基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建

儲(chǔ)祝君

（利爾達(dá)科技集團(tuán)股份有限公司 浙江省杭州市 311121）

眾所周知，作為我國的支柱性產(chǎn)業(yè)，電力能源的供應(yīng)對于城市化建設(shè)工作來說十分關(guān)鍵。尤其是近些年以來，城市人口數(shù)量日益增多，電力能源供應(yīng)壓力增大，出現(xiàn)了電力能源緊缺的現(xiàn)象。一般而言，電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定、安全與否和社會(huì)生產(chǎn)工作之間存在著密切的關(guān)聯(lián)性。以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為代表的新興技術(shù)誕生之后，對電力行業(yè)產(chǎn)生了很大的影響，開展基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建工作至關(guān)重要。對于智能電網(wǎng)而言，表現(xiàn)出明顯的數(shù)字化特征，其中運(yùn)用到通信技術(shù)，借助對網(wǎng)絡(luò)終端布設(shè)眾多傳感節(jié)點(diǎn)的方式，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)監(jiān)測與反饋網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況的效果，所以，做好基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建工作不容忽視。鑒于此，系統(tǒng)思考和分析基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建措施顯得尤為必要，具有一定的研究意義與實(shí)踐價(jià)值。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有關(guān)概述

對于物聯(lián)網(wǎng)來說，其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于物和物、人和物間形成的一種信息途徑，表現(xiàn)出智能化、感知性以及互聯(lián)性等不同方面的特征。在這當(dāng)中，感知性主要表現(xiàn)出利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行信息采集方面的功能，借助二維碼、傳感器裝置、RFID 等不同的技術(shù)，完成相關(guān)數(shù)據(jù)信息的感知與收集任務(wù)。而互聯(lián)性則針對的為運(yùn)用不同類型的通信網(wǎng)絡(luò)，保證相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳遞的穩(wěn)定性，達(dá)到實(shí)時(shí)共享數(shù)據(jù)信息的效果[1]。至于智能化，則指的是先進(jìn)的智能化數(shù)據(jù)信息處理功能，運(yùn)用不同類型的智能計(jì)算技術(shù)，完成科學(xué)分析與處理相關(guān)數(shù)據(jù)信息的任務(wù)，有利于后續(xù)的決策與管控工作的開展。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建方案分析

2.1 智能電網(wǎng)功能具體的需求和構(gòu)建框架體系的說明

從未來的發(fā)展角度來說，智能電網(wǎng)屬于未來發(fā)展趨勢，主要運(yùn)用了先進(jìn)的通信技術(shù)、信息化技術(shù)，采用數(shù)字、模擬信號的方式進(jìn)行監(jiān)測與搜集處理，以便實(shí)時(shí)掌握供應(yīng)端、應(yīng)用端中電能各自的提供情況。依靠智能電網(wǎng)，不僅提高了對光能和風(fēng)能等不同類型新能源的利用率，而且借助智能電網(wǎng)中的通信管理平臺(tái)，可以帶給配電站、發(fā)電廠更多的幫助，發(fā)揮出眾多功能的作用。具體包含了下述幾個(gè)不同方面的功能：

（1）當(dāng)碰到較輕影響的情況下，能夠發(fā)揮出自愈的作用；

（2）碰到突發(fā)事件的情況，會(huì)以自動(dòng)的形式落實(shí)相應(yīng)的保護(hù)方案，確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全性；

（3）達(dá)到對配電網(wǎng)中主要設(shè)備運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測的效果，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性；

（4）根據(jù)配電網(wǎng)具體運(yùn)行的信息當(dāng)作有效的根據(jù)，制定出科學(xué)、可行的決策方案，實(shí)現(xiàn)對電能分配的改進(jìn)[2]。

為了滿足上述功能發(fā)揮的要求，應(yīng)該科學(xué)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。一般來說，常規(guī)的物聯(lián)網(wǎng)框架包含了感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層等各層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，參考智能電網(wǎng)相關(guān)功能的情況，構(gòu)建其應(yīng)用框架，依然采用三層結(jié)構(gòu)體系，詳細(xì)的內(nèi)容見圖1。

由圖1 可知，根據(jù)電能相應(yīng)的流通途徑來看，電網(wǎng)涵蓋了輸電、變電、配電以及用電等相關(guān)應(yīng)用功能模塊。在此過程當(dāng)中，需要把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)依次運(yùn)用到各個(gè)功能模塊當(dāng)中，以便發(fā)揮出其應(yīng)有的功效[3]。通過將物聯(lián)網(wǎng)的各層架構(gòu)、智能電網(wǎng)功能的需求情況當(dāng)作重要的參考因素，可以構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能電網(wǎng)框架體系，在相應(yīng)的感知層內(nèi)設(shè)置有關(guān)無線傳感器與RFID 標(biāo)簽等不同的裝置，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)中物理環(huán)境數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確；對于網(wǎng)絡(luò)層來說，則能夠運(yùn)用不同類型的網(wǎng)絡(luò)，把相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳遞到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫與服務(wù)器當(dāng)中；進(jìn)行應(yīng)用層管理的過程當(dāng)中，有關(guān)人員需要對相關(guān)數(shù)據(jù)信息加以科學(xué)分析和處理，并制定出合理的決策方案，以便確保電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。上述三層架構(gòu)，感知層的實(shí)現(xiàn)難度是最大的，因?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)的物理環(huán)境異常復(fù)雜，運(yùn)作的設(shè)備十分多，出現(xiàn)了很多信息采集的盲區(qū)位置，因此，應(yīng)該安裝一些傳感器、RFID 標(biāo)簽等設(shè)備到相應(yīng)的電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)，拓展覆蓋的范圍。對于主要的位置來說，需要運(yùn)用多層次傳感網(wǎng)絡(luò)完成對數(shù)據(jù)信息的采集和傳輸任務(wù)，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的效果。除此之外，可以利用PLC 通信、人機(jī)界面等不同的功能模塊，完成有效監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)信息的任務(wù)[4]。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)的信息分析

一般來說，輸電線路的構(gòu)成部分十分復(fù)雜，覆蓋的范圍非常廣泛，由發(fā)電廠的高壓輸電線至相應(yīng)配變電站之間的距離非常長，在中間位置包含了很多的導(dǎo)線與桿塔，而監(jiān)控的對象則以相關(guān)設(shè)備，線路中處于各個(gè)位置的天氣情況為主，有利于面對突發(fā)情況的時(shí)候，能夠保證準(zhǔn)備工作的充足[5]。針對輸電線路運(yùn)作的信息而言，包含了溫度傳感器、振動(dòng)傳感器以及位置傳感器等不同的采集裝置，精準(zhǔn)掌握導(dǎo)線具體的溫度、懸垂以及桿塔傾斜等方面的狀況。在配電站、變電站中運(yùn)行的設(shè)備應(yīng)該設(shè)置溫度、濕度、振動(dòng)以及電流傳感器等不同類型的感知裝置，及時(shí)掌握相關(guān)電力設(shè)備具體的運(yùn)作與周邊環(huán)境等數(shù)據(jù)信息。與此同時(shí)，基于提供給巡查線路中識別相關(guān)電力設(shè)備工作更大便利的目的，在此線路上面的傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)應(yīng)該加載相應(yīng)的RFID 標(biāo)簽。在用電功能模塊方面，則結(jié)合各類用戶為其安設(shè)具有諸多功能的智能電表，對于一般家庭用電，可以裝設(shè)智能雙向電表；對于智能家居與大功耗的用戶，可以為其安裝PLC 電表網(wǎng)關(guān)，而智能電表可以借助相關(guān)傳感器網(wǎng)絡(luò)、PLC 通信功能模塊，最終把相關(guān)電表數(shù)據(jù)及時(shí)上傳到相應(yīng)的應(yīng)用平臺(tái)當(dāng)中。

圖1：智能電網(wǎng)框架體系圖

圖2：智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)造圖

2.3 監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)體系說明

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下智能電網(wǎng)的框架體系，科學(xué)構(gòu)建智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，主要包含了下述幾個(gè)構(gòu)成部分，詳情見圖2。

實(shí)際的內(nèi)容需要參考智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定。鑒于智能電網(wǎng)構(gòu)造十分復(fù)雜，不過穩(wěn)定性非常突出，所以，在通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)性功能方面尚未形成很高的要求，只需運(yùn)用那些經(jīng)濟(jì)成本很低且節(jié)能的小型無線傳感器裝置便能夠?qū)崿F(xiàn)。對于傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)布設(shè)的密度情況來說，應(yīng)該結(jié)合相關(guān)設(shè)備需求的情況加以設(shè)置，以便滿足相關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)精準(zhǔn)性方面的規(guī)定[6]。一般而言，大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的過程中，因?yàn)楦鱾€(gè)傳感器裝置具體的監(jiān)測區(qū)間與穩(wěn)定性均十分有限，進(jìn)行安設(shè)相關(guān)傳感器節(jié)點(diǎn)的過程中，可以讓相應(yīng)傳感器節(jié)點(diǎn)具體的監(jiān)測范圍形成交疊的效果，能夠提高網(wǎng)絡(luò)采集數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)性，全部傳感器節(jié)點(diǎn)把所采集的相關(guān)數(shù)據(jù)信息采用多跳傳輸模型的方式進(jìn)行傳輸，借助分布型數(shù)據(jù)融合計(jì)算方式，可以規(guī)避出現(xiàn)信息冗余的現(xiàn)象，達(dá)到節(jié)能的效果。對于傳感器裝置數(shù)據(jù)信息來說，包含了數(shù)字量信息、模擬量信息兩種類型，依次形成基于PLC 的DI 接口、AI 接口，依靠PLC 把實(shí)施數(shù)據(jù)的科學(xué)計(jì)算處理，接著傳輸?shù)较鄳?yīng)的通信功能模塊當(dāng)中，依靠此功能模塊，能夠把數(shù)據(jù)信息通過協(xié)議轉(zhuǎn)換處理之后，及時(shí)傳送至相應(yīng)的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。利用此系統(tǒng)，能夠?qū)?shù)據(jù)信息實(shí)施統(tǒng)一化歸類與處理，有關(guān)工作人員借助此平臺(tái)發(fā)送出具體的指令，并以一樣的形式逆向傳送到 PLC 功能模塊當(dāng)中，借助PLC 功能模塊實(shí)現(xiàn)對有關(guān)設(shè)備通斷情況的科學(xué)管控，有利于實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控[7]。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的有效構(gòu)建策略

3.1 加強(qiáng)智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用層設(shè)置管理

實(shí)施基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)建立的過程當(dāng)中，應(yīng)該加強(qiáng)智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用層設(shè)置管理。由于應(yīng)用層屬于系統(tǒng)重要的基礎(chǔ)構(gòu)成部分，關(guān)系到系統(tǒng)最終的運(yùn)行效果，所以，應(yīng)該予以重視，并科學(xué)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。具體而言：

（1）加大針對電力設(shè)備運(yùn)行情況的監(jiān)測力度，科實(shí)對相關(guān)輸電線路運(yùn)作情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。如此，有利于實(shí)時(shí)掌握智能電網(wǎng)相關(guān)設(shè)施與線路運(yùn)作的情況。

（2）開展智能電網(wǎng)建設(shè)工作的時(shí)候，應(yīng)該把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到電網(wǎng)雙向交互的服務(wù)工作中，達(dá)到增強(qiáng)用電信息采集與家庭能效高效管控的效果。依靠上述舉措，能夠充分發(fā)揮出智能電網(wǎng)良好的作用，體現(xiàn)出智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)所具有的自動(dòng)化與信息化優(yōu)勢，從根本上確保智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)作的質(zhì)量[8]。

3.2 構(gòu)建并不斷健全智能電網(wǎng)監(jiān)控管理體系

開展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下智能電網(wǎng)監(jiān)控體系建立的時(shí)候，需要構(gòu)建并不斷健全智能電網(wǎng)監(jiān)控管理體系。根據(jù)從前智能電網(wǎng)監(jiān)控體系建設(shè)的狀況而言，智能電網(wǎng)監(jiān)控管控體系依然沒有發(fā)揮出最大的作用，無法滿足生產(chǎn)的需要，究其原因在于智能電網(wǎng)監(jiān)控體系并不健全。實(shí)際落實(shí)的時(shí)候，工作人員需要進(jìn)行智能電網(wǎng)監(jiān)控體系構(gòu)建以前，需要明確具體的工作任務(wù)，在此過程當(dāng)中，應(yīng)該及時(shí)分析其中顯現(xiàn)出來的缺陷和不足，并加以有效改進(jìn)和優(yōu)化。除此之外，應(yīng)該合理運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，與其緊密結(jié)合到一起，處于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用影響的范圍當(dāng)中完成智能電網(wǎng)監(jiān)控體系的建立任務(wù)，如此，能夠提升作智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的效率。所以，需要引起有關(guān)技術(shù)人員關(guān)注和重視[9]。

3.3 不斷改進(jìn)和優(yōu)化基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)主要模式

進(jìn)行基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)建立的過程中，應(yīng)該不斷改進(jìn)和優(yōu)化基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)主要模式，達(dá)到充分發(fā)揮出智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)作用的目的。依靠此項(xiàng)舉措，完成實(shí)時(shí)連接互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建任務(wù)，由此形成快速、雙向數(shù)據(jù)讀取的監(jiān)控管理系統(tǒng)。有關(guān)技術(shù)人員需要合理運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計(jì)出具有開放、分層、可擴(kuò)展性特征的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。除此之外，應(yīng)該做好對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用質(zhì)量情況的檢測工作，不斷加以改進(jìn)與優(yōu)化，提高智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的效率[10]。

4 結(jié)論

從此次論文的論述與分析當(dāng)中，可以看出，系統(tǒng)分析與思考基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建措施顯得尤為必要，具有一定的研究意義和實(shí)施價(jià)值。本文通過闡述物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，分析了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建方案，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的有效構(gòu)建策略：加強(qiáng)智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用層設(shè)置管理、構(gòu)建并不斷健全智能電網(wǎng)監(jiān)控管理體系、不斷改進(jìn)和優(yōu)化基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)主要模式。希望此次研究與分析的內(nèi)容和結(jié)果，可以得到有關(guān)智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建工作人員的關(guān)注與重視，并且從中獲取到相應(yīng)的借鑒和幫助，以便增強(qiáng)基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建工作的實(shí)際成效，進(jìn)而推進(jìn)基于物聯(lián)網(wǎng)下智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)工作的不斷發(fā)展與進(jìn)步。