探索泛在電力物聯(lián)網的關鍵技術與應用

鄧學飛 劉洪華

摘 要：文章先針對泛在電力物聯(lián)網進行簡要概述，分析其構成體系；隨后，基于物聯(lián)網平臺、智能芯片等方面，針對此類物聯(lián)網的關鍵技術開展詳細研究，同時，基于數據分析及業(yè)務壁壘等角度針對此類物聯(lián)網建設過程中的困難環(huán)節(jié)加以闡述；最后針對其現實需求及應用前景開展探討分析，以期為促進泛在電力物聯(lián)網的發(fā)展做出一些貢獻。

關鍵詞：泛在電力物聯(lián)網；關鍵技術；應用前景；建設難點

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）15-0187-02

0 引言

泛在電力物聯(lián)網主要指核心為電力系統(tǒng)，經由云平臺技術以及智能終端傳感器等多個部分的復雜多網流系統(tǒng)，主要包括融合創(chuàng)新、全息感知等特點。隨著電網繁瑣程度的日益增加，傳統(tǒng)電網形態(tài)已經無法支撐當今時代背景下的電網發(fā)展，有必要通過有效應用泛在物聯(lián)技術的方式，對現下的電力系統(tǒng)加以優(yōu)化和改良，對推動國家電網發(fā)展存在積極影響。

1 泛在電力物聯(lián)網

1.1 特征分析

此類物聯(lián)網主要以現存的通信技術及電網實體為基礎，能夠實現差異化能源系統(tǒng)的商業(yè)互聯(lián)、物理互聯(lián)等的融合，存在開放共享及泛在連接等特點。其中，開放共享具體為基于智能技術在相應平臺中針對數據開展管理及共享操作，存在促進數據貫通、提升信息挖掘及數據質量的作用；泛在連接具體為經由移動網絡或者電力專網，不受時間、空間限制的，對相應電力系統(tǒng)中用戶的數據及設備等開展的連接操作[1]。

1.2 建設目標

將此類物聯(lián)網的大數據優(yōu)勢良好的發(fā)揮出來，是對其開展建設操作的本質目標。電力數據來源的種類較多，可經由多種時間空間尺度及類型不同的監(jiān)測及控制等操作產生。針對這些數量尤為龐大的數據開展深入的挖掘及有效分析，是創(chuàng)建泛在電力物聯(lián)網的基本目的。由于數據的服務對象多存在較大差異性，因此，該物聯(lián)網建設的第二階段目標即為破除數據壁壘，開展高質量的差異業(yè)務貫通操作。最后一個階段為促使電力數據在各領域中得到廣泛應用，創(chuàng)建和宣傳無行業(yè)參與限制的商業(yè)模式。

2 泛在電力物聯(lián)網關鍵技術

泛在電力物聯(lián)網的原型為智能電網，智能電網強調的是常見存在自主條件及適應能力，且可以開展智能判斷操作的支持分布式管理及多種能源共同聯(lián)網的智能化系統(tǒng)，簡單來講，即為兼容應用及能源替換。從本質意義上來講，泛在電力物聯(lián)網主要指針對龐大電力數據開展的有效、穩(wěn)定利用操作，主要包括四層體系結構。

2.1 5G及LPWA

想要對龐大的電力信息開展有效的傳輸操作，理應重視對一體化通信網絡開展合理化應用。電力系統(tǒng)覆蓋的地域較廣，其中也包含冰原、高山等環(huán)境條件較為復雜的區(qū)域，導致通信網絡無法實現有效的全區(qū)域覆蓋，相關的現場數據也無法得到有效傳輸?，F如今存在的兩種物聯(lián)網主流技術包括：基于LPMA及5G的無線網絡技術、基于電力載波及工業(yè)以太網的有線網絡技術。泛在電力物聯(lián)網相關數據存在極為廣泛的分布范圍，且通常具有較強的分散性，個別區(qū)域供電及連接的難度相對較大，且采集的頻次相對較低。以往應用的有限網絡技術無法發(fā)揮作用，所以，想要開展有效的泛在電力物聯(lián)網通信操作，需要重視對基于無線網絡的現代通信技術加以有效應用[2]。

眾所周知，5G是物聯(lián)網發(fā)展的起源，差異化場景下的5G切片網絡通信技術對泛在連接及電力系統(tǒng)全息感知的解決具有重要作用。針對毫秒級精準負荷控制等業(yè)務而言，可考慮利用URLLC切片；針對存在高清視頻反饋需求的無人機遠程巡檢等業(yè)務，可利用eMBB增強移動寬帶切片。

2.2 智能芯片

電力系統(tǒng)發(fā)展腳步逐漸加快，各種新型的用電、變換及監(jiān)測設備在電力系統(tǒng)中具有了越來越廣泛的應用，此類設備的運行通常伴隨著海量的數據生成?，F如今大多負責采集現場數據的設備依舊是以傳動為核心的工業(yè)化采集設備，數據準確性無法得到保證，終端設備智能化程度較低。通過應用融合了智能芯片的微型智能終端及傳感設備可對上述問題加以良好解決，此類設備不僅存在外觀小巧、精度較高等特點，也能夠開展高質量的設備數據采集及傳輸操作，同時，經由本地邊緣計算的方式，大幅度提升終端智能化程度，在相應區(qū)域中開展有效的自我控制，不用再如同以往所應用設備一般只能依靠遙測遙信功能，可有效發(fā)揮遙控功能。現如今的“寒武紀”及“Edge TPU”芯片等，均可以針對數量龐大的數據信息開展有效處理及邊緣計算操作，此類芯片的產生和發(fā)展對推動終端智能化及全息感知的實現進程存在積極意義。

2.3 物聯(lián)網平臺

在電力系統(tǒng)中數量龐大的數據和一體化數據平臺加以連接以后，經由針對數據信息開展的深入挖掘及科學分析的方式，大幅度提升了電力信息的實際利用率及相關各種利用操作的有效性。上述提及的一體化數據平臺需要存在較為優(yōu)良的云端計算及大數據處理功能，并可以針對相應電力系統(tǒng)出現的各種故障類問題開展有效的智能診斷操作。現如今的移動OneNET及“天工”物聯(lián)網平臺等的實踐應用操作均處在不斷摸索和嘗試的過程中。

3 泛在電力物聯(lián)網的應用

3.1 應用前景

一些泛在電力物聯(lián)網技術現如今在多個領域中具有較為廣泛的應用，包括電網資產評估過程中的實物ID等，一些技術由于落地條件不夠成熟，依舊需要針對如何開展有效的宣傳和推廣開展進一步研究。針對泛在電力物聯(lián)網體系架構開展有效的應用及宣傳，對推動智能化電力傳感器及芯片的研究開發(fā)存在積極影響，同時，有助于促使各環(huán)節(jié)物聯(lián)網管理平臺創(chuàng)建工作的實效性更好的發(fā)揮出來，最終達成實現對泛在電力物聯(lián)網創(chuàng)建存在的指導性意義的多項行業(yè)及國家標準的制定目的。

3.1.1 促進電網運行經濟性及安全性提升

現如今我國電網在具體開展各環(huán)節(jié)運行操作的過程中，調節(jié)能力較差、能源分布不均等問題較為突出。泛在電力物聯(lián)網可經由有效發(fā)揮物聯(lián)網技術實效性的方式，對上述問題加以合理解決，有效提升電力系統(tǒng)整體運行穩(wěn)定性及安全性。具體而言，首先，基于物聯(lián)網技術，開展功率預測系統(tǒng)及風能等的研究、開發(fā)操作，創(chuàng)建起火電機組支撐的一體化能源調控體系。其次，應用電力物聯(lián)網技術，創(chuàng)建IDMS，促使運行管理及控制改良及智能巡檢等均可以在線完成。針對無法開展線上操作的現場作業(yè)等，可積極利用在線監(jiān)督及電子身份認證等方式，有助于提升人員利用率，促進工作實效性提升[3]。

3.1.2 數據增值服務

此類服務主要指對針對大量的數據開展的合理應用，針對泛在電力物聯(lián)網開展的數據增值服務具體包括如下幾種：

第一，數據租售?？蒲袡C構及金融行業(yè)等，對電力處理或原始數據等的需求通常較為旺盛?；诰W絡安全的前提下，泛在電力物聯(lián)網不用再以數據為行業(yè)壁壘，經由數據租售的方式，便可以起到有效推動行業(yè)發(fā)展的目的，同時，對此類物聯(lián)網的持續(xù)優(yōu)化也存在積極影響。

第二，數據衍生業(yè)務。大數據時代背景，大量高質量的數據在多個領域中都可發(fā)揮較高的實效性作用，此類物聯(lián)網基于自身海量的用戶數據及用戶基數，在開拓互聯(lián)網金融流量入口等操作實施的過程中可發(fā)揮較高實效性。

第三，推動行業(yè)融合。在現如今的多數工商行業(yè)中，對電力大數據的應用都較為廣泛?；陔娏祿陨泶嬖谔卣?，熱氣及冷氣等行業(yè)在具體開展各環(huán)節(jié)生產活動改良及調整操作，設計科學化生產工序等操作的過程中，均可以通過對其加以有效應用的方式實現相應目的，同時，有助于推動和電力行業(yè)的協(xié)同合作進程，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經濟效益。

3.2 典型應用

在具體開展配電網在線監(jiān)測及遠程抄表等操作的過程中，物聯(lián)網都具有較為廣泛的應用，效果也較為優(yōu)良。隨著時代的不斷發(fā)展，智慧城市及智能交通等新型業(yè)務的開拓和發(fā)展，對促進泛在電力物聯(lián)網產業(yè)鏈的發(fā)展也起到了積極影響。下文將主要以智能家居系統(tǒng)為例，針對泛在電力物聯(lián)網的應用開展具體分析。

人們生活品質不斷提升，人們對居住條件的要求越來越高，對智能化的需求也日益旺盛，這也是智能家居環(huán)境中泛在電力物聯(lián)網得到廣泛應用的主要原因?；诋斀駮r代背景下，智能家居系統(tǒng)中物聯(lián)網的主要職能為針對相應居住環(huán)境具有的安全性高低開展監(jiān)督及監(jiān)測，包括監(jiān)測一些有害的煙霧和氣體等，同時，也可以通過遠程控制家用電器等的方式，提升居民生活便捷性。同時，隨著人們對家居環(huán)境提出要求的逐漸提高，個別學者在具體開展家電設備改良調控操作時，針對智能家居網絡環(huán)境相關的各種安全性問題開展重點研究。同時，提出了以混沌理論及預測為基礎的物聯(lián)網設備檢測算法，也稱之為混沌算法，主要在分布式拒絕服務攻擊等的識別過程中發(fā)揮作用，主要目的為促使物聯(lián)網智能家居系統(tǒng)處于安全性更高的網絡環(huán)境中[4]。

同時，也有學者在文獻中提出了一種以同態(tài)價目為基礎的交替方向乘法器方法，主要經由分布式手段開展實際的家電調度優(yōu)化操作，可在有效保護用戶私密信息的同時，完成家電設備的調度操作，此外，經由大量的數據分析及仿真研究操作，對自身提出調度計劃加以證明，得出該調度計劃可在確保用戶隱私不泄露的前提下，大幅度減少電力成本。經由智能家居環(huán)境數據處理及共享操作的有效開展，電力用戶及電網間可開展合理的互動及溝通，基于相關文獻中指出的可實現智能家居環(huán)境數據大量獲取及創(chuàng)新分析操作的新型智能平臺，主要依靠云系統(tǒng)及霧節(jié)點發(fā)揮實效性的方式，實現數據的驅動，同時，對各種離線及在線數據的分析、處理等具備較高繁瑣性的問題開展合理解決。

隨著泛在電力物聯(lián)網的不斷發(fā)展，智能家居系統(tǒng)勢必會更好的發(fā)揮物聯(lián)網實效性，促使一些普通的家用電力設備具備更為優(yōu)良的適應及感知能力，推動其智能化發(fā)展進程，如此一來，經由實時獲取相關信息及科學設計各種用電措施的方式，便可以大幅度降低各種能源浪費及電力成本增加等問題，甚至可經由調取和分析歷史數據的方式，針對用戶的各種用電行為開展合理的指導及評價，基于用戶現實需求，有針對性的設計出專屬用電服務等。上述操作對泛在電力物聯(lián)網智能化要求相對較高，有必要針對如何進一步縮小相關設備尺寸、提升無線連接質量等開展有效研究。

4 結語

經由上述分析，可以得知，泛在電力物聯(lián)網主要是經由各電力系統(tǒng)開展的人物信息及設備信息交互的方式，維系能源消耗及生產的實時平衡，確保電網運行的安全性及經濟性，同時，對提升電力市場開放性，促使電網資產評估不斷趨于清晰化也存在積極影響，有效推動泛在電力物聯(lián)網發(fā)展，對提升我國能源產業(yè)總體發(fā)展實效性提升具有重要意義。

參考文獻

[1] 陳啟鑫，孫銘陽，康重慶.5G通信與泛在電力物聯(lián)網的融合：應用分析與研究展望[J].電網技術，2019，43（05）：1575-1585.

[2] 孫彬.融合發(fā)展 泛在互聯(lián)——首屆魏都論壇暨泛在電力物聯(lián)網高端技術研討會召開[J].電氣時代，2019（04）：18.

[3] 涂吉祥，張釗，彭虹茗.車網相連效率升——重慶合川供電用車改革融入泛在電力物聯(lián)網建設[J].中國電業(yè)，2019（04）：50-51.

[4] 沈鑫，曹敏，尹福榮.電力物聯(lián)網傳感器技術在電力設備在線監(jiān)測中的應用[J].云南電力技術，2018，46（04）：9-10.