物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在電力系統(tǒng)通信中的應(yīng)用分析

叢 鵬，程曉巖，劉曉明

（1.國(guó)網(wǎng)西藏電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，西藏 拉薩 850000；2.國(guó)網(wǎng)西藏電力有限公司電力科學(xué)研究院，西藏 拉薩 850000）

0 引 言

從定義上講，物聯(lián)網(wǎng)通常是指將一切物品通過(guò)射頻識(shí)別等高科技信息傳感設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)有效銜接，全面實(shí)現(xiàn)智能化管理以及識(shí)別的一種高科技技術(shù)。毫無(wú)疑問(wèn)，物聯(lián)網(wǎng)概念的橫空出世，徹底將之前的傳統(tǒng)思維統(tǒng)統(tǒng)打破[1]。

1 現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)組成架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的組成架構(gòu)

眾所周知，現(xiàn)階段的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)主要構(gòu)成部分為：用戶層、承載網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用控制層、接入層等。其中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)一同構(gòu)建了承載網(wǎng)絡(luò)。具體地，用戶層所主要包含的設(shè)備為計(jì)算機(jī)、手機(jī)、客戶端等，其主體就是為使用者提供的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用界面各種接口。就應(yīng)用控制層而言，這部分主體內(nèi)容通常是由應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器所組成，應(yīng)用控制層可以起到搜集、分析、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)等作用，并且同時(shí)全面實(shí)現(xiàn)用戶層的適配和實(shí)踐等相關(guān)觸發(fā)工作。承載網(wǎng)絡(luò)的另一種稱謂又叫做通信網(wǎng)絡(luò)，其主要承擔(dān)著物聯(lián)網(wǎng)接入層以及應(yīng)用控制層的各項(xiàng)信息通信任務(wù)。接入層與末梢節(jié)點(diǎn)兩者一并構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)的信息搜集和信息控制系統(tǒng)，接入層主要起到借助末梢節(jié)點(diǎn)提供的信息來(lái)搜集信息以及控制組網(wǎng)的重要作用，并能夠通過(guò)末梢節(jié)點(diǎn)進(jìn)行向下轉(zhuǎn)發(fā)或者傳送各類信息。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵核心

據(jù)調(diào)研，國(guó)際電聯(lián)報(bào)告中明確標(biāo)注了關(guān)于現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)4 項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，分別為對(duì)事物進(jìn)行標(biāo)識(shí)的RFID 射頻識(shí)別技術(shù)、對(duì)事物進(jìn)行感知的傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、對(duì)事物進(jìn)行思考的智能技術(shù)以及對(duì)事物進(jìn)行微縮的納米技術(shù)。具體地，REID 射頻識(shí)別技術(shù)可以借助射頻信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別以及搜集信息等各項(xiàng)工作，其優(yōu)點(diǎn)是在任何惡劣環(huán)境下都能夠進(jìn)行非接觸式的各項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別工作。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)從技術(shù)層面來(lái)講，是一項(xiàng)涵蓋搜集信息、處理信息以及傳送信息一體化的先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，其最大優(yōu)勢(shì)為功耗較低且便于移動(dòng)和鋪設(shè)。傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要內(nèi)容核心為對(duì)各類測(cè)試技術(shù)（網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)）進(jìn)行系統(tǒng)研究，這一技術(shù)正在進(jìn)行自我檢測(cè)以及自我控制等方面的不斷升級(jí)，變得更加可靠安全。智能技術(shù)有效的賦予物體相應(yīng)智能性，并且能夠充分對(duì)物體各種現(xiàn)狀進(jìn)行綜合分析，第一時(shí)間做出反應(yīng)，落實(shí)相關(guān)處理工作。納米技術(shù)的主要涵蓋納米體系物理學(xué)、納米材料學(xué)、納米化學(xué)、納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米加r 學(xué)、納米力學(xué)七大學(xué)科，這七大學(xué)科在現(xiàn)階段可以總體歸納為納米材料、納米尺度的表征和檢測(cè)以及納米器件這三大科研領(lǐng)域[2]。

2 現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)通信的三大應(yīng)用

客觀而言，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最顯著特點(diǎn)以及電力系統(tǒng)通信的最顯著特點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)通信領(lǐng)域主要有如下三大方面的應(yīng)用策略。

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可應(yīng)用于應(yīng)急通信領(lǐng)域

電力系統(tǒng)通信領(lǐng)域中，應(yīng)急通信發(fā)生的地點(diǎn)和時(shí)間往往不確定，這也在客觀上直接導(dǎo)致相關(guān)工作人員無(wú)法準(zhǔn)確鎖定指揮中心以及事故具體地點(diǎn)，這就需要專業(yè)搶修人員在抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，全面排查現(xiàn)場(chǎng)事故狀況，并且通過(guò)電話、視頻等傳輸方式盡快向應(yīng)急指揮中心以及調(diào)度中心匯報(bào)現(xiàn)場(chǎng)情況。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠有效解決這一難題。這一先進(jìn)的技術(shù)可以使應(yīng)急指揮中心以及調(diào)度中心通過(guò)對(duì)電網(wǎng)工作狀態(tài)有關(guān)信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的全方位智能監(jiān)測(cè)，第一時(shí)間為調(diào)度中心日常各項(xiàng)管理以及應(yīng)急指揮提供最準(zhǔn)確、最及時(shí)的數(shù)據(jù)信息。一旦發(fā)生各類應(yīng)急情況和突發(fā)事件，相關(guān)工作人員就可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)準(zhǔn)確將事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行定位，詳細(xì)徹底的了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及相關(guān)部件損壞程度以及損壞情況，便于在最短時(shí)間內(nèi)調(diào)撥合適的設(shè)備進(jìn)行更換工作。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可應(yīng)用于配網(wǎng)通信領(lǐng)域

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)階段可以全面應(yīng)用于配網(wǎng)通信各項(xiàng)工作中。配網(wǎng)相對(duì)于當(dāng)前所使用的高壓輸變電網(wǎng)，特別是10 kV 及以下電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，具有電壓等級(jí)較多、配電設(shè)備數(shù)量較多、電壓等級(jí)較多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)。現(xiàn)階段，根據(jù)配網(wǎng)自動(dòng)化的層次需求，配網(wǎng)通信可以劃分為區(qū)調(diào)分站層、配網(wǎng)主站層、通信子站層三層，具體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 配網(wǎng)通信結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)配網(wǎng)通信的主體特征，現(xiàn)階段的配電網(wǎng)通信暫時(shí)無(wú)法用采用單一通信方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要采用的方式為光纖通信方式、載波通信方式、無(wú)線寬帶技術(shù)以及租用無(wú)線公眾網(wǎng)通信方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。毫無(wú)疑問(wèn)，物聯(lián)網(wǎng)的全面應(yīng)用能夠有效解決配電主站和配電終端間的各種通信問(wèn)題，能夠通過(guò)把配電網(wǎng)的現(xiàn)有一切設(shè)備和相關(guān)部件全部與物聯(lián)網(wǎng)相連，較為輕松快捷的完成配網(wǎng)通信的相關(guān)工作任務(wù)；同時(shí)，還能夠全面實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化的遙控、遙信、遙測(cè)各項(xiàng)信息。當(dāng)前階段所采用的載波、GPRS 等常見(jiàn)通信技術(shù)因帶寬有限只能夠?qū)崿F(xiàn)“兩遙”（遙測(cè)、遙信）信息。相對(duì)而言，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則能夠充分解決配電終端數(shù)量較多、變動(dòng)較頻繁等各類問(wèn)題。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可應(yīng)用于智能電網(wǎng)領(lǐng)域

智能電網(wǎng)堪稱是一個(gè)技術(shù)水平先進(jìn)且可靠、安全、高效的現(xiàn)代化電網(wǎng)。在這項(xiàng)工作中，各電壓等級(jí)的電網(wǎng)能夠達(dá)到協(xié)調(diào)性發(fā)展，科技含量十足的通信、信息、控制以及傳感測(cè)量等技術(shù)能夠與電網(wǎng)進(jìn)行有機(jī)的融合，電網(wǎng)系統(tǒng)能夠全面安全運(yùn)行，滿足“低碳社會(huì)”發(fā)展的全面需求。具體的智能網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架如圖2 所示。

圖2 智能網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架圖

現(xiàn)階段，優(yōu)質(zhì)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以為智能電網(wǎng)提供優(yōu)質(zhì)的通信技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、控制技術(shù)支持，還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、電網(wǎng)負(fù)荷節(jié)能控制、電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)在線全面監(jiān)測(cè)、電網(wǎng)事故定位跟蹤等[3]。電網(wǎng)底層的數(shù)據(jù)一般囊括配電房的開(kāi)關(guān)以及電纜溝的各項(xiàng)信息，這類信息在當(dāng)前階段還不能用有效的通信方式進(jìn)行采集和整理，倘若通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行合理化的聯(lián)合，就能夠在第一時(shí)間將各類底層信息進(jìn)行全面采集，促使電網(wǎng)管理各項(xiàng)應(yīng)急工作從事后處理轉(zhuǎn)為事前預(yù)防，全面提升電網(wǎng)管理以及應(yīng)急的總體效率。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)階段還能夠廣泛應(yīng)用于智能交通領(lǐng)域以及工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域，并且在市政管理、環(huán)境治理等涉及社會(huì)服務(wù)的眾多領(lǐng)域起到應(yīng)有的作用。

3 結(jié) 論

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)能夠完全代表下一代信息技術(shù)的總體發(fā)展方向以及發(fā)展趨勢(shì)，雖然現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍處于一個(gè)初期階段，所擁有的技術(shù)缺乏一定完善性，但筆者始終堅(jiān)信，隨著人們的共同努力，物聯(lián)網(wǎng)這項(xiàng)技術(shù)在電力系統(tǒng)通信領(lǐng)域中必將迎來(lái)一個(gè)美好且廣闊的未來(lái)。