基于物聯網的用戶側智能用電方案探究

魏宏飛，陳 雨，周 鋒

(1.河南工業職業技術學院建筑環境設備工程系,河南省南陽市，473009 2.鄭州信息科技職業學院建筑工程系,河南省鄭州市，450064 3.凱邁（洛陽）環測有限公司，河南省洛陽市，471000)

0 引言

隨著人民生活水平的不斷提高和社會經濟的不斷發展,人們對個性化、多樣化的用電服務需求將急劇增加，智能用電是我國國家電網公司堅強智能電網建設的重要組成部分，它可以實現供需雙方的智能互動，用戶可以獲知各類用電信息。用電企業可以根據采集到的各類用電信息，分析家庭用電負荷，為用戶提供經濟高效的用電方案以及其它的增值業務服務，構建電網與用戶之間電力流、信息流、業務流實時互動的新型供用電關系。目前，物聯網技術是智能電網的支撐技術之一，本文就物聯網技術在用戶側智能用電方便的應用進行了研討。

1 物聯網技術

物聯網集成了傳感器技術、網絡通信技術、人工智能和自動化技術，能夠將感知到的物品與互聯網連接起來,進行信息交換和通訊,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監測和管理的一種智能網絡，被廣泛的應用于智能電網、智能交通、智能家居、工業監測、老人護理、公共安全、政府工作、醫療衛生、環境保護等領域。

物聯網包含感知層、網絡層和應用層三層。感知層負責采集信息和物聯相關的信息；網絡層用于接入和傳輸來自感知層的信息，異構融合廣泛的通信網絡,包括現有的互聯網、通信網、廣電網以及各種接入網和專用網等；應用層用來構建各種服務管理平臺和運行平臺，為用戶提供各類服務，實現物聯網的智能應用。

2 用戶側智能用電

智能用電是通過將用戶端的設備通過傳感器和通信設備聯成完整的用電信息交互網絡，智能地采集各類電信息，實現用電信息的自動采集、負荷管理、用電狀態的監測與分析，提供用電指導和各類增值服務。用戶側智能用電服務系統的邏輯架構分為設備感知層、網絡通信層和業務應用層3層，如圖1所示：

(1)設備感知層是智能用電服務系統的基礎環節，主要應用智能量測控制技術，通過各類量測裝置構成的傳感器網來實現用戶配電開關、用電設備狀態的在線監測和控制。本層的設備主要實現本地設備間的信息傳輸，可采用無線局域網通信(Wi-Fi)、無線局域網安全傳輸通信(WAPI)、Zigbee、電力線載波通信(PLC)以及RS-232/485等多種本地通信方式。互動設備是用戶與電網進行雙向交互的關鍵設備，還可以通過綜合業務網關與本地通信或是與上層設備進行通信。

(2)通信網絡層用來實現上、下層級的數據傳輸，分為電力專網和互聯網2種形式，其中電力專網主要包括230 MHz無線窄帶通信、同步碼分多址(SCDMA)無線寬帶通信以及電力光纖通信。綜合業務網關支持廣泛的通信方式，完成各種方式之間協議轉換和尋址，實現用戶設備的接入和上行通信。

(3)業務應用層主要以設備感知層獲得的海量數據和雙向互動平臺為基礎，提供常規用電服務、智能用電服務和社會增值服務等各種業務應用。

圖1 智能用電服務系統邏輯架構

3 基于物聯網的智能用系統物理架構

圖2為基于物聯網技術的智能用系統物理架構：(1)設備感知層實現各種測量、信息采集和信息匯總功能，設備包括空調、電冰箱、熱水器、電視和電腦等用電設備、公用事業計量裝置水表和燃氣表、智能電表和家庭安全檢測裝置燃氣報警和煙霧報警器以及交互設備。能夠實現自動電表、水表和燃氣表的集抄，用戶還可以通過交互設備及時地與供電企業互動，獲知各類信息和增值服務。本層設備采用多種通信技術混合組網，有RS-485、ZigBee以及三網融合技術，大大提高了系統的可靠性和擴展性。(2)通信網絡層用來連接系統上、下層之間的網絡，其主要設備是支持廣泛通信方式的智能通信機和網絡信道。系統支持GPRS 和有線通信技術等。(3)業務應用層擁有各類應用中心，用戶可以通過各類終端設備（電腦、PAD、智能手機、家庭內交互設備等）訪問這些應用中心，及時地獲知用電信息、電價、預付電費、剩余電費、告警信息以及電價政策等相關內容，還可以隨時隨地支付相關費用以及接受小區信息、社區服務等增值服務。

圖2 智能用電服務系統物理架構

4 小結

智能用電作為堅強智能電網的重要組成部分，它建設的好壞直接關系到電網的能源使用效率、經濟運行和有序用電。用戶側的智能用電以物聯網技術為基礎，能夠為用戶提供經濟高效、便捷安全、服務多樣、靈活互動和友好開放的用電服務，為企業推廣智能用電提供了全新的思路，具有一定的價值。

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