泛在電力物聯(lián)網(wǎng)基本構(gòu)架應(yīng)用的探討

王智慧 連陽陽 方蓬勃 肖帆

摘? ?要：電力物聯(lián)網(wǎng)中，泛代表信息交互的概念。為了能夠合理利用物聯(lián)網(wǎng)中的各種設(shè)施，推動(dòng)電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，就需要加強(qiáng)對(duì)電力物聯(lián)網(wǎng)中泛的應(yīng)用的研究，保證泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用效果。本文研究了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，首先對(duì)泛的基本概念進(jìn)行了分析，然后研究電力物聯(lián)網(wǎng)的基本構(gòu)架，最后總結(jié)了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中使用的關(guān)鍵技術(shù)，幫助技術(shù)人員更好地利用泛。

關(guān)鍵詞：泛? 電力物聯(lián)網(wǎng)? 基本構(gòu)架? 應(yīng)用? 探討

1? 泛在物聯(lián)網(wǎng)中的概念

1.1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的定義

泛是指在任何時(shí)間、地點(diǎn)、人、物之間所進(jìn)行的信息互聯(lián)和交互，所以在電力物聯(lián)網(wǎng)中，泛就是指電力系統(tǒng)的用戶、設(shè)備、電網(wǎng)企業(yè)的設(shè)備、發(fā)電企業(yè)和發(fā)電設(shè)備、供應(yīng)商設(shè)備、人和物的信息交互。電力物聯(lián)網(wǎng)就是指物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使用在電力系統(tǒng)當(dāng)中，通過各種設(shè)備進(jìn)行信息傳感和通信信息資源的共享，而最終形成的具有自我意識(shí)、感知能力，以及能夠?qū)Σ煌闆r進(jìn)行智能處理的物理實(shí)體[1]。實(shí)體之間能夠進(jìn)行信息上的協(xié)同和互動(dòng)，通過感知可以進(jìn)行反饋并且做出控制指令，最終構(gòu)建起一個(gè)智能化電力生產(chǎn)、生活的體系。

1.2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的特征

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中需要借助電網(wǎng)實(shí)體和通信技術(shù)才能夠立足，將不通的能源系統(tǒng)進(jìn)行物理互聯(lián)，推動(dòng)時(shí)空信息互聯(lián)和商業(yè)互聯(lián)的融合，具有很強(qiáng)的全息感知能力，并且具有開放共享、融合創(chuàng)新的特征。全息感知所使用的是RFID、傳感器等等，能夠動(dòng)態(tài)獲取不同設(shè)備和用戶的狀態(tài)信息[2]。泛在連接的時(shí)候會(huì)通過專用的電力網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的電力設(shè)備，對(duì)用戶的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行全時(shí)空的鏈接。在開放共享這個(gè)特點(diǎn)上，會(huì)利用智能技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行共享處理，這樣能夠保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量，同時(shí)進(jìn)行有效信息的挖掘，實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力物聯(lián)網(wǎng)的上下貫通，推動(dòng)全方位的實(shí)時(shí)交互。由于泛使用了不同的設(shè)備、用戶，以及不同時(shí)空的信息，對(duì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了全業(yè)務(wù)在線，保證了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，還融合了綜合能源服務(wù)平臺(tái)，開拓了電力市場，并且促進(jìn)了電力系統(tǒng)的改革。

1.3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的作用

泛在物聯(lián)網(wǎng)中的優(yōu)勢在于能夠更好地使用大數(shù)據(jù)技術(shù)，而且由于電力網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中，電力數(shù)據(jù)來源各異，包括控制、計(jì)量、監(jiān)測等不同內(nèi)容的數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)也有不同的時(shí)空尺度，為此泛就需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的深度挖掘。其次，由于電力數(shù)據(jù)的服務(wù)對(duì)象是不同的，有很多不同的服務(wù)對(duì)象的需求也不同，所以需要讓電力數(shù)據(jù)能夠使用到各行各業(yè)，最終實(shí)現(xiàn)各種業(yè)務(wù)的貫通[3]。因此，電力物聯(lián)網(wǎng)中適用泛來進(jìn)行深度學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，充分挖掘電力物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)，才能提供更好的服務(wù)，推動(dòng)電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

2? 電力物聯(lián)網(wǎng)的基本構(gòu)架

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的基本構(gòu)架主要有三個(gè)方面，包括技術(shù)構(gòu)架、標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)架和應(yīng)用構(gòu)架。使用中，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)構(gòu)架中范圍感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層和應(yīng)用層。在感知層，主要對(duì)發(fā)電、輸電、變電和用電四個(gè)方面進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的收集，以及通過邊緣計(jì)算來提升終端的智能化水平。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)層，使用云計(jì)算技術(shù)和信貸通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的全覆蓋[4]。平臺(tái)層使用物聯(lián)網(wǎng)管理中心的數(shù)據(jù)，保證了物聯(lián)網(wǎng)具備高效的數(shù)據(jù)處理和協(xié)同的能力。應(yīng)用層能夠促進(jìn)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，并且推動(dòng)建設(shè)具有只會(huì)綜合能源的物聯(lián)網(wǎng)。

平臺(tái)的建設(shè)上，必須要建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)作為數(shù)據(jù)平臺(tái)的接入標(biāo)準(zhǔn)，通過感知層對(duì)發(fā)電、輸電、變電、用電相關(guān)設(shè)備所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。由于數(shù)據(jù)的來源不同、數(shù)據(jù)類型不同、數(shù)據(jù)的長短不同，這就導(dǎo)致了數(shù)據(jù)之間可能會(huì)存在一定的壁壘，出現(xiàn)難以上下貫通利用的情況。所以必須要通過建立一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)，從而提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和實(shí)時(shí)共享性。

在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層中，泛的使用主要來自于保證電網(wǎng)能夠安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，以及打造智慧能源綜合服務(wù)平臺(tái)，并且開辟新的能源生態(tài)體系。數(shù)據(jù)共享是電力物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的基本要求，還需要保證進(jìn)行安全互動(dòng)、進(jìn)行智能防御，保證物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)作為整個(gè)體系安全運(yùn)行的重要保障和特征。

3? 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中是根據(jù)智能電網(wǎng)發(fā)展而來的，智能電網(wǎng)的核心在于構(gòu)建具備智能判斷能力、自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力的多種能源入網(wǎng)和分布式管理的智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)進(jìn)行能源替代和兼容利用。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中時(shí)就是利用電力物聯(lián)網(wǎng)中海量的電力信息，使用可靠而且高效的手段，讓物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行控制。物聯(lián)網(wǎng)的四層體系中，泛的存在主要來自于四個(gè)關(guān)鍵要素，包括采集終端的智能化、電力數(shù)據(jù)的傳遞、電力數(shù)據(jù)的統(tǒng)一分析管理、電力信息的綜合應(yīng)用。關(guān)鍵技術(shù)包括智能芯片和現(xiàn)代通信技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)等等。

3.1 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

電力系統(tǒng)每時(shí)每刻都在產(chǎn)生著海量的數(shù)據(jù)，所以在電力系統(tǒng)接入一體化的數(shù)據(jù)平臺(tái)之后，可以通過對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分析和深層挖掘，從而對(duì)電力信息提高應(yīng)用的效率。一體化的數(shù)據(jù)平臺(tái)需要具備大數(shù)據(jù)處理和云計(jì)算的相關(guān)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的預(yù)測、電力故障的診斷等工作。依靠物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，能夠做好設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備位置監(jiān)管，以及對(duì)設(shè)備信息的管理，還能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行反向控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通、環(huán)境、能源等不同的項(xiàng)目進(jìn)行管理。

3.2 5G和LPWA

電力數(shù)據(jù)的傳輸需要網(wǎng)絡(luò)的性能，傳輸系統(tǒng)需要可以應(yīng)對(duì)高山、森林、冰原等復(fù)雜惡劣的環(huán)境，保證通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋效率。目前物聯(lián)網(wǎng)的傳輸有兩種主流技術(shù)，分別是以太網(wǎng)和電力載波有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，另一個(gè)是5G和低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。由于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中具有分布性強(qiáng)，分布性廣的特點(diǎn)，如果使用傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是難以符合泛的特點(diǎn)的，所以需要使用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)代通信，實(shí)現(xiàn)電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的通信。

目前，5G技術(shù)也被視為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)，可以解決泛在連接上的問題，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的全息感知，也能夠推動(dòng)智能化技術(shù)的使用。尤其是在未來智能汽車充電樁等設(shè)備被大量使用的情況下，5G技術(shù)將會(huì)具有更大的使用市場。對(duì)于需要高清視頻回傳的輸變線路狀態(tài)監(jiān)控、無人機(jī)遠(yuǎn)程巡檢、變電場機(jī)器人巡檢等工作，也能夠利用5G技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

3.3 智能芯片

隨著電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，很多計(jì)量、變換、控制、監(jiān)測、用電設(shè)備都接入到了電力系統(tǒng)中，所以系統(tǒng)在運(yùn)行的時(shí)候必然會(huì)有大量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生。在一些系統(tǒng)當(dāng)中，對(duì)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集工作依然使用工業(yè)采集裝置，數(shù)據(jù)的可靠性比較低，精度也不高，這就導(dǎo)致終端設(shè)備的智能化水平很低。而使用智能芯片就能夠解決終端設(shè)備在智能化水平不足的問題，同時(shí)智能芯片的功耗很低、智能計(jì)算速度很快，可以完成信息的采集、提取工作，依靠本地化計(jì)算也能控制系統(tǒng)的計(jì)算成本。

4? 結(jié)語

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的使用可以提高電力物聯(lián)網(wǎng)控制效果，為了通過泛來提升對(duì)電力物聯(lián)網(wǎng)的控制，需要構(gòu)建好電力物聯(lián)網(wǎng)的框架，通過使用相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，提升電力物聯(lián)網(wǎng)的反應(yīng)速度，提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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