面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)架構與應用方案研究

另外，在智能用電中有一支較為重要的應用是電動(dòng)汽車(chē)充電系統，在國家電網(wǎng)的推動(dòng)下正在逐步實(shí)現。電動(dòng)汽車(chē)充電設施的物聯(lián)網(wǎng)應用除了傳統用戶(hù)的電能計量與監測外，還包括對充電站設施的監控、對充電車(chē)輛電池狀態(tài)的監控以及對充電車(chē)輛的調度等。第一，充電站設施的監測包括充電車(chē)位監測、充電狀態(tài)監測、視頻監測、安防監測和煙霧報警等;第二，通過(guò)在電動(dòng)汽車(chē)、動(dòng)力電池、充電設備中設置傳感器和RFID系統，可以實(shí)時(shí)感知電動(dòng)汽車(chē)運行狀態(tài)、動(dòng)力電池使用狀態(tài)等;第三，在電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池中置入RFID標簽，當充電車(chē)輛駛入充電設施時(shí)，充電設施處的RFID閱讀器能夠感知當前電動(dòng)汽車(chē)電池電量剩余情況。充電設施將需要等待充電的車(chē)輛數目和充電設施內的剩余充電車(chē)位，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)上報給調度指揮中心，由調度指揮中心協(xié)調就近的充電設施，同時(shí)將就近充電設施的行使線(xiàn)路提供給等待充電的車(chē)主，避免車(chē)主的長(cháng)時(shí)間等待。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使電動(dòng)汽車(chē)實(shí)現高質(zhì)、快速的充電，是智能電網(wǎng)應用的一個(gè)重要組成部分。

2.3 智能電網(wǎng)互動(dòng)化的物聯(lián)網(wǎng)解決方案

互動(dòng)性作為智能電網(wǎng)的另一個(gè)重要特征，在智能用電環(huán)節上體現得尤為明顯。而感知作為物聯(lián)網(wǎng)的基本特性，除利用多種手段實(shí)現泛在的物體感知外，還必須充分利用互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信的資源實(shí)現人與物、物與物之間無(wú)所不在的連接與互動(dòng)。作為智能電網(wǎng)互動(dòng)性的集中體現，智能用電肩負著(zhù)與用戶(hù)建立密切、負責的交互關(guān)系，實(shí)現供需互動(dòng)的重任。因此，相對于輸電線(xiàn)路、無(wú)人值守變電站和配電網(wǎng)自動(dòng)化系統，面向智能用電的ICT平臺要求區域更廣、業(yè)務(wù)更多的感知與互動(dòng)。這種感知與互動(dòng)的開(kāi)放性和智能電網(wǎng)安全通信的要求是矛盾的，也只有解決了這一矛盾，才能真正找到面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)應用模式。

如本文第2節所述，從解決智能電網(wǎng)ICT平臺的網(wǎng)絡(luò )安全性和開(kāi)放性的矛盾出發(fā)，結合智能用電環(huán)節的應用需求，制定面向智能用電的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。該方案在現有用電信息采集等電力應用平臺的基礎上搭建新型感知互動(dòng)平臺，電網(wǎng)企業(yè)通過(guò)這個(gè)平臺與社會(huì )用戶(hù)進(jìn)行相互的感知與互動(dòng)。

與智能電表數據采集不同的是，智能家居設備的監控需要社會(huì )用戶(hù)的參與。這就需要社會(huì )用戶(hù)既能通過(guò)移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)隨時(shí)隨地地用智能終端訪(fǎng)問(wèn)智能家居設備，又能隨時(shí)隨地地了解電網(wǎng)企業(yè)的分時(shí)電價(jià)水平和自己家庭的電力負荷分布情況，進(jìn)而進(jìn)行精細的用能管理。如圖4所示，方案中將照明裝置、水電氣三表、供暖設施以及相應的智能家居設備通過(guò)星型、樹(shù)形、網(wǎng)狀等多種無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)方式接入網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)將采集到的數據信息通過(guò)3G/ADSL/以太網(wǎng)/xPON等多種通信方式接入互聯(lián)網(wǎng)。電網(wǎng)企業(yè)搭建的智能電網(wǎng)感知互動(dòng)平臺也接在互聯(lián)網(wǎng)上，社會(huì )用戶(hù)可通過(guò)手機等移動(dòng)終端登錄感知互動(dòng)平臺進(jìn)行電價(jià)和家庭用電情況的查詢(xún)、統計等處理。

第三，應用于智能用電系統的物聯(lián)網(wǎng)方案中特別設計了安全網(wǎng)閘以實(shí)現用電信息采集平臺和感知互動(dòng)平臺的信息抽取與推送。安全網(wǎng)閘類(lèi)似于一個(gè)單刀雙向高速電磁開(kāi)關(guān)，并配有高速大容量緩存區，兩個(gè)平臺僅與緩存區進(jìn)行數據交換而不直接相連，可以實(shí)現在兩個(gè)平臺進(jìn)行信息交互的基礎上，電力專(zhuān)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)在任何時(shí)刻的完全隔離，從而有效提高了智能電網(wǎng)的安全性指標。

本方案從電網(wǎng)與用戶(hù)感知互動(dòng)的網(wǎng)絡(luò )開(kāi)放性角度出發(fā)，利用互聯(lián)網(wǎng)搭建與用戶(hù)交互的感知互動(dòng)平臺，可充分調動(dòng)社會(huì )資源，大大提高各大網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商與終端設備廠(chǎng)商積極性，提升普通居民用戶(hù)的節電積極性，從而調動(dòng)起最廣泛的社會(huì )力量參與到全面感知、有效互動(dòng)的面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)建設中來(lái)。通過(guò)搭建智能電網(wǎng)感知互動(dòng)平臺，利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現智能家居控制，不但有利于智能用電理念在廣大居民用戶(hù)中的推廣，而且充分利用了現有的互聯(lián)網(wǎng)資源，有效節約了構建智能配用電一體化平臺的經(jīng)濟成本。更重要的是，在安全網(wǎng)閘的隔離保護下，電網(wǎng)企業(yè)將用戶(hù)用電信息向感知互動(dòng)平臺進(jìn)行智能推送，不但滿(mǎn)足了用戶(hù)實(shí)時(shí)掌握用電信息的需求，實(shí)現普通居民感知電網(wǎng)的愿望，而且也全面樹(shù)立了電網(wǎng)企業(yè)的社會(huì )形象，從而真正達成雙向的感知與互動(dòng)，促進(jìn)了電網(wǎng)建設向著(zhù)透明、開(kāi)放、安全的目標邁進(jìn)。

3 結束語(yǔ)

雖然當前智能電網(wǎng)的概念尚未統一，但是利用先進(jìn)的通信、信息技術(shù)提高電網(wǎng)的智能化程度已經(jīng)成為一種共識。因此，構建通暢、高速、安全、可靠的ICT平臺是電網(wǎng)智能化的根本保障和必然趨勢。本文充分考慮了智能電網(wǎng)的特性需求，提出了構建面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)解決方案，該方案不僅考慮了對現有電力通信網(wǎng)的集成，而且利用物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，在感知終端實(shí)現了對電網(wǎng)信息的全方位采集;在信息傳遞中實(shí)現了多種組網(wǎng)方式的異構融合和協(xié)同工作;在后臺信息處理時(shí)利用多種后臺分析手段實(shí)現對海量數據的合理分類(lèi)、篩選、分析和處理;從而推動(dòng)了自愈、安全、交互、協(xié)調、兼容的智能電網(wǎng)的早日實(shí)現。構建面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)平臺是一項長(cháng)期的工程，需要電網(wǎng)信息化程度的不斷提高和物聯(lián)網(wǎng)標準化工作的不斷推進(jìn)。將物聯(lián)網(wǎng)融入到智能電網(wǎng)ICT平臺的建設中，既要立足眼前現實(shí)，又要兼顧發(fā)展前景;既要滿(mǎn)足近期需求，又要適應未來(lái)發(fā)展。

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