塑料光纖在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

鈕 彬

（國(guó)網(wǎng)六安供電公司，安徽 六安 237006）

0 引 言

如今，我國(guó)已經(jīng)建成了先進(jìn)的電力專(zhuān)用通信網(wǎng)絡(luò)，形成了以光纖通信為主，微波、載波和衛(wèi)星通信等方式并存的通信格局。敷設(shè)電力光纖入戶，建立電力行業(yè)與用戶之間的交互功能，通過(guò)對(duì)家用電器設(shè)備的信息采集和控制實(shí)現(xiàn)泛在物聯(lián)，為廣大用電戶提供智能用電服務(wù)。其中，塑料光纖憑借自身優(yōu)勢(shì)成為光纖入戶的重要載體。

1 塑料光纖的優(yōu)勢(shì)

塑料光纖的纖芯與包層由新型材料組成。該材料為透明導(dǎo)光高分子聚合物，組成塑料光纖后形成了圓柱形的線性導(dǎo)光纖維。探究塑料光纖的特點(diǎn)與應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，具體如下：（1）塑料光纖性價(jià)比高，安裝成本與維護(hù)成本低，安裝方便，工作人員可以用剪刀剪切，不需要熔接處理；（2）塑料光纖的重量較輕，韌性好，耐壓高，有著較好的可靠性；（3）塑料光纖屬于冷光源、無(wú)紫外線，不會(huì)加速貴重物品的老化；（4）塑料光纖具有良好的耦合性和導(dǎo)光能力，可光電分離，用于易燃易爆場(chǎng)合，安全可靠；（5）使用塑料光纖不會(huì)有電磁波輻射困擾，居民不會(huì)受到電噪聲影響，且塑料光纖有著較強(qiáng)的抗干擾能力和保密性，使用起來(lái)十分安全；（6）應(yīng)用塑料光纖后大范圍節(jié)省了銅線資源，節(jié)能又環(huán)保；（7）用于光纖顯示，具有光損小、亮度高、色度飽滿、圖像清晰、耗電低、易回收以及使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)[1]。

2 塑料光纖在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

塑料光纖技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程，并在以下內(nèi)容中得到體現(xiàn)。（1）應(yīng)用塑料光纖實(shí)現(xiàn)用電信息采集。應(yīng)用光纖復(fù)合電纜和無(wú)源光通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)塑料光纖到戶、光纖到表。人們?cè)谠圏c(diǎn)小區(qū)內(nèi)安裝智能光纖表與信息采集設(shè)備，能夠建立智能用電信息采集系統(tǒng)。（2）應(yīng)用塑料光纖通信實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與客戶雙向互動(dòng)。在各個(gè)智能用電小區(qū)內(nèi)，憑借塑料光纖的優(yōu)勢(shì)建立自助用電服務(wù)重點(diǎn)和智能交互終端，可以有效實(shí)現(xiàn)住戶的用電信息交互。用戶可以通過(guò)該系統(tǒng)完成繳費(fèi)，并根據(jù)系統(tǒng)提示了解當(dāng)前的最新電價(jià)消息，拉近了用戶與電力企業(yè)的聯(lián)系。（3）應(yīng)用塑料光纖實(shí)現(xiàn)“三網(wǎng)融合”。智能小區(qū)或者建筑物中，應(yīng)用塑料光纖復(fù)合電纜與通信網(wǎng)路設(shè)備，真正意義上實(shí)現(xiàn)了“三網(wǎng)融合”服務(wù)。（4）應(yīng)用塑料光纖實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)充電管控。智能用電小區(qū)與建筑物中會(huì)有電動(dòng)汽車(chē)充電樁、充電管理系統(tǒng)等裝置，充電樁中包含智能電能表、費(fèi)率以及智能監(jiān)控裝置等，可通過(guò)塑料光纖實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)車(chē)充電的有效管控。（5）應(yīng)用塑料光纖實(shí)現(xiàn)分布式電源管控。智能用電小區(qū)與建筑中會(huì)有分布式電源和儲(chǔ)能設(shè)備，同時(shí)配備了分布式電源監(jiān)控終端與智能電能表，通過(guò)智能管理系統(tǒng)可對(duì)這些設(shè)備展開(kāi)管理[2]。

3 塑料光纖在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢(shì)

3.1 智能光纖通信

塑料光纖是由高透明聚合物如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯作為芯層材料，PMMA、氟塑料等作為皮層材料的一類(lèi)光纖。不同的材料具有不同的光衰減性能和溫度應(yīng)用范圍。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)指的是在互聯(lián)網(wǎng)信息背景下，充分應(yīng)用移動(dòng)互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)和先進(jìn)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)萬(wàn)物互聯(lián)、人機(jī)交互，達(dá)到狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活的目標(biāo)。其中，關(guān)鍵之一在于電力通信終端接入網(wǎng)的建設(shè)，而在接入網(wǎng)側(cè)布放塑料光纖，可以快速實(shí)現(xiàn)光纖入戶，并成功替代過(guò)去的銅線達(dá)到“光進(jìn)銅退”，同時(shí)通過(guò)將家中的電視、電話、冰箱、空調(diào)以及熱水器等家用電器連接共同形成家庭智能控制網(wǎng)絡(luò)。此外，塑料光纖能夠?qū)⒔ㄖ飪?nèi)各種電器終端和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端相連接，形成完整的智能網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，使數(shù)據(jù)得到高效傳輸，并達(dá)到遠(yuǎn)程辦公的目的。

3.2 電力光纖入戶

塑料光纖能夠在100 m內(nèi)進(jìn)行短距離傳輸，彰顯其良好的性能。塑料光纖有著傳輸速度快、重量輕、帶寬高、抗干擾能力強(qiáng)以及韌性高的特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的石英光纖和銅線相比，智能電網(wǎng)通信背景下，塑料光纖的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更加顯著。隨著“光進(jìn)銅退”趨勢(shì)的深入，全光纖傳輸將成為智能電網(wǎng)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，而塑料光纖則將在其中發(fā)揮巨大潛力。如果是遠(yuǎn)距離傳輸，石英光纖的衰減較小，但是石英光纖材料易破碎且無(wú)法小角度彎折，布線時(shí)比較困難，鋪設(shè)時(shí)需要專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行。相比之下，塑料光纖有效解決了這些問(wèn)題。塑料光纖直徑可以達(dá)到石英光纖的50倍，安裝成本卻只是石英光纖的1/10，且連接費(fèi)用低，能夠有效降低塑料光纖后期維護(hù)成本。塑料光纖的出現(xiàn)為“三網(wǎng)融合”提供了幫助，使電力光纖成為“三網(wǎng)融合”的載體。

2011年沈陽(yáng)八王寺圣水源小區(qū)成為電力光纖的試點(diǎn)小區(qū)。在智能交互終端操作系統(tǒng)應(yīng)用下，人們可以憑借“智能電網(wǎng)”的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)觸摸9英寸屏幕對(duì)室內(nèi)的電器設(shè)備進(jìn)行操控。空調(diào)打開(kāi)的同時(shí)，廚房的電飯煲、音響設(shè)備和熱水器可以同時(shí)打開(kāi)。此外，智能電網(wǎng)還給人們帶來(lái)了就醫(yī)和點(diǎn)餐服務(wù)。一旦家中有外人非法進(jìn)入或者煤氣泄漏，室內(nèi)塑料光纖連接下的安防系統(tǒng)會(huì)與物業(yè)管理系統(tǒng)取得聯(lián)系，并向物業(yè)管理系統(tǒng)發(fā)送報(bào)警信息，通過(guò)APP或者短信告知業(yè)主。電力光纖入戶的投入不大，但是能夠?yàn)樽艚档?0%左右的能源消耗。隨后，全國(guó)各地開(kāi)始建設(shè)塑料光纖應(yīng)用下的智能小區(qū)[3]。

3.3 智能家居

隨著光纖到戶的深入，智能家居被人們普遍認(rèn)可。智能用電小區(qū)樓宇或樣板房中，人們安裝了智能插座、智能家電和交互終端設(shè)備，推動(dòng)了智能家居的發(fā)展。該舉措也可以滿足國(guó)家建設(shè)部的高配規(guī)定要求。光纖到戶是我國(guó)智能電網(wǎng)與用戶展開(kāi)互動(dòng)的關(guān)鍵性技術(shù)與通信的路徑。塑料光纖在智能家居中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了智能用電與用戶的交互、信息采集、智能家居電器設(shè)備與能效管理，還為我國(guó)電力能源的節(jié)能減排提供了可靠的技術(shù)保障。

為了實(shí)現(xiàn)電力信息的實(shí)時(shí)交互功能，用戶端終端設(shè)備通信要擁有足夠的帶寬，而將光纖延伸到住戶可以為智能家居提供信息高速傳輸渠道。電力光纖導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)接入能力可以達(dá)到32 Mb/s。在實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展需求的基礎(chǔ)上，電力行業(yè)還可以應(yīng)用剩余的帶寬進(jìn)行“三網(wǎng)融合”建設(shè)，推動(dòng)公共網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的發(fā)展，讓互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)和廣播電視傳媒行業(yè)進(jìn)入智能家居，在塑料光纖的應(yīng)用下共同為智能小區(qū)住戶提供信息化服務(wù)。

電能表與采集器通信應(yīng)用了RS-485通信協(xié)議，同時(shí)RS-485銅線可以作為其中的傳輸介質(zhì)，在電能表內(nèi)配置塑料光纖接口，充分展示電能表的通信能力、高隔離電壓、防電磁干擾與抗雷擊等優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)塑料光纖技術(shù)下智能小區(qū)電能表數(shù)據(jù)采集的高性能網(wǎng)絡(luò)分布。未來(lái)，塑料光纖通信技術(shù)還會(huì)應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化，加深智能電網(wǎng)的建設(shè)。

4 結(jié) 論

隨著我國(guó)通信技術(shù)的發(fā)展，大帶寬、低時(shí)延與高可靠性等通信指標(biāo)不斷提升，而塑料光纖在智能配、用電場(chǎng)景中相比其他各類(lèi)通信方式中優(yōu)勢(shì)明顯。通過(guò)布放塑料光纖，能夠?qū)崿F(xiàn)各類(lèi)電網(wǎng)終端側(cè)信息在線監(jiān)測(cè)，滿足各類(lèi)系統(tǒng)對(duì)通信通道大帶寬、低時(shí)延與高可靠性的要求，有力推動(dòng)了智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)。