能源物聯(lián)網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)

趙陽 梁承中 溫家曼

【摘?要】能源物聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和能源領(lǐng)域有機結(jié)合的產(chǎn)物，將助力實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型，形成能源互聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)基礎(chǔ)。鑒于此，本文對能源物聯(lián)網(wǎng)的基本概念和體系架構(gòu)進(jìn)行了歸納，討論能源物聯(lián)網(wǎng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)，介紹能源物聯(lián)網(wǎng)的若干應(yīng)用場景，并對泛在能源物聯(lián)網(wǎng)的未來發(fā)展進(jìn)行分析和展望，希望為實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型和能源物聯(lián)網(wǎng)提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】能源物聯(lián)網(wǎng);能源轉(zhuǎn)型;物聯(lián)網(wǎng);可再生能源

引言

當(dāng)下，全球迎來數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大發(fā)展、大變革時期，新一代信息技術(shù)加速引領(lǐng)技術(shù)應(yīng)用突破，帶來了產(chǎn)業(yè)形態(tài)、組織管理、社會治理等方面的重大變革，物聯(lián)網(wǎng)等新一代技術(shù)的發(fā)展為數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來新動力和新機遇。相比于美國和歐洲國家，我國在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展起步較晚，目前正處于高速發(fā)展期，技術(shù)熱點不斷涌現(xiàn)，部分領(lǐng)域也取得了一定突破，但碎片化發(fā)展、核心技術(shù)對外依賴和安全問題一直是阻礙我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的絆腳石。因此，我國亟需對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系進(jìn)行系統(tǒng)化分析，分析領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)，研判物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢和熱點，制定針對性政策措施以促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)持續(xù)創(chuàng)新與健康發(fā)展，助力實體經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1物聯(lián)網(wǎng)的定義及其主要應(yīng)用

想要進(jìn)行進(jìn)一步探究，首先需要詳細(xì)了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。在當(dāng)今社會新一代的信息技術(shù)中，物聯(lián)網(wǎng)屬于不可或缺的重要組成部分，物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展也標(biāo)志著當(dāng)今時代信息化的重要發(fā)展階段。所謂物聯(lián)網(wǎng)即物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，其主要可以概括為兩種含義。其一是基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷進(jìn)行擴展與延伸的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其二是基于互聯(lián)網(wǎng)對其進(jìn)行擴展與延伸后，再將其延伸至物品與物品之間，從而實現(xiàn)信息與通信功能的這一過程。通過智能感應(yīng)技術(shù)，基于物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行融合與關(guān)聯(lián)，因此物聯(lián)網(wǎng)也可稱之為繼計算機。作為一種現(xiàn)代化的運營模式，通過靈活運用設(shè)備設(shè)施與現(xiàn)代信息技術(shù)，基于網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)信息之間的共享與聯(lián)通。就我國目前而言，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用尤為廣泛，包括智能社區(qū)以及交通系統(tǒng)等領(lǐng)域等，物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用證明我國社會各界已經(jīng)充分將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)重視起來。隨著社會以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必然會在不就的將來被進(jìn)一步開發(fā)與完善，并在社會各個領(lǐng)域中將其廣泛應(yīng)用。

2能源物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)

能源物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)主要包含設(shè)施層、感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層。1）設(shè)施層包含變壓器、充電樁、電動汽車、智能表計、分布式發(fā)電等。2）感知層是能源物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)層，通過傳感設(shè)備和量測裝置對基礎(chǔ)設(shè)施、設(shè)備及其周圍環(huán)境等進(jìn)行感知，感知層包含傳感設(shè)備、感知網(wǎng)絡(luò)等。3）網(wǎng)絡(luò)層將感知層采集的信息傳遞至平臺層，如通信專網(wǎng)、5G無線網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)等。4）平臺層實現(xiàn)各類采集數(shù)據(jù)的存儲、管理、分析功能，通過云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)實現(xiàn)對感知數(shù)據(jù)的處理和分析，數(shù)據(jù)經(jīng)加密后可進(jìn)行互傳，挖掘海量數(shù)據(jù)的深度價值，同時提供數(shù)據(jù)應(yīng)用開發(fā)的應(yīng)用程序接口。

3能源物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1傳感器探測

傳感器探測技術(shù)是一種感知技術(shù)，能夠?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)的運行環(huán)境進(jìn)行全面感知，能夠為物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸提供支撐，并可以幫助做好分析和反饋工作。當(dāng)前的傳感器主要采用無線技術(shù)，并且傳感器的體積不斷減小，應(yīng)用更為便捷，能夠在需要監(jiān)測的區(qū)域內(nèi)系統(tǒng)布置，并在無線通信的支持下形成有序的組織網(wǎng)絡(luò)，提升運行的質(zhì)量。而在未來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，傳感器探測技術(shù)會進(jìn)一步發(fā)揮其作用，并通過更為先進(jìn)的測試技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)化測控技術(shù)提升系統(tǒng)運行的智能化水平。

3.2云計算技術(shù)

云計算技術(shù)是計算機物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)，它是指按照一定的計算形式運用計算機進(jìn)行計算，使得計算人員可以根據(jù)需求進(jìn)行計算選擇，提高了計算效率與工作效率，這里的計算機與我們實際生活中所說的計算機不同，它是指可以幫助計算人員進(jìn)行工作的計算系統(tǒng)，實現(xiàn)了資源的切換與利用。

3.3射頻識別

射頻識別計算即電子標(biāo)簽，其是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效運行的關(guān)鍵所在，通過應(yīng)用射頻信號以及交變磁場或者電磁場幫助信息進(jìn)行傳遞，在通過對傳遞的信息進(jìn)行整合和分析，以此來識別物體，在應(yīng)用過程中，射頻識別技術(shù)基于標(biāo)簽、閱讀器和天線形成架構(gòu)，將標(biāo)簽放在物體上，以此來有效分辨物體。而通過應(yīng)用閱讀器幫助使用者有效讀取或者輸入標(biāo)簽上包含的信息。而對于天線而言，其介于標(biāo)簽和閱讀器間，形成一種傳播介質(zhì)，能夠有效傳遞信號，能夠?qū)Σ煌脑O(shè)備、信息和人員等資源進(jìn)行識別，對于其移動或者動態(tài)狀況下進(jìn)行識別管理。

3.4密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

相比與4G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)當(dāng)中應(yīng)用了很多無線接入技術(shù)，所以其網(wǎng)絡(luò)傳輸效率非常高，并且覆蓋范圍也非常廣。但是在5G網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)屬于核心技術(shù)，在設(shè)置移動通信宏基站過程中，可合理的安裝相應(yīng)數(shù)量的高增益天線，由此擴大移動通信室外空間，并且有助于5G網(wǎng)的有效擴容，使5G網(wǎng)絡(luò)信息傳輸更加靈活。除此之外，在宏基站以外，還可多設(shè)置幾個網(wǎng)絡(luò)天線，由此與通信網(wǎng)絡(luò)間構(gòu)建交互界面，提升網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量和效率。

3.5網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是計算機物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，它為計算機物聯(lián)網(wǎng)的搭建與完善提供了必要條件。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為計算機物聯(lián)網(wǎng)的人與物、物與物之間的信息傳遞，提供了重要途徑，它可以分為有線和無線兩種形式，實現(xiàn)了信息傳遞的短距離與長距離完美結(jié)合，使得人類可以根據(jù)自己的需求，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的選擇運用，滿足人們在生產(chǎn)、學(xué)習(xí)和生活中的多方面需求，使得人類認(rèn)識到計算機物聯(lián)網(wǎng)的重要性，并不斷進(jìn)行計算機物聯(lián)網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)的研究，為計算機物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展提供了重要保障。

3.6信息安全技術(shù)

安全和隱私是能源物聯(lián)網(wǎng)能否穩(wěn)定、快速發(fā)展的決定因素之一。能源物聯(lián)網(wǎng)涉及海量的數(shù)據(jù)信息和復(fù)雜的現(xiàn)實環(huán)境，國家重要的能源基礎(chǔ)設(shè)施、社會服務(wù)領(lǐng)域、個人信息都與能源物聯(lián)網(wǎng)有密切的關(guān)系，因此，完善物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用、保障能源領(lǐng)域的信息安全和網(wǎng)絡(luò)安全，是能源物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模部署的必要條件。

結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更為靈活地應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，深化了各種數(shù)據(jù)和技術(shù)手段的應(yīng)用，并形成了更為系統(tǒng)的運行模式，從而大大提升了信息化水平和智能化水平，通過將不同的技術(shù)和設(shè)施進(jìn)行有效整合，在各個領(lǐng)域中應(yīng)用，能夠進(jìn)一步轉(zhuǎn)變不同領(lǐng)域的生產(chǎn)和生活方式，在未來建設(shè)過程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)勢必會在更為廣泛的范圍內(nèi)加以應(yīng)用。

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（作者單位：武漢東湖學(xué)院計算機科學(xué)學(xué)院）