以在配电房部署基于该系统的配电智能网关、温湿度传感器、烟雾探测器、水浸传感器、门状态传感器、干式变压器状态量传感器、油浸变压器状态量传感器、低压回路测控终端、视频云节点、红外高清球机等新型智能配电装置，实现配电房电气量、环境量、一二次融合设备及电气设备数据等重要指标监测的全覆盖
电鸿物联操作系统如何赋能电力行业？
值得一提的是，作为电鸿物联操作系统的联合发布者，开放原子开源基金会是一家以推动全球开源事业发展为使命的非营利机构，也是中国首家且唯一开源领域的基金会，旗下运营着多个开源项目，OpenHarmony便是其中之一。很多相关企业会通过捐赠方式加入开源基金会及相关项目，一方面为开源项目和开源生态的繁荣发展提供现金流，另一方面也将自己链接到了一个不断丰富和发展的技术生态体系中，有利于企业自身的发展。
从公开渠道可以看到，目前已有超过100 伙伴加入电鸿物联产业链生态，涵盖国内主流芯片、模组、终端厂商。
作为首个电力物联操作系统，电鸿物联操作系统志在引领电力统一物联新业态，通过在电力系统的各细分业务场景发挥作用，推进源网荷储四维互动，进而为未来的新型电力系统大规模物联设备接入、运行和维护提供数字底座。
电鸿物联操作系统的推广将全面带动电力行业物联终端领域产业链升级，预计到2024年适配电力行业物联终端150 大类，新增30万物联终端全覆盖，基本覆盖电力行业装备产业链上下游。2025 年产业链将拓展到900 子类设备，实现输变配领域135万个物联终端全覆盖。远期目标到2035年覆盖终端规模可超亿级。
智次方·物联网智库就“电鸿物联操作系统将会给电力行业带来哪些影响”这一问题，采访了一些相关企业。
广东九联科技股份有限公司的回复中提到：
电鸿物联操作系统可以应用在电力生产的各个环节，通过电力设备终端的监测和数据采集，数据可以通过统一的通信协议在网络上进行交互，从而提高数据处理能力，并保持用电量和发电量的动态平衡。
推广应用电鸿物联操作系统能够减轻基层运维人员的工作负担。通过电鸿物联操作系统，运维人员可以集中、远程、批量进行设备管控和维护，大大提高了效率和安全性。
电鸿物联操作系统填补了国内电力物联操作系统的空白，解决了碎片化和协议不一致的问题，为电力行业带来更高效、安全和智能的解决方案，推动了电力物联网的发展。
通过另外一些企业的回复，让我们对这种影响的具体表现有了更为细致的了解：
每次新增一种物联设备时，都需要经过专人支撑现场安装、调试，入网需要2-14天时间，成本高、效率低。使用电鸿物联操作系统后，设备基于统一物联标准，实现设备自动识别，即插即用，平均适配入网时间可缩短到半天，现场安装调试时间从4小时缩短到30分钟。
当新能源并入电网时，需要进行大量的数据分析和处理。通过电力设备终端的监测和数据采集，数据可以通过统一的通信协议在网络上进行交互，从而提高数据处理能力，并保持用电量和发电量的动态平衡。
传统模式下，电力井、输电杆塔设备系统升级时，需要下井/上塔，升级方式多为U盘或PC近场连接升级，过程繁琐、效率低，存在作业安全风险。应用电鸿物联操作系统后，借助电鸿物联操作系统可维可测的能力，作业人员通过管控平台，可直接远程对设备批量升级，平均设备升级时间从3小时缩短到20分钟。
九联科技还谈到，作为开源基金会的黄金捐献人和OpenHarmony项目组的A类捐献人，九联科技始终在OpenHarmony领域不断加大研发投入参与共建，并且通过细致洞察各垂直领域的场景需求，不断践行OpenHarmony在各个领域应用的软硬件终端 系统紧密结合的解决方案形成商业闭环，充分发挥OpenHarmony特性赋能行业，切实解决实际场景中的现存短板。
目前，九联科技正在着力推进旗下电力相关终端设备及蜂窝物联网模组围绕电鸿物联操作系统进行全面改造和认证测试，以全力支持“电鸿“生态系统的繁荣发展。
作为智能电网蜂窝通信模组领导者的有方科技，在对智次方·物联网智库的采访回复中提到，蜂窝通信模组作为连接主站平台的端侧出口，是智能终端的关键单元。有方科技凭借在电力物联网行业深耕十余年的技术与经验优势，研发推出了多款5G、LTE Cat.1、LTE Cat.4、NB-IoT无线通信模组，全线支持电力鸿蒙OS，可以支持电力行业各类终端企业完成终端产品鸿蒙化的设计开发，共同推动电鸿物联生态发展。
此外，通过公开渠道，我们也能看到其他相关企业积极参与到了电鸿物联操作系统生态链的建设当中。
比如，力合微通过提供自主研发的PLC电力线通信芯片技术支持电鸿物联操作系统。润和软件推出了自主研发的基于电鸿物联操作系统的智慧台区全景监控系统、输电线路全景监控系统等多个方案，以期能及时匹配电力行业对自主可控智能物联的部署需求。翱捷科技与技象科技联手，凭借技象通讯模块 传感器（烟雾/温湿度/水电表等） 翱捷ASR5822S（主控MCU搭载电鸿物联操作系统），为感知终端产品提供对应电鸿物联操作系统。
写在最后
电鸿物联操作系统的推出,对于物联网行业和电力行业都是极为关键的一步。既丰富了物联网操作系统的垂直化发展经验，又推动了智慧电力的加速发展。
作为一项开源项目,电鸿物联操作系统为相关企业提供了参与和创新的机会。开放共建的模式促进了生态系统的迅速发展，各种电力物联网设备和解决方案将迎来蓬勃发展。这不仅能够满足电力系统建设的需求,还有望孕育新的经济增长点。
可以预见，电鸿物联操作系统必将推动电力系统向更加智能化、灵活化和低碳化方向发展。它将大幅提升电网的稳定性、可靠性和经济性，使电力更高效、更可持续。这不仅对电力行业具有重要意义，也将深刻影响我国经济社会的可持续发展。
电鸿物联操作系统只是一个开始，它向我们展示了物联网与垂直行业深度融合的巨大潜力。在后续的发展中，AIoT 技术必将与更多行业和领域实现深度结合，释放出更大的力量，创造更多的价值，造福社会。
参考文献：
《共建电鸿物联生态 打造安全可靠的数字化电网》，有方科技公众号
《国内外主流物联网操作系统盘点》，电子工程专辑公众号
《物联网操作系统到底是什么？》，AIOS联盟
《面试官：说说你对操作系统的理解？核心概念有哪些？》，51CTO
《智能物联网：概念、体系架构与关键技术》，计算机学报
《解码电鸿物联操作系统》，经济日报
《物联网的心脏——物联网操作系统，重构产业链价值》，天风证券
《新型电力系统发展蓝皮书》，国家能源局
《物联网操作系统安全白皮书（2022 年）》，中国通信标准化协会
《泛在电力物联网白皮书2019》，国家电网公司
《物联网之魂：物联网协议与物联网操作系统》，机械工业出版社
《加快推动物联网操作系统深化发展》，人民邮电报
