淺析電力企業物聯網化建設與應用

趙嫚 楊莉

摘 ?要： 物聯網作為國家戰略性新興產業，在各行各業也將有越來越多的應用需求出現，因此將物聯網技術應用到企業建設中實現企業管理信息化、企業建設智能化、企業加快發展是必要的。該文首先對物聯網及其相關技術的概念進行闡述，并進一步介紹了相關技術的應用領域，分析了當下物聯網及其相關技術在企業中的應用領域及現狀，進而提出該文的觀點即將物聯網技術全面應用到企業的建設中去，尤其是電力企業的建設，從而促進電力企業更加智能化發展。

關鍵詞： 物聯網技術;企業建設;智能電網;智能實驗室

中圖分類號： TP39 ? ?文獻標識碼： A ? ?DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.06.047

本文著錄格式：趙嫚，楊莉. 淺析電力企業物聯網化建設與應用[J]. 軟件，2019，40（6）：204207

【Abstract】： As the national strategic emerging industries， the Internet of things will have more and more application requirements in all walks of life. Therefore， it is necessary to apply the technology of the Internet of things to the enterprise construction to realize the enterprise management informationization， enterprise construction smart technology and enterprise development. Firstly， this paper expounds the concept of Internet of things and its related technologies， and further introduces the application fields of related technologies， analyzes the application fields and current situation of Internet of things and its related technologies in enterprises， and then puts forward the viewpoint that Internet of things technology will be applied to the construction of enterprises， especially the construction of electric power enterprises. So as to promote the development of power enterprises more smart technology.

【Key words】： Internet of things technology; Enterprise construction; Smart grid; Intelligent laboratory

0 ?引言

在信息大爆炸、大融合時代，物聯網作為一種新興技術正在應用于各行各業，影響著各個領域的發展，其發展前景不容小覷。企業智能化建設離不開物聯網技術的參與，將物聯網技術與企業建設緊密結合，可以加快企業智能化建設、推動企業信息化建設、便于企業智能化管理與實現企業建立管理標準，更是提高企業創造力、增強企業核心競爭力[1]、消除企業信息孤島化、降低企業運營成本的有效手段，有利于將企業打造成反應迅速、決策準確、風險識別自動化、決策管理智能化及糾偏升級自主化的柔性組織形態和新興企業管理模式[2]。這給電力企業向智能化企業轉型做了很好的示范和參考。

1 ?物聯網概念簡述

物聯網的概念是于1999年由麻省理工學院Auto-ID研究中心Kevin Ash-ton教授首次提出的[3]，指通過射頻識別技術（RFID）、紅外感應器、全球定位系統（GPS）、激光掃描器等信息傳感設備[4]，將任意一個物品與互聯網進行連接、信息交換和通信，以實現“物與物、物與人、物與網絡”的全面連接及智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡模式[4]。

感知層、傳輸層、應用層是物聯網體系架構的三個子層。感知層：位于體系結構中的最底層，通過RFID讀寫器、二維碼標簽、全球定位系統（GPS）、傳感器等識別物體信息、進行數據短距離傳輸，實現對物理世界的智能感知。其所需的關鍵技術包括短距離通信技術和檢測技術;傳輸層：通過各種電信網絡與互聯網進行融合，將感知層所獲得的數據，進行長距離傳輸，使得物體的信息能夠實時、準確的傳遞出去[5];應用層：又稱為處理層，將網絡層得到的數據信息進行處理，實現智能化識別、定位、跟蹤、管理等應用[6]。主要包括硬件制造技術和程序開發。具體架構如圖1所示。

2 ?物聯網技術應用現狀

物聯網作為國家戰略新興產業得到了飛速的發展，物聯網技術的研發及應用領域日益廣泛。在煉化企業建設中，利用物聯網技術搭建感知數據平臺和地理空間信息平臺，以實現煉化企業各環節及全方位的智能控制管理[7];在化工企業建設中，使用物聯網技術提升安全性、管理效率，實現遠程智能監控危險化學品并進行化學物品同步管理，提高危險化學物品的存儲、運輸效率和安全性[8];在船舶企業建設中，將物聯網技術應用到物資管理中，實時對具體物資進行識別、定位、跟蹤，降低物資管理成本、優化資源配置、提高產品質量[9]，促進造船工業生產向智能化發展。此外物聯網技術也在廣泛的應用于智慧城市、智慧校園[10-11]、智慧小區的建設中。

查閱物聯網技術在國內外的應用領域得知物聯網在促進電力科研機構物聯網化、提升電力科研機構實驗室應用管理能力方面，還未有典型的、可借鑒的成功案例。而且對物聯網的應用仍是將其某個技術應用到電力科研機構的某一領域。例如美國智慧電網重點在于標準制訂方面的推進[12];歐洲智慧電網的發展主要以歐盟為主導;韓國以新興產業發展為導向，專注于智能電表的應用和電動汽車的發展[12];日本智慧電網建設的重點內容則是新能源、電池與微電網等[12]。

3 ?電力企業物聯網化建設

本節重點研究將物聯網技術全面應用到電力企業的智能電網和智能實驗室建設中去，通過分析智能電網和智能實驗室建設方案，全面推動云南電科院信息化、智能化發展。

3.1 ?智能電網建設

智能電網作為一種新興的電網供電模式，是指以各級電網協調發展框架為基礎，以特高壓電網為骨干網架，以通信信息為支撐平臺，利用先進的物聯網技術全面提高電網安全性、可靠性、高效性、經濟性、適應性和互動性。

物聯網作為智能電網建設中的傳輸網絡，其體系架構包括：感知延伸層、傳輸層、應用層。在智能電網建設中可以利用物聯網技術使電力企業實現智能輸電、智能發電、智能變電和智能用電等功能[13]。智能電網中的物聯網體系架構如圖2所示。

3.1.1 ?智能電網-感知延伸層

感知延伸層在整個架構的第三層，主要包括通信延伸子層和控制子層。通信延伸層主要是通過無限保真技術、Ad-hoc、UWB（超帶寬）、ZigBee等通信方法把一些物理實體連接到傳輸層和應用層;控制子層則是利用RFID、智能傳感器、芯片、智能采集設備等智能手段，將電網中重要環節的電量信號與非電量信號進行采集。物聯網在電網的感知 ?層中的應用可以認為是對具體的“物”進行識別的過程。

3.1.2 ?智能電網-傳輸層

傳輸層又稱為網絡層，該層以電力光纖網為主，用來接收來自感知延伸層的信息，并在一定范圍內通過電力通信網來進行長距離傳遞數據信息。通過在周圍建立電力通信網以保證接收到的通信網傳來的數據信息具有可靠性、及時性、安全性。除此之外，在電力通信網的運行中可以通過智能傳感器，對接收到的信息進行采集、融合。

3.1.3 ?智能電網-應用層

應用層利用結構數據、非結構數據、地理信息系統數據（GIS）和實時數據等數據為電力綜合信息平臺提供強有力的支撐，并基于以上數據可以搭建電力綜合信息平臺。確保針對智能輸電、智能發電、智能變電和智能用電等不同用電情況制定不同的處理方案。確保電有所需、電有所用、合理用電，實現配電網自動化、智能化與信息雙向互動等。

建設的智能電網應具有自愈性、集成、經濟、優化、兼容、堅強等特性。具體分析如表1所示。

3.2 ?智能實驗室建設

基于物聯網技術建設的智能實驗室[14]主要分為五大模塊：門禁控制模塊、計算機管理、實驗室設備管理、實驗室綜合管理、實驗室綜合監控模塊。實驗室總體架構如圖3所示。

3.2.1 ?門禁控制

門禁控制模塊是實現智能實驗室的第一步，其主要包括進門控制、出門控制和日志記錄等。實驗人員或者管理人員，進門時需要進行身份驗證即刷卡識別，門禁控制器獲取工作人員的刷卡信息后，請求上層管理服務器進行認證，服務器根據所接收的信息與數據庫中存儲的信息進行匹配，若匹配成功，則驅動電控鎖打開大門，允許實驗人員進入實驗室進行相關實驗操作，否則實驗人員不能進入實驗室，并將其信息上傳，門禁傳感器進行報警。

3.2.2 ?計算機管理

計算機管理模塊主要是針對實驗中的保密內容，防止泄露實驗相關信息。實驗人員使用計算機時同樣需要進行身份驗證，并且不同身份的人員具有不同的使用權限，實驗人員只能根據自身的權限進行相關操作不可跨越權限使用計算機。

3.2.3 ?實驗室設備管理

實驗室中的小型實驗設備存放在設備柜中，設備柜由設備控制器控制，并且控制器連接著刷卡器、RFID讀寫器、電控鎖。RFID會對實驗室的設備進行周期性掃描，定期檢測設備狀態，實時顯示設備狀態;電控鎖控制著設備柜的開與關。實驗人員在取出設備時，需要身份驗證，驗證通過后，需按照設備使用說明進行相關操作，若操作不規范或者惡意破壞設備，則設備上安裝的報警器會執行報警操作，并終止此次實驗。

3.2.4 ?實驗室綜合監控

智能實驗室綜合監控模塊主要包括：多功能網關、傳感器和多種實驗設備。多功能網關負責采集傳感器節點上的數據并將其上傳至管理服務器，服務器將數據存儲到數據服務器中，并根據實驗室配置進行相關聯動控制。傳感器用來檢測實驗室的環境、設備狀況。常用的傳感器為煙霧傳感器、紅外傳感器、溫濕度傳感器、照度傳感器等。此外，通過安裝在實驗室里的各種傳感器實現對實驗室內的環境進行實時監測，并根據實驗室環境變化對實驗設備進行自動控制，起到防火、防盜、防毒、節能的目的。

4 ?總結

開展企業物聯網化建設總體架構的研究和設計，通過對物聯網技術的定義及其具有的特點、包含的范圍、架構等關鍵問題進行研究，結合我國物聯網標準的實際需求及企業內部建設的要求提出具有企業特色的物聯網化企業建設總體架構體系標準，規劃物聯網標準化工作，為企業物聯網化建設工作提供頂層設計，極大地促進物聯網產業的發展，并為今后企業實現智能化奠定基礎。尤其是對電力科研機構的智慧化建設提供了強有力的支撐。

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