劉濤 王敏 李斌

(1.寧夏信通網(wǎng)絡(luò)科技有限公司,寧夏銀川 750000;2.國網(wǎng)寧夏電力有限公司信息通信公司,寧夏銀川 750000)

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是各種技術(shù)的集合系統(tǒng),其包含了通信、信息以及傳感、自動化等技術(shù),其主要的特點有三個:第一個為整體感知,即使得物品的狀態(tài)可以被實時的識別,利用各種傳感器可以對物品的動態(tài)信息進行采集,進而傳輸?shù)胶笈_,在管理的時候可以實現(xiàn)信息共享。第二個為穩(wěn)定傳輸,這主要是由于通信網(wǎng)來支撐,目前我國已經(jīng)在加大5G通信設(shè)備的鋪設(shè)數(shù)量,這使得我國的通信網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性以及傳輸速度提高了很多,對于物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的促進作用是非常明顯的。第三個為智能處理,這需要有強大的軟件系統(tǒng)作為支撐,我國的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)技術(shù)目前在世界位居前列,因此這方面的技術(shù)儲備是足夠的,利用該系統(tǒng)可以結(jié)合警報系統(tǒng),對一些問題可以做大快速反應(yīng)與處理,避免因為問題不能得到及時解決為擴大的情況。

1 總體架構(gòu)

1.1 感知層

感知層主要是由基層的傳感器組成的,這些傳感器可以對感知對象的運行狀態(tài)進行實時的收集和傳輸,進而形成一個各種基層設(shè)備的傳感數(shù)據(jù)系統(tǒng),利用這個系統(tǒng)就是可以實現(xiàn)各種信息的識別以及采集處理,還可以實現(xiàn)對設(shè)備的自動控制[1]。當(dāng)然自動控制就需要利用各種微機電系統(tǒng)傳感器,這種傳感器在電網(wǎng)中可以實現(xiàn)對電網(wǎng)各個環(huán)境的設(shè)備狀態(tài)的信息收集,并且還可以對這些設(shè)備進行智能設(shè)置,提高設(shè)備的運行穩(wěn)定性,進而保障電力的傳輸正常。此外,整個微機電系統(tǒng)是一種嵌入式的系統(tǒng),其可以和電網(wǎng)的各種設(shè)備緊密的結(jié)合。

1.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層的構(gòu)成主要有無線寬帶、無線公共通信網(wǎng)絡(luò)以及傳感網(wǎng)、光傳輸網(wǎng)等構(gòu)成,其主要的目的就是實現(xiàn)各種設(shè)備信息的傳遞以及控制,保障信息的可靠性。當(dāng)然網(wǎng)絡(luò)層其還需要具有大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?因為在整個電力物聯(lián)網(wǎng)中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)的傳輸都是實時的,而且數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣戎苯佑绊懼到y(tǒng)的反應(yīng)時間。整個網(wǎng)絡(luò)層的通訊是由專門的電力通信網(wǎng)絡(luò)來進行的,而公共的通信網(wǎng)絡(luò)知識作為一個補充[2]。此外,網(wǎng)絡(luò)層也分為兩個,第一個為接入網(wǎng)絡(luò),是以電力光纖以及無線數(shù)字通信系統(tǒng)為主,而第二個為核心網(wǎng)絡(luò),其主要以電力骨干的光纖網(wǎng)為主。

1.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層的主要作用就是將感知層的數(shù)據(jù)進行分類、分析以及處理,其包含的內(nèi)容主要有基礎(chǔ)設(shè)施、中間件以及各種應(yīng)用。各種應(yīng)用設(shè)涉及的范圍很廣,包含了整個智能電網(wǎng)的全部生命周期的生產(chǎn)以及管理等各個環(huán)節(jié)。利用智能計算和模式識別的技術(shù),使得對于電網(wǎng)信息的分析以及處理有了一個很大的提升,并且也促使決策的發(fā)布速度以及執(zhí)行速度增加了很多,使得電力的傳輸以及管理變得更快捷、更高效。

2 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

2.1 電力信息共享

物聯(lián)網(wǎng)在電力信息中的應(yīng)用具有智能性以及便捷性的特點,因此這使得電力信息的共享成為了一個可能性,大大地促進了各種決策的實踐,并且也提高了相關(guān)人員對于電力事故的反應(yīng)時間。所以站在電力用戶的角度來講,電力使用的穩(wěn)定性以及便捷的服務(wù)內(nèi)容是比較重要的。在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之后,電力企業(yè)可以將各種用戶進行統(tǒng)一化管理,不管是居民用電還是企業(yè)用電都可以進行標(biāo)準(zhǔn)化的管理[3]。所以電力物聯(lián)網(wǎng)其實是一個增強平臺和用戶之間雙向互動的一個關(guān)鍵技術(shù),不僅僅滿足了個人居民的個性化需求,而且也使得電力行業(yè)發(fā)展更加多樣化。

2.2 遠程抄表應(yīng)用

遠程抄表這是電力互聯(lián)網(wǎng)在電網(wǎng)中應(yīng)用最為廣泛的,這不僅僅提高了抄表的便捷性、降低了相關(guān)工作人員的工作效率,而且還具有準(zhǔn)確性以及高效性的特點。隨著遠程抄表功能的應(yīng)用,對電表的數(shù)據(jù)就可以實現(xiàn)實時的統(tǒng)計,當(dāng)然如果需要人工收集殊勛,那么可以將這些數(shù)據(jù)直接錄入到系統(tǒng)中,這依舊降低了工作人員的工作量,提高了人工作業(yè)的便捷性。此外,隨著遠程抄表應(yīng)用的普及,那么專門的抄表人員隊伍 將會被減少,這就使得人工成本大大降低了很多,但是抄表的準(zhǔn)確性卻沒有降低。

2.3 運行狀態(tài)監(jiān)測

檢測以及維護這是電力物聯(lián)網(wǎng)的兩個重要功能,其可以有效的保障電力運行的穩(wěn)定性以及質(zhì)量。并且隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的覆蓋范圍擴大,這就使得電力網(wǎng)絡(luò)中各項數(shù)據(jù)的采集會更加的詳細,通過大量數(shù)據(jù)的積累就可以建設(shè)一個龐大的數(shù)據(jù)庫,然后對這個數(shù)據(jù)庫中的各種數(shù)據(jù)進行分類管理,最后進行挖掘。這可以大大的提高各種問題的預(yù)測改良,進而保障電網(wǎng)工作的安全性。此外,在電力各項設(shè)備運行的過程中,很多數(shù)據(jù)都是動態(tài)的,而不是確定的,利用檢測以及維護功能可以將這些活動的數(shù)據(jù)進行篩選,這大大的提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[4]。

2.4 電力桿塔定位

電力桿塔的定位這對于進行電力網(wǎng)絡(luò)的維修以及問題的檢查是非常重要的,尤其是在一些位置有些偏僻的荒野中,這些桿塔一直處于無人維護的狀態(tài),受到的外界因素比較多,多以會出現(xiàn)標(biāo)志物丟失的情況,也很容易發(fā)生各種問題。但是利用物聯(lián)網(wǎng)就可以對電力桿塔的坐標(biāo)進行精確的定位,并且現(xiàn)實在總控系統(tǒng)中,進而在發(fā)現(xiàn)問題之后可以第一時間找到問題坐標(biāo),并且制定出解決措施。此外,電力桿塔的區(qū)分也是非常重要的,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使得對這兩者的區(qū)分變得十分簡單,進而促進了電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。

2.5 設(shè)備巡檢

設(shè)備巡檢應(yīng)用,主要是利用內(nèi)部數(shù)據(jù)庫以及激光掃描技術(shù),然后對各個關(guān)鍵設(shè)備進行運行狀態(tài)的識別,如果出現(xiàn)和數(shù)據(jù)庫不相匹配的數(shù)據(jù),那么就代表該設(shè)備或者是該位置有問題出現(xiàn),而且在這個過程中還可以集合RFID技術(shù)對設(shè)備的運行狀態(tài)進行檢測,當(dāng)然還可以利用紅紫外檢測技術(shù)進行檢測。最后還可以應(yīng)用定位系統(tǒng),對設(shè)備的問題進行定位分析,這樣整個巡檢的工作量被大大的壓縮,降低了相關(guān)人員的工作量,并且也提高了巡檢質(zhì)量。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 通信

電力物聯(lián)網(wǎng)對于電子設(shè)備的應(yīng)用非常多,因此在整個物聯(lián)網(wǎng)運行的過程中對于通信系統(tǒng)的高速傳輸性能以及穩(wěn)定性有很高的要求,如果這些條件不能滿足,那么整個電力物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建優(yōu)勢也不會體現(xiàn)出來[5]。通信網(wǎng)絡(luò)和電網(wǎng)是一個性質(zhì),其隨著不斷的發(fā)展會進入千家萬戶,這個網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成也使得電力物聯(lián)網(wǎng)的利用效率得到了提高,進而加強了物聯(lián)網(wǎng)對于各種因素的抵御能力,并且保障了電力網(wǎng)絡(luò)的運行穩(wěn)定性。整個通信系統(tǒng)有兩項比較重要的技術(shù),第一個是通信架構(gòu),這可以使得整個電網(wǎng)的各種元器件都可以實現(xiàn)無障礙的通信;另外一種則是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),這可以使得各種傳感器以及應(yīng)用的連接更為緊密,整個系統(tǒng)的發(fā)揮更為有效。

3.2 量測

參數(shù)測量這對于電力物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建是一項基礎(chǔ)的技術(shù),如果沒有這樣技術(shù),那么物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都是不可靠的,對于決策的影響力也就非常小,所有數(shù)據(jù)根本就沒有可利用的價值。參數(shù)測量的裝置其主要是利用傳輸檢測技術(shù)來對整個電力網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)進行監(jiān)測,然后將這些數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化變?yōu)榭杀还芾硐到y(tǒng)認可的數(shù)據(jù),最后傳輸給管理系統(tǒng),而管理系統(tǒng)則利用這些數(shù)據(jù)來判斷電網(wǎng)的運行情況。參數(shù)測量其保障的就是電力網(wǎng)絡(luò)中各種設(shè)備的運行狀態(tài),對于有問題的設(shè)備可以做到及時發(fā)現(xiàn)進而及時維修,提高管理的效率。

3.3 設(shè)備

在電網(wǎng)系統(tǒng)中運行的設(shè)備一般都具有很先進的技術(shù),并且輸配電的西能也非常高,這主要是由于電網(wǎng)的特殊環(huán)境導(dǎo)致的,如果其設(shè)備性能不夠先進,那么會影響電力的輸送穩(wěn)定性。在今后的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中,超導(dǎo)以及儲能等技術(shù)會成為優(yōu)先級別的建設(shè)技術(shù),并且微電子技術(shù)的應(yīng)用效果比較強或者是材料比較先進的設(shè)備也會成為物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中優(yōu)先采購的對象。此外,還可以應(yīng)用一些改造設(shè)備,這樣可以在保障電力輸配穩(wěn)定性的前提下提升電網(wǎng)的輸送容量。

3.4 控制

所謂的控制,就是保障電力物聯(lián)網(wǎng)運行過程中不會出現(xiàn)斷電或者是電壓不穩(wěn)定的情況,當(dāng)然這個過程中需要用到分析、診斷以及預(yù)防等措施,利用這些方法可以使得電網(wǎng)的在管理更為便捷,并且在一些功能或者是操作的配置上也會更為便利,對于有效掌控整個電力輸配網(wǎng)絡(luò)具有重要的作用。在今后的電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的過程中可以引入專家分析的功能,這個功能可以提高故障診斷的效率和質(zhì)量,并且其還可以在允許的范圍內(nèi)進行自控制行為。將執(zhí)行控制的整個過程壓縮在秒,這可以保障電網(wǎng)的可靠性[6]。

3.5 支持

3.5.1 可視化

簡單來講就是將數(shù)據(jù)進行分析處理,然后將有效的數(shù)據(jù)進行分類,再然后將這些數(shù)據(jù)變?yōu)橐粋€電網(wǎng)運行人員可以閱讀的數(shù)據(jù)塊,進而讓電網(wǎng)的運行人員進行數(shù)據(jù)的快速分析,然后針對性地采取處理措施。而且隨著數(shù)據(jù)庫的增加,還可以該出一些分析建議,這樣可以大大地節(jié)省分析時間?？梢暬臄?shù)據(jù)大大減輕了運行人員的工作量,提高了決策的速度。

3.5.2 決策支持

數(shù)據(jù)是電網(wǎng)運行狀態(tài)的直觀體現(xiàn),通過對數(shù)據(jù)進行全面的分析,就可以對電網(wǎng)各個部分的運行狀況進行分析,進而根據(jù)電網(wǎng)的正常運行狀態(tài)來判斷是都有問題出來。然后將分析判斷的結(jié)果傳送到相關(guān)工作人員的手中,這可以為這些人員的決策提供更多的依據(jù)。

3.5.3 調(diào)度員培訓(xùn)

隨著數(shù)據(jù)的可視化以及數(shù)據(jù)分析決策行為的完成,那么就需要執(zhí)行人員對決策進行執(zhí)行,而這就需要調(diào)度員的參與。所以電網(wǎng)需要組織相關(guān)人員進行培訓(xùn),對相關(guān)的軟件以及動態(tài)仿真器的使用技巧進行掌握,只有電網(wǎng)運行人員的技能水平增加,那么整個電力物聯(lián)網(wǎng)的效能才會被最大化的發(fā)揮。

3.5.4 用戶決策

用戶對于電力的使用狀態(tài)也有決策需求,但是當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還是存在和諾的問題,比如說數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度不夠、數(shù)據(jù)的整理分析不足等,都使得用戶決策的依據(jù)不足。因此相關(guān)部門要做好數(shù)據(jù)接口的統(tǒng)一,并且提高智能傳感器的應(yīng)用,使得電網(wǎng)的狀態(tài)以及數(shù)據(jù)更為直觀和準(zhǔn)確。

3.6 安全防護技術(shù)

3.6.1 加密技術(shù)

電子標(biāo)簽是一種無線通信技術(shù),其主要的目的是利用無線信號對目標(biāo)進行標(biāo)記并且對相關(guān)的數(shù)據(jù)進行收集和整理。不過這種技術(shù)很容易遭受到竊取以及破壞,因此在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)中需要加強安全防護技術(shù),比如說可以使用應(yīng)答認證協(xié)議。

3.6.2 認證技術(shù)

目前的認證技術(shù)主要分為三種,第一種為口令認證,這種認賬的安全度比較低,不過隨著智能技術(shù)的發(fā)展動態(tài)口令認證的安全性大大提高。第二種為X590認證,其利用了加密算法,安全性有很大的保障。第三種為域認證,其安全性也非常高。

4 結(jié)語

總而言之,電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)中對于設(shè)備的需求應(yīng)該以及先進技術(shù)為目標(biāo),然后應(yīng)用多種先進技術(shù)進行。而整個建設(shè)過程中所使用的關(guān)鍵技術(shù)有很多,這些技術(shù)的應(yīng)用可以大大的提高電網(wǎng)的智能化以及自動化,在保障電網(wǎng)運行安全性的基礎(chǔ)上提高了管理效率。