泛在電力物聯(lián)網(wǎng)釋義與研究展望

周大良

摘要：能源互聯(lián)網(wǎng)主要由堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)綜合構(gòu)成，其具備能源統(tǒng)一、消費(fèi)、消費(fèi)統(tǒng)一與分布式統(tǒng)一等特點(diǎn)。目前，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)仍處于理論研究與初級(jí)實(shí)踐階段，是能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)與核心之一。建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)一步優(yōu)化配網(wǎng)運(yùn)營(yíng)結(jié)構(gòu)、加速業(yè)務(wù)拓展、提升供電質(zhì)量，對(duì)國(guó)家基礎(chǔ)電力設(shè)施的發(fā)展具有重要意義。文章從物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)意義入手，簡(jiǎn)要闡述泛在物聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)及相關(guān)應(yīng)用場(chǎng)景，最后對(duì)未來(lái)發(fā)展進(jìn)行分析與展望。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);能源互聯(lián)網(wǎng);泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

0引言

由于中國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)模已經(jīng)躍居世界第一位，但在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展方面仍然受到控制體系以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的限制，使得中國(guó)電網(wǎng)以及社會(huì)發(fā)展受到一定程度的制約。2019年，國(guó)家電網(wǎng)提出了未來(lái)中國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的新構(gòu)想即“三型兩網(wǎng)，世界一流”，并以建設(shè)泛在電力互聯(lián)為核心目標(biāo)，以求增加電網(wǎng)系統(tǒng)的信息感知與處理能力。本文以物聯(lián)網(wǎng)與泛在網(wǎng)絡(luò)的基本含義、應(yīng)用場(chǎng)景、主要技術(shù)等角度入手，簡(jiǎn)要分析未來(lái)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

1泛在網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

1.1物聯(lián)網(wǎng)基本含義

物聯(lián)網(wǎng)最初由美國(guó)麻省理工學(xué)院提出，其定義為：在人、物、系統(tǒng)與信息之間形成互通互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，并高效的處理各單元之間的信息。ITU對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的定義則是要求任何目標(biāo)物都可通過(guò)相應(yīng)手段接入預(yù)定網(wǎng)絡(luò)中，從而實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何物體之間的信息傳遞、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、任務(wù)決策。

1.2泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

泛在計(jì)算概念最早由美國(guó)施樂(lè)公司的計(jì)算機(jī)專家提出，泛在網(wǎng)絡(luò)則是基于泛在計(jì)算提出的一種全新概念，使任何物體可以脫離時(shí)間與空間的束縛實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)互聯(lián)。

1.2.1泛在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

泛在網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)行多種網(wǎng)絡(luò)的集合體，因此，從結(jié)構(gòu)上看泛在網(wǎng)絡(luò)仍然具有當(dāng)下多數(shù)網(wǎng)絡(luò)的顯著特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)也較為類似，主要包括感知延伸層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層。下面簡(jiǎn)要闡述其含義：

第一，感知延伸層。感知延伸層是物聯(lián)網(wǎng)的“感覺(jué)器官”，主要負(fù)責(zé)收集外界信息，其主要特點(diǎn)有：利用種類繁多的傳感器獲取各類重要數(shù)據(jù)并傳遞至系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中;通過(guò)智能電子標(biāo)簽快速識(shí)別目標(biāo)信息。

第二，網(wǎng)絡(luò)互連層。這一層主要由互連子層和業(yè)務(wù)及運(yùn)維子層構(gòu)成。互連子層可以通過(guò)多種方式在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與共享。業(yè)務(wù)及運(yùn)維子層則是幫助網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多種功能的擴(kuò)展作用。

第三，應(yīng)用層。這一層主要是針對(duì)不同類型的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)專業(yè)化定制功能的智能層。

1.2.2主要技術(shù)

泛在網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行要依靠大量先進(jìn)技術(shù)的支持，技術(shù)密集度高、涉及范圍廣是其主要特點(diǎn)之一，這些技術(shù)主要包括：

第一，RFID技術(shù)。利用無(wú)線信號(hào)快速識(shí)別特定目標(biāo)并收集與存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與目標(biāo)之間的連接方式的通訊技術(shù)。

第二，語(yǔ)義感知技術(shù)。利用多種手段獲取信息并解析數(shù)據(jù)中上下文的含義，具象化數(shù)據(jù)之間的潛在關(guān)聯(lián)性。

第三，交互技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)是泛在網(wǎng)絡(luò)得以實(shí)現(xiàn)的根本技術(shù)。通過(guò)人際互聯(lián)交互，可以在任何人與物體之間形成數(shù)據(jù)互聯(lián)與共享。

第四，安全保護(hù)技術(shù)。維護(hù)用戶數(shù)據(jù)安全是所有網(wǎng)絡(luò)得以運(yùn)行的基礎(chǔ)，因此注重安全保護(hù)技術(shù)的發(fā)展對(duì)于建設(shè)泛在網(wǎng)絡(luò)具有重要意義。

2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

2.1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)含義

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是以利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化運(yùn)營(yíng)，將電力系統(tǒng)中的所有單元連在一起，實(shí)現(xiàn)單個(gè)網(wǎng)絡(luò)下的全面互聯(lián)互通。另外，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)還可進(jìn)行業(yè)務(wù)拓展，將更多服務(wù)對(duì)象接入到系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，以創(chuàng)造新的商業(yè)模式和運(yùn)營(yíng)機(jī)制。

2.2基本特征

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)將電力系統(tǒng)的運(yùn)行模式從集權(quán)式的數(shù)據(jù)收集管理轉(zhuǎn)向部分區(qū)域自制自控，進(jìn)一步加強(qiáng)了數(shù)據(jù)共享、開(kāi)放管理的能力，并成為其主要特征。

基于本質(zhì)特征演變而來(lái)的基本特征如下：

第一，實(shí)現(xiàn)能源的全過(guò)程管理。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可利用多層傳感技術(shù)全面感知電力設(shè)備所處環(huán)境以及運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)從底層系統(tǒng)到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的故障檢測(cè)與動(dòng)態(tài)感知，為電網(wǎng)運(yùn)行提供了必要的安全保障。

第二，融合物理與信息子系統(tǒng)。目前，國(guó)內(nèi)的電力系統(tǒng)日數(shù)據(jù)采集量十分龐大，但缺少有效地?cái)?shù)據(jù)共享手段，使得大量數(shù)據(jù)處于閑置狀態(tài)。而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可利用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)感知模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與互聯(lián)，融合不同空間、不同維度下的各子系統(tǒng)，保證信息及數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享。

3泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)

3.1感知技術(shù)

感知技術(shù)是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)的主要手段。由于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備數(shù)量多、種類繁雜，因此，涉及到的傳感器種類較多，對(duì)功能與性能的要求存在差異，這就對(duì)傳感器的精度、分辨率以及體積提出了較高的要求。感知技術(shù)不僅包含傳感器，同時(shí)還包括了終端智能技術(shù)，只有應(yīng)用終端智能的感知技術(shù)，才能用于構(gòu)建泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的感知系統(tǒng)。

3.2泛在網(wǎng)絡(luò)

“泛在”的意義除了表述感知以外，還強(qiáng)調(diào)任何空間、時(shí)間、人和物的關(guān)聯(lián)性，以表述泛在電力物聯(lián)網(wǎng)寬廣的應(yīng)用范圍與連接特性。因此，泛在網(wǎng)絡(luò)要構(gòu)建多空間、全覆蓋的電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層，融合多維度的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議與技術(shù)，利用無(wú)線接入技術(shù)，形成任意空間與時(shí)間條件下的物與物的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

3.3接入與安全防護(hù)

電力網(wǎng)絡(luò)的安全與國(guó)家發(fā)展息息相關(guān)，現(xiàn)行的通訊安全保護(hù)方式多采用物理隔離手段，不適用于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的信息安全防護(hù)。為維護(hù)數(shù)據(jù)安全，需要利用一系列新技術(shù)構(gòu)建出一個(gè)保障網(wǎng)絡(luò)接入與數(shù)據(jù)安全防護(hù)的新系統(tǒng)。對(duì)此，研發(fā)人員通過(guò)新型密碼技術(shù)重構(gòu)了安全協(xié)議與接口標(biāo)準(zhǔn)，搭建了新的數(shù)據(jù)傳輸體系，完美地解決了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的接入與數(shù)據(jù)安全問(wèn)題。

4泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

4.1對(duì)內(nèi)業(yè)務(wù)

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的原理與互聯(lián)網(wǎng)類似，很多運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)均來(lái)自于互聯(lián)網(wǎng)，例如，以客戶為中心，圍繞其構(gòu)建相應(yīng)的app，提升客戶服務(wù)質(zhì)量。其主要特點(diǎn)體現(xiàn)在融合數(shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)線上快速處理、簡(jiǎn)化業(yè)務(wù)流程，幫助電力企業(yè)穩(wěn)步拓展能源業(yè)務(wù)。

4.2對(duì)外業(yè)務(wù)

在對(duì)外業(yè)務(wù)上，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可為社會(huì)提供三類服務(wù);第一，搭建綜合能源服務(wù)平臺(tái)，深度挖掘用戶數(shù)據(jù)中的隱藏資源優(yōu)勢(shì)，為國(guó)家及社會(huì)提供綜合能源平臺(tái)服務(wù);第二，利用泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的廣泛的互聯(lián)性，制定全新的數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)規(guī)范，形成能源生態(tài)系統(tǒng)。

5結(jié)束語(yǔ)

不久前，國(guó)家電網(wǎng)提出建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)作為智能電網(wǎng)的延伸，其目標(biāo)是要構(gòu)建一套具有一定開(kāi)放性的電力信息物理社會(huì)系統(tǒng)。本文在結(jié)語(yǔ)處對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)行展望。在未來(lái)階段泛在電力物聯(lián)網(wǎng)要統(tǒng)籌規(guī)劃發(fā)展戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)從底層到系統(tǒng)的全面建設(shè)，以效益為導(dǎo)向，注重實(shí)用性，成為促進(jìn)國(guó)內(nèi)電力事業(yè)發(fā)展的重要助力。

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