物聯(lián)網(wǎng)技術在智能用電小區(qū)的應用

程 紅

（國網(wǎng)九江供電公司，江西 九江 332000）

0 引言

在國家電網(wǎng)公司全面推進智能電網(wǎng)建設的大背景下，全國各省市都在積極推廣集節(jié)能環(huán)保、新能源利用、遠程互動和智能家電物等聯(lián)網(wǎng)技術于一體的智能用電小區(qū)試點建設，引導市民快速進入智能電網(wǎng)時代。2012年，國網(wǎng)江西省電力公司在九江共青城市中航城果嶺東方小區(qū)開展了智能用電小區(qū)建設試點，用戶規(guī)模共132戶，建設內(nèi)容包含了智能用電小區(qū)光纖通信網(wǎng)絡、互動服務系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)等建設。

1 智能用電小區(qū)光纖通信網(wǎng)絡

智能用電小區(qū)的通信信道，采用光纖復合低壓電纜和無源光網(wǎng)絡通信技術，實現(xiàn)電力光纖到表到戶。根據(jù)小區(qū)功能業(yè)務規(guī)劃及網(wǎng)絡安全設計要求，小區(qū)內(nèi)光纖通信網(wǎng)絡分為內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)，內(nèi)外網(wǎng)之間采用強隔離設備進行物理隔離，網(wǎng)絡結構如圖1所示。

1.1 光纖內(nèi)網(wǎng)通道

光纖內(nèi)網(wǎng)通道接入用電信息采集系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)等內(nèi)網(wǎng)支撐系統(tǒng)，主要為小區(qū)用電信息采集、配電自動化及電動汽車充電樁數(shù)據(jù)采集提供通道。

1.2 光纖外網(wǎng)通道

光纖外網(wǎng)通道接入智能小區(qū)互動服務系統(tǒng)、95598門戶網(wǎng)站、社區(qū)主站等外網(wǎng)支撐系統(tǒng)，主要為小區(qū)用電互動服務、智能交互終端、智能家居業(yè)務和家庭安防提供數(shù)據(jù)通道。

圖1 智能用電小區(qū)光纖通信網(wǎng)絡

2 智能用電小區(qū)互動服務系統(tǒng)

通過構建智能用電小區(qū)互動服務系統(tǒng)，如圖2所示，實現(xiàn)用戶與電網(wǎng)雙向互動服務，實時發(fā)送家庭電器的用電情況，指導用戶科學合理用電，進一步提高能量利用效率，實現(xiàn)“削峰填谷”。

2.1 智能交互終端

智能交互終端是實現(xiàn)家庭智能小區(qū)互動用電服務的關鍵設備，其通過利用先進的信息通信技術，對家庭用電設備如空調(diào)、冰箱、熱水器、燈光、窗簾等，進行統(tǒng)一監(jiān)控與管理，對家庭用電信息數(shù)據(jù)進行采集和分析，指導用戶進行合理用電，調(diào)節(jié)電網(wǎng)峰谷負荷。

智能交互終端對加載了智能控制模塊的空調(diào)、冰箱、熱水器等設備進行互聯(lián)，相關控制指令經(jīng)智能交互終端傳至智能小區(qū)互動服務系統(tǒng)，實現(xiàn)了電器設備通過手機、PAD等多渠道遠程控制。

2.2 智能插座

智能插座可安裝在室內(nèi)的插座上，智能插座與終端之間是通過無線信號進行通信的，并執(zhí)行通斷電功能來控制家電的通斷電。智能插座上可以顯示用電數(shù)據(jù)，也可以在終端顯示詳細的運行數(shù)據(jù)，并生成數(shù)據(jù)曲線，以反映該家電的實際用電情況。

圖2 智能用電小區(qū)互動服務系統(tǒng)

3 智能用電小區(qū)家庭安防系統(tǒng)

在智能家居的組網(wǎng)中應用了物聯(lián)網(wǎng)技術，通過在煙霧探測器、紅外探測器和燃氣泄漏探測器安裝傳感器和無線通信模塊，組建智能用電小區(qū)家庭安防系統(tǒng)，如圖3所示。用戶家庭智能安防設備通過無線方式，將報警信號經(jīng)智能交互終端傳送至社區(qū)主站系統(tǒng)。

3.1 煙霧探測器

在廚房的墻壁上安裝一個煙霧探測器，當室內(nèi)煙霧濃度超過預設定標準，探測器將會主動發(fā)射信號至智能交互終端，終端聯(lián)系社區(qū)主站進行報警。

3.2 紅外探測器

在住戶室內(nèi)墻壁上安裝一個被動紅外探測器實現(xiàn)防盜的目的。當感應到異常情況時，探測器會發(fā)射信號至智能交互終端，終端會發(fā)出報警提示，并將報警信息通過智能交互終端傳到社區(qū)主站。

3.3 燃氣泄露探測器。

在廚房的墻壁上安裝一個燃氣泄露探測器，用于主動探測室內(nèi)燃氣濃度，當探測值高于預設定值時會發(fā)射信號至智能交互終端，終端聯(lián)系社區(qū)主站進行報警。

3.4 無線門磁

安裝在前門上，當有人非法進入大門時，無線門磁發(fā)射信號至智能交互終端，終端會發(fā)出報警提示，并將報警信息通過智能交互終端傳到社區(qū)主站

3.5 緊急求助按鈕

當家中有人突發(fā)疾病或發(fā)生緊急事件時，用戶按下緊急求助按鈕后，按鈕會直接發(fā)射信號到智能交互終端，并通過智能交互終端向社區(qū)監(jiān)控室告警。

圖3 智能用電小區(qū)家庭安防系統(tǒng)

4 智能用電小區(qū)數(shù)據(jù)分析

通過智能交互終端，可實時查詢用戶家庭內(nèi)部的電器設備能耗情況，用戶可根據(jù)采集到的用電數(shù)據(jù)，結合峰谷時間點，科學合理用電，達到“削峰填谷”的目的。本文以共青城中航城果嶺東方小區(qū)樣板房采集的用電數(shù)據(jù)為例，其月數(shù)據(jù)、天數(shù)據(jù)和電器能耗數(shù)據(jù)分別通過柱狀圖、曲線圖和餅圖的方式并行展示，分析用戶用電行為。

4.1 樣板房月數(shù)據(jù)電量柱狀圖

共青城中航城果嶺東方小區(qū)樣板房2014年8月份采集的數(shù)據(jù),如圖4所示采用柱狀圖的方式可直觀展示家庭電器設備當天的能耗量，用戶根據(jù)最終的可視化數(shù)據(jù)，在滿足其自身用電需求上，科學合理用電。

圖4 樣板房月數(shù)據(jù)電量柱狀圖

4.2 樣板房天數(shù)據(jù)電量曲線圖

取樣板房2014年8月20日數(shù)據(jù)為例，如圖5所示，電量變化的區(qū)間主要集中在8:00-17:30時間段。用戶家庭的電器設備用電數(shù)據(jù)通過智能插座，實時上傳至智能交互終端，在終端上顯示詳細的運行數(shù)據(jù)，并生成最終的數(shù)據(jù)曲線。

圖5 樣板房1天數(shù)據(jù)電量曲線圖

4.3 家庭電器設備能耗餅圖

取樣板房2014年8月20日家庭電器能耗數(shù)據(jù)為例，如圖6所示，樣板房能耗主要包含空調(diào)、熱水器、照明和其他，其中空調(diào)用電占比54.13%。通過家庭電器設備的能耗餅圖，了解電器能耗占比情況，能指導用戶更科學用電。

圖6 樣板房家庭電器設備能耗餅圖

5 結束語

利用物聯(lián)網(wǎng)技術在智能用電小區(qū)研究與應用，用戶從被動的服務接受者變?yōu)橹鲃拥膮⑴c者，普通居民可通過智能家居交互終端，實時了解電器的用電情況和當前電價，實現(xiàn)電力公司與用戶的雙向互動，鼓勵用戶科學合理用電，最大限度滿足用戶的用電需求。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能小區(qū)家庭安防系統(tǒng)，實現(xiàn)在智能用電小區(qū)內(nèi)開展物業(yè)、安防等信息定制，向社會公眾展示了新型用能服務理念，使社會各方對智能電網(wǎng)具有真實的感性體驗，為智能用電的建設起到示范作用。