物聯網技術在智能用電小區的應用

程 紅

（國網九江供電公司，江西 九江 332000）

0 引言

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

1 智能用電小區光纖通信網絡

智能用電小區的通信信道，采用光纖復合低壓電纜和無源光網絡通信技術，實現電力光纖到表到戶。根據小區功能業務規劃及網絡安全設計要求，小區內光纖通信網絡分為內網和外網，內外網之間采用強隔離設備進行物理隔離，網絡結構如圖1所示。

1.1 光纖內網通道

光纖內網通道接入用電信息采集系統、配電自動化系統等內網支撐系統，主要為小區用電信息采集、配電自動化及電動汽車充電樁數據采集提供通道。

1.2 光纖外網通道

光纖外網通道接入智能小區互動服務系統、95598門戶網站、社區主站等外網支撐系統，主要為小區用電互動服務、智能交互終端、智能家居業務和家庭安防提供數據通道。

圖1 智能用電小區光纖通信網絡

2 智能用電小區互動服務系統

通過構建智能用電小區互動服務系統，如圖2所示，實現用戶與電網雙向互動服務，實時發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“削峰填谷”。

2.1 智能交互終端

智能交互終端是實現家庭智能小區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、冰箱、熱水器、燈光、窗簾等，進行統一監控與管理，對家庭用電信息數據進行采集和分析，指導用戶進行合理用電，調節電網峰谷負荷。

智能交互終端對加載了智能控制模塊的空調、冰箱、熱水器等設備進行互聯，相關控制指令經智能交互終端傳至智能小區互動服務系統，實現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據，也可以在終端顯示詳細的運行數據，并生成數據曲線，以反映該家電的實際用電情況。

圖2 智能用電小區互動服務系統

3 智能用電小區家庭安防系統

在智能家居的組網中應用了物聯網技術，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，組建智能用電小區家庭安防系統，如圖3所示。用戶家庭智能安防設備通過無線方式，將報警信號經智能交互終端傳送至社區主站系統。

3.1 煙霧探測器

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

3.2 紅外探測器

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

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，用于主動探測室內燃氣濃度，當探測值高于預設定值時會發射信號至智能交互終端，終端聯系社區主站進行報警。

3.4 無線門磁

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

3.5 緊急求助按鈕

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

圖3 智能用電小區家庭安防系統

4 智能用電小區數據分析

通過智能交互終端，可實時查詢用戶家庭內部的電器設備能耗情況，用戶可根據采集到的用電數據，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樣板房采集的用電數據為例，其月數據、天數據和電器能耗數據分別通過柱狀圖、曲線圖和餅圖的方式并行展示，分析用戶用電行為。

4.1 樣板房月數據電量柱狀圖

共青城中航城果嶺東方小區樣板房2014年8月份采集的數據,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，用戶根據最終的可視化數據，在滿足其自身用電需求上，科學合理用電。

圖4 樣板房月數據電量柱狀圖

4.2 樣板房天數據電量曲線圖

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

圖5 樣板房1天數據電量曲線圖

4.3 家庭電器設備能耗餅圖

取樣板房2014年8月20日家庭電器能耗數據為例，如圖6所示，樣板房能耗主要包含空調、熱水器、照明和其他，其中空調用電占比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

利用物聯網技術在智能用電小區研究與應用，用戶從被動的服務接受者變為主動的參與者，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。

基于物聯網技術的智能小區家庭安防系統，實現在智能用電小區內開展物業、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具有真實的感性體驗，為智能用電的建設起到示范作用。