泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)探討

周麗芳，孫呂祎，吳旻哲

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司技能培訓中心，江蘇 蘇州 215004）

0 引 言

多種能源廣泛應用在電力領(lǐng)域，國家電網(wǎng)有限公司提出了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電網(wǎng)方面的合理運用，解決電網(wǎng)管理中存在的問題，以推動電力行業(yè)的發(fā)展。

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基本介紹

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在人們的生活和工作中發(fā)揮著巨大的作用，各個國家以及行業(yè)對此都非常關(guān)注。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國電網(wǎng)方面的運用均取得了良好的效果，推動了我國電網(wǎng)行業(yè)的成功轉(zhuǎn)型和發(fā)展。2018年2月，國家電網(wǎng)公司在一個重要會議上提出關(guān)于打造全業(yè)務(wù)泛在電力互聯(lián)網(wǎng)，建立一個智能化企業(yè)，盡可能地提升企業(yè)競爭力，使其能夠引領(lǐng)世界能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。到目前為止，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)在我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛應用[1]。

1.1 物聯(lián)網(wǎng)介紹

物聯(lián)網(wǎng)這個詞最早出現(xiàn)于英國的特洛伊咖啡壺事件。自事情發(fā)生起的5年內(nèi)，比爾·蓋茨在他的書中再次提出了這個詞，并對于這個內(nèi)容進行一些構(gòu)思，在他的這些想法中，有一部分在當前的時代已經(jīng)實現(xiàn)了，例如出現(xiàn)了一些數(shù)字產(chǎn)品、電子設(shè)備以及智能化產(chǎn)品。從那以后，物聯(lián)網(wǎng)這個名詞從一個模糊的想法逐漸變成了具體化的概念，并且被人們逐漸運用到現(xiàn)實生活中。在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中，有一位英國工程師提出要將物聯(lián)網(wǎng)和因特網(wǎng)連接起來，這樣就能讓全世界范圍內(nèi)的事物都聯(lián)系起來。最后，由國際電信聯(lián)盟對物聯(lián)網(wǎng)下了最終的定義，物聯(lián)網(wǎng)就是讓每一個目標都能夠通過網(wǎng)絡(luò)順利連接起來，不僅局限于人與人之間，人和物以及物和物之間都能夠順利地進行信息的獲取，使得人與人之間能夠更加方便地進行溝通和交流[2]。

1.2 電力行業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)的基本內(nèi)容

因為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對于人們的生產(chǎn)生活有著極其重要的作用，為了能夠使得自己國家的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅速發(fā)展并產(chǎn)生巨大的作用，各個國家都在不斷地推動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的改革和創(chuàng)新，因此物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展。電力系統(tǒng)是目前復雜程度最高，最龐大的系統(tǒng)之一，隨著人們生活水平的不斷提高，對于電力系統(tǒng)的要求也在不斷提高，因此需提升物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的水平，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用到電力系統(tǒng)中，保證電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)成為了當前社會發(fā)展的趨勢。

1.2.1 電力物聯(lián)網(wǎng)介紹

物聯(lián)網(wǎng)就像是一個系統(tǒng)，它能夠成功實現(xiàn)對基礎(chǔ)電網(wǎng)、相關(guān)人員以及四周環(huán)境的良好感知，更利于對電力系統(tǒng)進行管控。它就像是個具有實際形態(tài)的網(wǎng)，將人和物都放置在不同的位置上，通過物聯(lián)網(wǎng)將人和物聯(lián)系在一起，實體之間可以進行互動和協(xié)作，讓物體之間能夠更加緊密地聯(lián)系在一起，更好地控制和管理電網(wǎng)系統(tǒng)[3]。

1.2.2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)介紹

國家電網(wǎng)有限公司給電力物聯(lián)網(wǎng)下了一個簡單的定義，要保證無論在何時、何地以及任何人之間都可以進行相互交流。而對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的理解就是讓電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)能夠成功進行物質(zhì)之間相互聯(lián)系與人機交互。另外，它具有較高的感知能力和交互能力，在通過物聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)作用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，給整個行業(yè)帶來更高的價值。

2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的特征

物聯(lián)網(wǎng)具有多個方面的優(yōu)點，它不僅有較為敏感的感知能力，智能化以及較強的傳遞信息功能，而且可以跟其他相關(guān)的先進技術(shù)進行融合，推動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展。

2.1 信息的感知能力較強，能夠?qū)崿F(xiàn)快速組網(wǎng)

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的傳感器能夠以最快的速度感知電力系統(tǒng)的功能狀況。隨著國家無線技術(shù)的發(fā)展和普及，在無線技術(shù)的支持下，物聯(lián)網(wǎng)與無線網(wǎng)絡(luò)良好結(jié)合，能夠更容易實現(xiàn)其功能，盡可能地發(fā)揮出最大的效用[4]。

2.2 信息的處理能力強，能提供多種通信方式

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)可以滿足電力系統(tǒng)對相關(guān)運作信息快速及時查找的需求，并且能夠保證得到的信息及時、準確。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在利用傳感器傳遞相關(guān)信息時，能夠簡單地檢查和篩查之前得到的信息，盡可能減少一些垃圾信息和無用信息，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)過多而導致的信息通道堵塞的情況。篩選過后，將信息進行一定的壓縮，之后再發(fā)送到相應的網(wǎng)關(guān)處，再次進行信息的處理和收集，最后傳輸?shù)接脩舻氖种?。因為傳感器和通信設(shè)備會通過一種特殊的方式進行通信交流，會給數(shù)據(jù)的傳輸提供多個通道選擇，這樣就使得通信方式較多，能夠滿足多種需求。

2.3 拓展性較高，智能化較高

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中較為基礎(chǔ)的一項功能就是對數(shù)據(jù)信息進行收集和傳遞，這對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來說有著極其重要的意義。例如，在整個電力行業(yè)中遠程抄表技術(shù)就是利用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中對數(shù)據(jù)信息進行相關(guān)收集與傳遞的功能，這項功能的使用給相關(guān)工作人員帶去了極大的便利。工作人員能夠很快地依照不同應用的需要來進行相應數(shù)據(jù)和信息的傳輸，可以遠程監(jiān)控和管理電網(wǎng)數(shù)據(jù)的改變，在第一時間將信息傳送到用戶手中，無論是視頻傳感器還是聲音傳感器都可以及時地獲取到與電網(wǎng)相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息。而其他種類的傳感器，如溫濕度傳感器和壓力傳感器能夠在第一時間獲得有關(guān)天氣的相關(guān)信息，以此來判斷是否會有惡劣天氣的出現(xiàn)，及時做好預防工作，盡可能地減少惡劣天氣對電網(wǎng)造成的損害和影響[5]。

2.4 不同級別的訪問能力有限，對安全性要求較高

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是專門在電力行業(yè)運用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它有自己固定的使用范圍。因為電力系統(tǒng)是否能夠正常的運行對于人們的日常生活有著極大的影響，要求泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在運行過程中一定要具有較高的安全性，必須要保證相關(guān)的信息不會被泄露。從原則上來講，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的大部分信息都要在系統(tǒng)內(nèi)部進行傳遞，不能夠與外界聯(lián)系，因此一般情況下依賴的通信網(wǎng)絡(luò)都是電力行業(yè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)，只有在緊急情況下才會啟用備用的臨時公共通信網(wǎng)絡(luò)。電力物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)應用的針對性和相關(guān)承載平臺的通用性要用一個中間的介質(zhì)進行適配，對相關(guān)的數(shù)據(jù)進行過濾、挖掘以及其他的相關(guān)智能處理。另外，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)還需要有一個嚴格的管理操作系統(tǒng)，對于不同級別的管理人員需要有不同的管理權(quán)限，不同級別的人員只能夠在自己相對應的級別權(quán)限進行操作，而不同級別的使用者也要有不同的服務(wù)權(quán)限，并要有明確且嚴格的管理制度。

3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中運用的重要技術(shù)

3.1 新型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的設(shè)計與研究

建立泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的中最為關(guān)鍵的一步就是要成功地實現(xiàn)信息感知，想要實現(xiàn)這個目標就要把不同類型的傳感器放置到要感知的環(huán)境中，但是這樣做的問題就是整個電力系統(tǒng)的規(guī)模較為龐大，整體的結(jié)構(gòu)比較復雜，對于傳感器的需求量較大，給整個泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)帶去了極大的問題。因此，要實現(xiàn)傳感設(shè)備盡可能地簡單化并將成本和耗能降到最低，還要利用無線技術(shù)，減少在周圍環(huán)境布線的需要，最大限度地降低整個設(shè)備的建造難度和成本，這樣才有可能實現(xiàn)大規(guī)模泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建立。另外，由于一些傳感器需要直接安裝到電力設(shè)備內(nèi)部，因此需要盡可能地減小設(shè)備體積，并重視電磁兼容技術(shù)的應用。從當前情況看來，我國新型傳感器的設(shè)計以及發(fā)明能夠給泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供很好的參考價值。

根據(jù)實際情況來說，物聯(lián)網(wǎng)的應用應該是建立在具體的目標和任務(wù)上的，它需要根據(jù)用戶的特定需求來進行工作，安裝合適的傳感器來進行相關(guān)信息的收集。當物聯(lián)網(wǎng)運用到電力系統(tǒng)中時，要依照具體的需求來設(shè)計一些有著特殊的傳感器。比如說，目前已經(jīng)應用到住戶家中的智能家居，利用這些智能家居專用傳感器能夠?qū)Ψ课輧?nèi)所進行的一切活動進行相關(guān)監(jiān)控，最大程度減少房屋的損害。當屋內(nèi)出現(xiàn)大量煙霧時，煙霧傳感器接收到相關(guān)信號，然后向住戶發(fā)出警報聲并采取相關(guān)的措施，盡可能地減少對房屋的損害。

但是這也存在著很大的問題，由于周圍環(huán)境復雜多變和傳感器的電池更換麻煩，所以也應該對傳感器的電源管理技術(shù)進行相關(guān)研究，盡可能地延長傳感器電池的效用，降低傳感器的能耗。為了能夠更好地解決這個問題，相關(guān)工作人員已經(jīng)提出了一些方案并進行研究，相信在不遠的未來這些方案將會被應用在傳感器的電源管理中，使之真正能夠在不同環(huán)境和不同條件下全方位進行感知，并將得到的信息及時準確的傳輸?shù)接脩羰种?，這樣才能夠發(fā)揮出傳感器最大的效用，為人們的生活提供更多的便利。

3.2 網(wǎng)絡(luò)安全與可靠性技術(shù)的研究

電力系統(tǒng)能否正常的運作與我國的民生有著極為緊密的關(guān)系，因此泛在電力物聯(lián)網(wǎng)必須有著極嚴格的安全系統(tǒng)，一定要保證其中的信息以及隱私不會被泄露。但是由于整個泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的復雜性以及人員和技術(shù)的不斷改變，就使得整個管理工作較為困難。這就需要相關(guān)的工作人員分析討論其存在的問題，然后找出解決的辦法，這樣才能夠減少設(shè)備受到攻擊時所造成的損失以及信息泄露所帶來的不良后果。

4 結(jié) 論

從目前的發(fā)展情況來看，我國能源消耗量越來越多，各種能源層出不窮，給我國電網(wǎng)管理增添了許多的困難。由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷推廣和發(fā)展，許多電力行業(yè)開始將物聯(lián)網(wǎng)與電網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)聯(lián)系起來，推動國家電網(wǎng)的不斷發(fā)展。但是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所包含的方面較多，要想能夠?qū)⑦@方面的技術(shù)完全的掌握，需要一個極長的時間去積累?？偟膩碚f，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)給電力行業(yè)的發(fā)展帶來了極大的發(fā)展動力和空間，既是機遇也是挑戰(zhàn)，希望相關(guān)的行業(yè)能夠把握住機會，推動電力行業(yè)的不斷發(fā)展，從而推動我國經(jīng)濟的發(fā)展。