物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電網(wǎng)工程施工管理中的應(yīng)用

陳 觀，孫偉光

（山東科匯電力自動化股份有限公司，山東淄博 255087）

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景已經(jīng)得到了全世界的認可，并逐步在各行各業(yè)廣泛地應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)通過射頻識別技術(shù)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按通用或?qū)Ｓ脜f(xié)議將任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的作用

1.1 促進智能電網(wǎng)體系的改革

我國的用電現(xiàn)實情況以及上層的政策措施對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進入智能電網(wǎng)領(lǐng)域提供了重要的支持。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進步也使其在電網(wǎng)體系改革中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。首先，經(jīng)濟社會是在不斷向前發(fā)展的，人們對于用電量的需求正在不斷地提升。尤其是各種生產(chǎn)企業(yè)，需要充足的電量為其生產(chǎn)活動作為基礎(chǔ)，如果這些生產(chǎn)企業(yè)沒有充足的電量作為基礎(chǔ)，那么很多的生產(chǎn)活動就無法正常開展。而隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們的生活水平也在不斷提升，對于用電量提出了更高的需求。

1.2 提升智能電網(wǎng)的工作效率

空調(diào)、電視、電腦、手機等現(xiàn)代化工具已經(jīng)在人類社會普及，這些工具是人們?nèi)粘Ｊ褂米顬轭l繁的，因此，對于電的使用不僅僅提出了量的要求，還提出了時間的要求，即24h用電。且我國的人口基數(shù)較大，很難將用電收費以及各種政策調(diào)整向人們及時公布，信息傳遞不及時，導(dǎo)致電網(wǎng)工作效率不高。因此，就必須采用新興的技術(shù)來解決這些問題?？茖W(xué)技術(shù)的向前發(fā)展促進新技術(shù)的不斷興起，這些技術(shù)能夠極大地改變現(xiàn)階段的生活方式，提升人類社會的生活水平[1]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就能夠很好地解決這個問題。物聯(lián)網(wǎng)是將實體與互聯(lián)網(wǎng)相互連接的產(chǎn)物，其能夠?qū)崿F(xiàn)對實物的實時監(jiān)控。并且通過互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將各種信息傳遞至用戶手中，進而大大提升了電網(wǎng)工作的效率。

2 智能電網(wǎng)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用價值

智能電網(wǎng)的設(shè)備狀態(tài)預(yù)測和調(diào)控、資產(chǎn)全壽命周期管理的信息決策、電力網(wǎng)絡(luò)與用戶之間的智能互動等行為均需要依靠物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完成，這些智能化控制和管理工作使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)的聯(lián)系更為緊密。依照當前行業(yè)發(fā)展經(jīng)驗，智能電網(wǎng)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用價值主要體現(xiàn)在以下7個層面。

（1）可實時提供各發(fā)電機組和各類機電設(shè)備的運行狀態(tài)以及各項技術(shù)指標和參數(shù)，進而提高發(fā)電過程中的運行維護水平。

（2）可實時監(jiān)控水力發(fā)電站壩體各部位壓力變化，以傳感器群的方式監(jiān)控壩體變形現(xiàn)狀，進而為規(guī)避水庫調(diào)度風險提供數(shù)據(jù)支持。

（3）利用氣象傳感器可快速完成風力發(fā)電廠和光伏發(fā)電廠所在區(qū)域的各類氣象數(shù)據(jù)的收集，如風向、風速、溫度、濕度、氣壓、降水量、光照強度等，進而為新能源發(fā)電體系提供有效輔助，提高整體發(fā)電效率。

（4）輸電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控過程中，借助傳感器可實時觀測變電站和輸電設(shè)備的微氣象環(huán)境、線路覆冰、導(dǎo)線溫度和弧垂幅度、輸電線路風偏、桿塔傾斜度、絕緣子表面污漬程度等信息，將這些信息與電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)組合，可及時發(fā)現(xiàn)輸電網(wǎng)絡(luò)存在的隱患，最大限度提升電力能源網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性。

（5）工作人員可在輸電桿塔、輸電線路以及各類機電設(shè)備上設(shè)置多類別傳感器，完成目標識別以及侵害行為的具體分析和定位，提高對電力設(shè)備的全方位防護效能。

（6）物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)配屬的傳感器可實時監(jiān)測電力作業(yè)現(xiàn)場人員、設(shè)備以及環(huán)境等信息，實現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與人員的智能互動，盡可能減少人為因素對電力網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的破壞，消除安全隱患，提升作業(yè)質(zhì)量。

（7）智能電網(wǎng)借助智能監(jiān)控和實時反饋功能，可實時獲取不同用戶的用電需求，進而實現(xiàn)智能用電雙向交互服務(wù)，有效改善供電可靠性和用電效率，為節(jié)能減排工作的順利開展奠定技術(shù)基礎(chǔ)。多端資源的高效配合和互動讓智能電網(wǎng)在信息化、自動化和互動化層面更具優(yōu)勢，智能電網(wǎng)服務(wù)水平的進一步改進會極大程度改善人們的生活品質(zhì)，生產(chǎn)生活過程更顯智能和節(jié)能。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

3.1 標識技術(shù)的應(yīng)用

標識技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)最關(guān)鍵的技術(shù)之一，主要由電子標簽、讀寫器、信息處理器3個部分組成，其中每一個部分負責不同的工作環(huán)節(jié)，比如射頻識別技術(shù)在我們常用的身份驗證識別器中就有應(yīng)用，在現(xiàn)代社會生活中，不管是電子設(shè)備，還是個人工作需求，只要它們之間相互聯(lián)系就少不了特殊編碼來證明，而且針對不同物品我們會設(shè)置不同的電子編碼，像銀行卡、身份證這類需要保障安全隱私的ID，就需要加強對標識技術(shù)的設(shè)計和創(chuàng)新研究，進一步提升標識技術(shù)的應(yīng)用。隨著標識技術(shù)的不斷提高，智能電網(wǎng)的利用率越來越高，在科技時代，人們的利益與電子卡緊密聯(lián)系在一起，由于系統(tǒng)的漏洞，人們在應(yīng)用的時候很容易出現(xiàn)差錯，因此，標識技術(shù)的強化迫在眉睫。為了改善這種現(xiàn)象，保證標識技術(shù)的安全性和實用性，我們在加強機械設(shè)備進行管理的同時嚴格管控智能電網(wǎng)的系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，減少這種情況的發(fā)展，實現(xiàn)對電力設(shè)備進行全方面的監(jiān)管，同時還能實時地將監(jiān)管數(shù)據(jù)傳輸至互聯(lián)網(wǎng)中[2]。利用RFID技術(shù)能夠?qū)ξ锲返幕拘畔⑦M行識別，并將這些信息傳遞至互聯(lián)網(wǎng)之中。因為將設(shè)備的狀態(tài)信息匯總的過程也是復(fù)雜的，成千上萬條的設(shè)備信息依靠人力進行匯總難免不會出現(xiàn)問題，這樣匯總的數(shù)據(jù)是不利于保管和查看的，當需要這些數(shù)據(jù)時，就需要對工作手冊進行查找，浪費了大量的時間。然而利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就能夠很好地解決這些問題，互聯(lián)網(wǎng)能夠存儲海量的信息，同時還能利用關(guān)鍵詞實現(xiàn)對信息的檢索。最后，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還能提升公眾的知情能力，通過電力APP及時將電價信息、電力政策信息傳遞給公眾。

3.2 無人機自動巡線系統(tǒng)

傳統(tǒng)的高壓巡線工作一直是依賴人力的高風險低效率工作，遇到冰雪水災(zāi)等惡劣天氣時工作難以正常開展，特別是山區(qū)巡線具有相當高的風險性，甚至可能危及生命。通過采用成熟的國產(chǎn)無人機和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建設(shè)無人機自動巡檢及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，借助各類傳感器、無人機飛控、智能停機庫等設(shè)備，實現(xiàn)無人機的自動起降、自動巡航、對大范圍區(qū)域的自動探測、自動回巢充電等功能。通過若干個智能停電庫的組網(wǎng)，實現(xiàn)不同區(qū)域無人機設(shè)備的智能化調(diào)度。結(jié)合輸電線路無人機巡檢數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，實現(xiàn)無人機自動巡檢系統(tǒng)與巡檢數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的對接，將無人機自動巡檢系統(tǒng)傳回的無人機數(shù)據(jù)及時有效歸類存放，進行數(shù)據(jù)分析、趨勢分析、故障診斷、三維建模、智能圖像識別等工作，提升了巡線工作效率和質(zhì)量，為輸電線路日常巡檢維護、電網(wǎng)施工前期勘測、電網(wǎng)規(guī)劃、事故應(yīng)急處置等工作提供了有力的技術(shù)支撐。在電力主營業(yè)務(wù)場景成功落地的基礎(chǔ)上，電力企業(yè)借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將各類主網(wǎng)關(guān)鍵能力和數(shù)據(jù)API化，通過物聯(lián)網(wǎng)能力開放中心供給平臺用戶，逐步打造電網(wǎng)物聯(lián)云生態(tài)。通過物聯(lián)網(wǎng)能力開放中心，電力企業(yè)將各種主網(wǎng)能力以RestfulAPI形式開放給業(yè)務(wù)合作伙伴，通過靈活的合作模式聚合應(yīng)用開發(fā)者、業(yè)務(wù)提供商等，共同打造具有電網(wǎng)特色的產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。

3.3 中間件技術(shù)的應(yīng)用

科學(xué)技術(shù)的不斷進步促進越來越智能的生活化的工具出現(xiàn)，這些工具都需要網(wǎng)絡(luò)作為其運行的基礎(chǔ)，如今，在物聯(lián)網(wǎng)時代，我們的科技目標是實現(xiàn)時間、地點、物體三者之間毫無限制的連接，在確保屏蔽底層硬件的多樣性和復(fù)雜性的同時控制上層信息交換的應(yīng)用性，以及中層的相互性，為數(shù)據(jù)傳遞提供高效的交流平臺，讓信息之間相互作用，為人們服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用除了以上這些關(guān)鍵技術(shù)之外，還有安全和隱私技術(shù)的應(yīng)用。現(xiàn)在的人生活在這個信息透明化的時代，個人信息和企業(yè)信息很容易泄露。所以，在有關(guān)個人隱私和一些私密信息的處理過程中，物聯(lián)網(wǎng)必須為人們提供健康、安全的信息平臺，畢竟很多信息交流都是建立在虛擬空間的基礎(chǔ)上，利用網(wǎng)絡(luò)和智能電網(wǎng)的配合進行操作，所以，它們只是系統(tǒng)識別和提取，根據(jù)系統(tǒng)規(guī)定的指令把信息進行傳遞，沒有具體的真?zhèn)巫R別標志，給人們的利益帶來安全隱患。雖然我們向往智能生活、智能城市、智能科技，但是隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，智能電網(wǎng)的弊端也慢慢地顯露出來，比如說，人臉識別、指紋識別、語音識別及智能卡的應(yīng)用，改變了我們的生活方式，提高了我們的生活質(zhì)量，但是也給我們帶來了安全隱患，像人臉識別，因為個人信息全部儲存在網(wǎng)絡(luò)當中，所以在個人進行金錢交易的時候，很容易造成經(jīng)濟損失。因此，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的研究過程中，讓物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更加國際化、智能化[3]。在我們現(xiàn)實生活中，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行智能電網(wǎng)建設(shè)，能夠提供優(yōu)質(zhì)的生活服務(wù)，特別是在生活繳費方面，像水、電、氣，因為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，優(yōu)化了繳費程序，由人工轉(zhuǎn)化為智能，在保證工作質(zhì)量的同時服務(wù)更加高效人性化，用戶在使用的過程中還能及時地與電力公司進行聯(lián)系，不需要出門就能夠解決面臨的問題。用戶還可以及時地反饋在使用中存在的不足，電力公司也能夠及時將這些信息進行收集，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠構(gòu)建起一個快捷方便的用電平臺，提升居民的體驗感，還能為公司的進步提供可靠的依據(jù)，及時進行調(diào)整。

3.4 電壓監(jiān)測系統(tǒng)

基于低壓配網(wǎng)電壓質(zhì)量進行評估分析、科學(xué)治理的內(nèi)在需求，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建低壓配網(wǎng)電壓監(jiān)測系統(tǒng)，實時采集、監(jiān)測低壓配網(wǎng)線路電壓數(shù)據(jù)。主要功能涵蓋數(shù)據(jù)采集、存儲、分析、報表等各個模塊，快速提供分鐘級的電壓均值、日電壓數(shù)據(jù)統(tǒng)計值、月電壓數(shù)據(jù)統(tǒng)計值等信息；對于電壓不符合供電電壓規(guī)定的異常發(fā)出告警事件，為智能化分析電壓數(shù)據(jù)起到了很好的支撐作用。同時系統(tǒng)結(jié)合電壓無功專業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展情況，整合優(yōu)秀的技術(shù)和管理方法及理念，具有一定超前性。

3.5 運行監(jiān)測

通過設(shè)備影子進行數(shù)據(jù)通信，采用微服務(wù)架構(gòu)，通過MQTT協(xié)議獲取和設(shè)置設(shè)備影子進行狀態(tài)同步，存儲設(shè)備狀態(tài)、應(yīng)用程序期望狀態(tài)等信息。實現(xiàn)對變電站、智能電網(wǎng)設(shè)備、云平臺等基礎(chǔ)設(shè)施運行狀態(tài)、負載進行監(jiān)控和實時告警，為平臺穩(wěn)定運行提供保障。實現(xiàn)對通信網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控，包括網(wǎng)絡(luò)資源定義和監(jiān)測、基于業(yè)務(wù)特征的虛擬網(wǎng)映射、網(wǎng)絡(luò)集中配置、端到端的虛擬網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測等。實現(xiàn)對平臺服務(wù)組件及接口服務(wù)進行監(jiān)控，包括組件運行情況、接口調(diào)用情況等。通過對各組件運行情況瓶頸分析，實現(xiàn)對平臺性能優(yōu)化的決策建議；實現(xiàn)對平臺故障及時發(fā)現(xiàn)、故障預(yù)測和智能定位。

3.6 傳感器技術(shù)

傳感器承擔數(shù)據(jù)信息收集工作，數(shù)據(jù)采集又是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得以應(yīng)用的前提。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，傳感器技術(shù)工藝也在不斷進步，這就讓數(shù)據(jù)采集變得更為精準可靠。如果沒有傳感器的幫助，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)收集環(huán)節(jié)就會出現(xiàn)問題，數(shù)據(jù)采集效率和準確性會受到很大影響，而數(shù)據(jù)采集效率太慢，也會給后續(xù)信息處理和分析帶來干擾。這種情況下，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將無法發(fā)揮其本質(zhì)效用，系統(tǒng)完整性會被破壞，各項控制和溝通命令更無法得到有效執(zhí)行。傳感器技術(shù)在與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合過程中，工作人員需要將感知收集信息功能作為系統(tǒng)研發(fā)的突破口，盡可能提高數(shù)據(jù)采集質(zhì)量和效率，為后續(xù)處理和各項命令執(zhí)行打好基礎(chǔ)。此外，系統(tǒng)研發(fā)過程也要注重傳感器自身的網(wǎng)絡(luò)信息化，由不同傳感器組成特定的數(shù)據(jù)采集體系?，F(xiàn)如今，傳感器已被應(yīng)用于社會生產(chǎn)生活的各個環(huán)節(jié)，發(fā)展前景廣闊，技術(shù)應(yīng)用效果十分良好，傳感器自身也實現(xiàn)了技術(shù)層面的創(chuàng)新和升級。多元化和集成化的智能傳感器以及生物信息傳感器的廣泛應(yīng)用，更凸顯了傳感器技術(shù)的綜合性和功能特征，傳感器技術(shù)的發(fā)展高度更是成為評價各項高新技術(shù)發(fā)展水平的重要標準。例如，我國某國際機場在搭建防入侵系統(tǒng)過程中，共布置3萬多個傳感器節(jié)點，實現(xiàn)地面和低空領(lǐng)域的全面覆蓋，這種超大范圍的傳感器網(wǎng)絡(luò)更是說明傳感器技術(shù)的應(yīng)用已非常普遍。

4 結(jié)語

隨著我國社會生產(chǎn)生活水平的提升，人們對供電系統(tǒng)的要求更高。因此，電力企業(yè)應(yīng)快速推進物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)的融合，多角度開展智能電網(wǎng)的科學(xué)管控，不斷改善電能的調(diào)配能力和電力能源的供應(yīng)水平，讓智能電網(wǎng)變得更具智能化特征，確保能源轉(zhuǎn)運的安全可靠，全面推動電力產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。