物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域的應(yīng)用研究

朱文衡

（廣東長高通信服務(wù)有限公司山東分公司，山東 濟(jì)南 250000）

在互聯(lián)網(wǎng)時代，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在多個領(lǐng)域中得到應(yīng)用，采用該技術(shù)可對電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和控制，對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、存儲、處理、分析和傳輸。傳感器技術(shù)、RFID標(biāo)簽、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)等被廣泛應(yīng)用于電氣工程領(lǐng)域。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電氣設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用

首先，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有信息采集的作用，可以根據(jù)采集的信息分析電氣設(shè)備的運行狀態(tài)。利用信號采集裝置采集數(shù)據(jù)，感應(yīng)器獲得設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)后將其轉(zhuǎn)換參數(shù)信息，統(tǒng)一進(jìn)行處理和傳輸。根據(jù)電氣設(shè)備的參數(shù)信息檢修人員了解設(shè)備的基本情況，以此為基礎(chǔ)開展檢修工作。為了更好地發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用，需要采用先進(jìn)的感應(yīng)器，這樣才能保證采集信息的準(zhǔn)確性和完整性，為檢修人員提供準(zhǔn)確的參考信息。

其次，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以對電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，在電氣設(shè)備運行的過程中，很容易受到環(huán)境的影響，多種影響因素會使電壓、電流等參數(shù)發(fā)生較大的變化，影響檢修人員的判斷。檢修人員可以根據(jù)采集的數(shù)據(jù)做出初步的判斷，但不能以此為結(jié)論，要對不同時間段的參數(shù)進(jìn)行綜合分析，準(zhǔn)確掌握電氣設(shè)備的運行情況。需要注意的是，電氣系統(tǒng)中存在大量的電氣設(shè)備，不需要對每一個設(shè)備進(jìn)行檢修，也不必對設(shè)備的所有參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，電氣系統(tǒng)中的電氣設(shè)備有著不同的功能和作用，只需要對某項參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測即可，例如，在對充油設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測時，只需查看油的氣體含量和溫度這兩個參數(shù)，便能夠準(zhǔn)確反映充油設(shè)備的狀態(tài)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可提高監(jiān)測的效率，降低檢修的成本[1]。

最后，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以對輸電線路進(jìn)行監(jiān)測，信息主要是在感知層傳輸，感知層包含GPS定位系統(tǒng)和智能傳感器，可以利用GPS進(jìn)行定位，利用智能傳感器進(jìn)行監(jiān)測，以便及時發(fā)現(xiàn)異常信息并對異常部位進(jìn)行定位，為檢修人員提供參考。通過狀態(tài)檢修能夠保證信息的準(zhǔn)確性，同時還能進(jìn)行預(yù)警，保證整條線路的安全。在智能網(wǎng)絡(luò)層中，需要連接無線信號，射頻芯片可以發(fā)送信息，在測溫節(jié)點進(jìn)行發(fā)射和傳輸，只要有一個測溫終端，就能夠順利和其他測溫節(jié)點相連，順利將信號發(fā)射出去。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電機(jī)中的應(yīng)用

2.1 智能電機(jī)的構(gòu)成和功能

智能電機(jī)主要由兩個部分組成，第一個部分是Logix控制平臺，第二個部分是集成架構(gòu)，主要為FactoryTalk（R）的制造軟件集成套件，兩者的結(jié)合大大提高了電機(jī)利用率，呈現(xiàn)出更好的控制效果。目前，服務(wù)領(lǐng)域和其他領(lǐng)域都對智能電機(jī)進(jìn)行了應(yīng)用，是電氣工程領(lǐng)域的重要設(shè)備，可以將其應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床中，進(jìn)一步促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高市場競爭力[2]。

智能電機(jī)主要包含兩個方面的功能，分別是直接啟動功能和變速控制功能。對于直接啟動功能來說，其系統(tǒng)中含有Allen-Bradley電子式保護(hù)繼電器，繼電器中有Device Net通信系統(tǒng)，具有實時訪問的作用，用戶能夠隨時查看狀態(tài)、性能、診斷情況，還可以下達(dá)控制命令。在軟啟動中，如果在滿電壓的狀態(tài)下啟動交流感應(yīng)電機(jī)，勢必會出現(xiàn)一定的磨損，而智能電機(jī)控制系統(tǒng)可以對電流大小進(jìn)行控制，保持電壓的穩(wěn)定性，增加了系統(tǒng)的耐用性。對于變速控制功能來說，不同的用戶有著不同的需求，可以用交流變頻器進(jìn)行控制，采用恒壓頻比控制方法或磁通矢量控制技術(shù)，使感應(yīng)式電機(jī)具有低速性能和零速性能。

2.2 智能電機(jī)對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

智能電機(jī)控制充分運用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，可以對中低壓進(jìn)行控制，以此來減少電機(jī)能耗，減輕電機(jī)設(shè)備內(nèi)各部件的磨損。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能電機(jī)的結(jié)合構(gòu)成了Allen-Bradley（R）Power Flex（R）700S交流變頻器，可以將其應(yīng)用在印刷行業(yè)，以此來解決電子傳動軸的問題，縮短停工時間，通過自動化控制提高運行效率，在機(jī)械傳動軸和齒輪箱中控制張力、精確定位。

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

3.1 在智能電網(wǎng)中的作用

智能電網(wǎng)中含有各種類型的傳感器，能夠?qū)⒉煌脑O(shè)備和資產(chǎn)相互關(guān)聯(lián)，構(gòu)建出客戶服務(wù)總線，有效整合信息，達(dá)到減少成本和保持電網(wǎng)穩(wěn)定性的目的。通過運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，智能電網(wǎng)可以集中進(jìn)行規(guī)劃和建設(shè)，骨干網(wǎng)架主要為特高壓電網(wǎng)，按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)運行，使各級電網(wǎng)相互協(xié)調(diào)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括先進(jìn)的傳感技術(shù)、測量技術(shù)、控制技術(shù)和決策支持系統(tǒng)技術(shù)。這些技術(shù)的應(yīng)用可以保證電網(wǎng)平穩(wěn)、可靠、安全、高效地運行，此外還可以低于外部攻擊，保證了用戶的用電需求。另外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的通信技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、管理技術(shù)、傳感技術(shù)等技術(shù)相互配合，可以減少電網(wǎng)運行過程中的能源損耗，加快了電力設(shè)備的運行速度，對故障進(jìn)行預(yù)測，及時發(fā)現(xiàn)故障、隔離故障，避免大范圍停電。智能電網(wǎng)將非實時信息與實時信息綜合起來，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行信息集成和信息共享，管理人員可以隨時查看電網(wǎng)運營狀態(tài)，為決策和控制方案提供參考。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)領(lǐng)域中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將業(yè)務(wù)流、電力流以及信息流全部融合到一起，通過一體化處理建立完整的通信支撐體系，做到無損采集數(shù)據(jù)信息，順利傳輸數(shù)據(jù)信息。智能電網(wǎng)還能用于電網(wǎng)調(diào)度和決策規(guī)劃，讓管理工作更加標(biāo)準(zhǔn)和精細(xì)。智能電網(wǎng)具有智能判斷能力，還有較強的自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力，是一種智能化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以采用分布式管理方式，將不同的能源集中入網(wǎng)，實時監(jiān)測用電情況，采用最優(yōu)的輸配電方案，合理配置電能和充分利用電能，提高電能利用率，減少損耗[3]。

智能電網(wǎng)可以從三個方面運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，一是數(shù)據(jù)采集，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開展新型業(yè)務(wù)，如實時雙向用電信息采集，或者利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)測輸電線路，預(yù)防故障。二是數(shù)據(jù)傳輸，用網(wǎng)內(nèi)節(jié)點協(xié)作的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在物理層運用接入技術(shù)，在MAC層運用多種技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)節(jié)點協(xié)作完成數(shù)據(jù)傳輸，可以采用路由尋址方法、擁塞避免技術(shù)等。三是數(shù)據(jù)處理，物聯(lián)網(wǎng)具有強大的信息處理能力和數(shù)據(jù)計算能力，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠支持網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)融合處理，將融合處理后的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)接脩舳恕?/p>

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電氣火災(zāi)系統(tǒng)中的應(yīng)用

4.1 電氣火災(zāi)檢測

電氣火災(zāi)系統(tǒng)需要具備實時預(yù)警功能，及時向管理人員預(yù)警，根據(jù)用電情況評估風(fēng)險等級，以此來預(yù)防火災(zāi)事故，重點預(yù)防電氣火災(zāi)。電氣火災(zāi)系統(tǒng)充分應(yīng)用了電氣火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)，為進(jìn)一步提高監(jiān)控質(zhì)量，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)中，構(gòu)建一個智能化的運維管控系統(tǒng)。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用中，構(gòu)建B/S結(jié)構(gòu)網(wǎng)站，同時針對移動客戶端進(jìn)行設(shè)計，管理人員和用戶可以在移動客戶端上通過Internet訪問系統(tǒng)，根據(jù)自身的權(quán)限查看對應(yīng)的信息[4]。

4.2 電氣火災(zāi)系統(tǒng)

電氣火災(zāi)系統(tǒng)可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測，掌握電流、電壓、溫度等情況，設(shè)定一個安全范圍，如果參數(shù)超出限定范圍，可以通過短信提醒、微信提醒、電話提醒等方式通知用戶。電氣火災(zāi)系統(tǒng)可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集數(shù)據(jù)并對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲，為保證數(shù)據(jù)的安全，對數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，建立數(shù)據(jù)恢復(fù)機(jī)制，恢復(fù)誤刪的數(shù)據(jù)。電氣火災(zāi)系統(tǒng)主要為模塊化結(jié)構(gòu)，具有較強的兼容性，采用低耦合的設(shè)計方法和分層架構(gòu)的形式。如果第三方系統(tǒng)想要接入，可以通過軟硬件接口接入電氣火災(zāi)系統(tǒng)，要想對電氣設(shè)備進(jìn)行集成處理，可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換。

5 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑電氣節(jié)能中的應(yīng)用

5.1 抄表系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)能夠記錄各個設(shè)備的用電量，抄表方式比較便捷，能夠自動存儲用電數(shù)據(jù)，還能根據(jù)負(fù)載率等信息分析變壓器的狀態(tài)，分析無功補償設(shè)備的情況。管理人員可以統(tǒng)計用戶的用電量，對每年、每月、每周、每日的用電變化情況進(jìn)行分析，制定科學(xué)的節(jié)能計劃，合理利用電能，確保設(shè)備始終處于最佳的狀態(tài)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

5.2 新風(fēng)控制系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)智能新風(fēng)系統(tǒng)可以對空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，了解各個房間的空氣質(zhì)量，以此來調(diào)整新風(fēng)系統(tǒng)的運行模式。該系統(tǒng)一般會保持低能耗模式，確保空氣流動，如果空氣質(zhì)量低于限定值，就要加大功率，通過新風(fēng)交換的方式輸送新鮮空氣，為了進(jìn)一步降低能耗，可以使用雙向換氣式新風(fēng)系統(tǒng)，在新風(fēng)交換的過程中，運用高導(dǎo)熱效率材料，對空氣的熱量進(jìn)行控制，以此來降低空調(diào)的能耗。

5.3 環(huán)境監(jiān)測和能源管理

物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)測室內(nèi)空間的溫度、濕度、照度、空氣質(zhì)量，將建筑內(nèi)部環(huán)境參數(shù)發(fā)送到相應(yīng)的系統(tǒng)中，以此來調(diào)節(jié)各個設(shè)備的運行參數(shù)，讓室內(nèi)環(huán)境更加舒適。中央空調(diào)控制子系統(tǒng)能夠根據(jù)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行控制，例如，當(dāng)溫度超過26℃，會自動進(jìn)入制冷模式。家庭能源管理子系統(tǒng)包含三個部分，一是用電負(fù)載，包括可調(diào)度負(fù)載，如洗衣機(jī)等家用電器，還包括不可調(diào)度負(fù)載，如冰箱和計算機(jī)。另外兩個部分主要是分布式電源和儲能設(shè)備，可以根據(jù)各個設(shè)備的用電需求進(jìn)行調(diào)控，通過統(tǒng)一調(diào)控降低能耗和系統(tǒng)備用裝機(jī)容量，提高家庭用電效率[5]。

5.4 消防系統(tǒng)和安防系統(tǒng)

很多建筑的消防系統(tǒng)比較落后，安裝成本高且擴(kuò)展性較差，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中，能夠及時準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)火情，及時發(fā)出警報，利用物聯(lián)網(wǎng)將火情信息傳遞出去。傳統(tǒng)的安防系統(tǒng)無法進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，布線復(fù)雜、可靠性較低，運用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)后，可對出入人員和車輛進(jìn)行識別，利用局域網(wǎng)進(jìn)行連接，如果識別到異常情況，即時發(fā)送報警信息給自動報警系統(tǒng)，用戶和管理人員可以在移動設(shè)備上進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，了解報警信息。

5.5 照明系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)

如今，大部分建筑使用LED節(jié)能燈，將光照度采集器安裝到各個空間，物聯(lián)網(wǎng)傳輸系統(tǒng)將房間的光照度和人流等信息傳輸給照明控制系統(tǒng)，對燈具進(jìn)行控制，根據(jù)實際需求調(diào)節(jié)燈具的亮度。光伏發(fā)電系統(tǒng)充分利用了新能源，如果用電量較低，可以存儲電能，還可以將多余的電能并入電網(wǎng)，在用電高峰期，利用儲存的電能進(jìn)行供電，避免用電量波動幅度過大。

6 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合應(yīng)用促進(jìn)了電氣工程行業(yè)的發(fā)展，在電氣工程行業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要被用在設(shè)備檢測中，通過感應(yīng)裝置采集電氣設(shè)備運行參數(shù)，管理人員可以根據(jù)參數(shù)信息了解設(shè)備的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障并對故障部位進(jìn)行維修，對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，保證系統(tǒng)和設(shè)備運行的安全性與穩(wěn)定性?！?/p>