物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐電力通信新興業(yè)務(wù)需求接入應(yīng)用探析

【摘要】新一代智慧電力系統(tǒng)綜合應(yīng)用“大云物移智 ”等通信新技術(shù)，實時在線連接能源電力生產(chǎn)與消費各環(huán)節(jié)的人、機、物，全面承載并貫通電網(wǎng)生產(chǎn)運行、企業(yè)經(jīng)營管理和對外客戶服務(wù)等業(yè)務(wù)，支撐我國能源互聯(lián)網(wǎng)高效、經(jīng)濟、安全運行的基礎(chǔ)設(shè)施。物聯(lián)網(wǎng)作為信息通信技術(shù)的典型代表，本文主要結(jié)合電網(wǎng)數(shù)字化、服務(wù)與管理智慧化需求，對物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)組成及其在電力通信新興業(yè)務(wù)需求接入應(yīng)用方面展開了研究，并對未來如何應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐電力通信發(fā)展來更好地滿足智能電網(wǎng)發(fā)展需求提供了幾點建議。

【關(guān)鍵詞】? ? 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)? ? 電力系統(tǒng)通信? ? 應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的高度集成和綜合應(yīng)用，是我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，已成為深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵推動力量和重要方向。隨著智能電網(wǎng)、全球能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)的優(yōu)勢，完成電力系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的聯(lián)系互通，打造實時監(jiān)控狀態(tài)、應(yīng)用多元化的電力物聯(lián)網(wǎng)是電力系統(tǒng)發(fā)展的重要方向之一。目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過智能識別、跟蹤、監(jiān)控等操作，已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)通信終端新興業(yè)務(wù)接入中，能有效解決電力通信專網(wǎng)“最后一公里”技術(shù)難點，是對傳統(tǒng)電力通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)的有效補充，可大大擴展電力通信網(wǎng)的覆蓋面和接入點，全面提高電力系統(tǒng)通信效率與質(zhì)量，是促進我國電力行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的核心技術(shù)。未來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將與智能電網(wǎng)設(shè)備相結(jié)合，以實現(xiàn)智慧電力物聯(lián)網(wǎng)，促進智能電網(wǎng)數(shù)字化、電網(wǎng)服務(wù)與管理智慧化發(fā)展。

一、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

（一）RFID技術(shù)

RFID技術(shù)是一種利用射頻通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術(shù)，在運行時通過對目標(biāo)進行識別和讀取，從而獲得相應(yīng)信息內(nèi)容，主要由讀寫器、天線以及電子標(biāo)簽組成。其中，讀寫器主要起到當(dāng)計算機出現(xiàn)中斷之時，用于存儲數(shù)據(jù)與電子標(biāo)簽的作用。其構(gòu)成元件包括天線與控制模塊;電子標(biāo)簽則是一種帶有標(biāo)簽的反射信號，構(gòu)成元件包括專用芯片與天線。當(dāng)前，將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于電力系統(tǒng)通信后便可對電力系統(tǒng)中涉及的所有信息進行跟蹤、讀取及采集，可應(yīng)用在各種惡劣環(huán)境中，且整個過程無需人工干預(yù)，能同時識別多個標(biāo)簽信息，操作快捷方便，與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)通信相比，是時效上的一大突破。RFID技術(shù)與電力通信相結(jié)合，可實現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備全覆蓋跟蹤與信息共享。

（二）嵌入式系統(tǒng)技術(shù)

嵌入式系統(tǒng)是軟件與硬件的綜合，將計算機作為信息處理的構(gòu)件之一。將工作任務(wù)作為核心，將計算機技術(shù)作為基礎(chǔ)支撐，按照應(yīng)用對象的需求與特征，對軟件、硬件進行調(diào)整，從而使得軟件、硬件能夠滿足工作任務(wù)對其的使用需求。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)能夠感知物體的信息，并相應(yīng)進行傳輸、處理，實現(xiàn)物體的智能化。嵌入式系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)物體與互聯(lián)網(wǎng)的連接，進而開展物-物與人-物對話。該技術(shù)的存在使物聯(lián)網(wǎng)具備信息高效采集功能，因此，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)也被稱之為數(shù)據(jù)采集技術(shù)。在目標(biāo)內(nèi)部嵌入專用系統(tǒng)便可獲取對應(yīng)內(nèi)容，當(dāng)前該技術(shù)已在大型設(shè)備運作監(jiān)視、工廠監(jiān)督等方面發(fā)揮積極影響。在啟動技術(shù)前，先編寫好相關(guān)程序，再將其嵌入設(shè)備中，系統(tǒng)便會根據(jù)程序指令實施運行。在電力系統(tǒng)通信中融入后可以對電力數(shù)據(jù)信息加以采集，并在數(shù)字化處理后更快速地將信息轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號傳輸至終端。

（三）傳感器技術(shù)

傳感器作為一種監(jiān)測裝置，在物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中，有以下幾個技術(shù)組成：傳感節(jié)點感知單元主要用來采集各種現(xiàn)場信息，如溫度、濕度、壓力、聲音等，并將其采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，交給處理單元處理;處理單元負(fù)責(zé)整個傳感節(jié)點的數(shù)據(jù)處理和操作，存儲本節(jié)點采集數(shù)據(jù)及其他節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù);通信單元負(fù)責(zé)與其他傳感節(jié)點進行無線通信、交換控制消息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)。能量供給單元提供傳感節(jié)點運行所需能量;位置查找單元和移動管理單元實現(xiàn)對節(jié)點的精準(zhǔn)定位并完成移動狀態(tài)的管理。該技術(shù)具備分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可在短時間內(nèi)高效處理數(shù)據(jù)。將其應(yīng)用在電力系統(tǒng)通信中后，可對電力設(shè)備參數(shù)及時進行感知，對電力信息傳輸中的模擬信號加以轉(zhuǎn)變，使其成為數(shù)字信號后高效傳輸信息內(nèi)容至遠(yuǎn)端服務(wù)中心[2]，能幫助運維人員實時監(jiān)控電力設(shè)備運行狀態(tài)，達(dá)到對電力故障快速定位并及時排除故障的目的。傳感器技術(shù)集感知、處理、傳輸于一體，有著成本低、能耗低等優(yōu)勢，還能自動展開檢測和安全防范，可為電力數(shù)據(jù)帶來有力保護。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力通信新興業(yè)務(wù)中的主要應(yīng)用

（一）在電力資產(chǎn)信息化管理業(yè)務(wù)中的應(yīng)用

為解決原人力模式在清算、管理固定資產(chǎn)過程中存在的設(shè)備閑置率高、設(shè)備信息收錄不完整、管理效率低等一系列問題，國網(wǎng)公司圍繞資產(chǎn)全壽命核心價值鏈，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)全面推廣實物ID，對大量客戶側(cè)固定資產(chǎn)進行信息化管理。應(yīng)用RFID標(biāo)簽來對固定資產(chǎn)進行管理，發(fā)揮RFID標(biāo)簽?zāi)軌驅(qū)崿F(xiàn)非接觸式信息讀取的優(yōu)勢，來對機房或設(shè)備放置區(qū)域中的固定資產(chǎn)進行高效管理，隨時隨地獲取固定資產(chǎn)的詳細(xì)數(shù)據(jù)信息。另外，固定資產(chǎn)維護人員可配置RFID身份標(biāo)簽，在管理現(xiàn)場則可以利用手持設(shè)備（固定資產(chǎn)管理終端）從資產(chǎn)管理平臺下載設(shè)備信息與現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)進行盤點確認(rèn)，又可記錄其操作行為，從數(shù)據(jù)源頭上解決資產(chǎn)數(shù)據(jù)質(zhì)量管理薄弱問題，顯著提升電力設(shè)備全壽命周期管理智慧化能力。

（二）在電力終端數(shù)據(jù)量測、采集及智能監(jiān)控融合業(yè)務(wù)中的應(yīng)用

智能電網(wǎng)是可實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、在線監(jiān)測、事故追蹤等，形成集測量、通訊、決策、控制等為一體的電網(wǎng)系統(tǒng)，智能電網(wǎng)離不開物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持。由于電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的多樣化特點，可將其數(shù)據(jù)分成非結(jié)構(gòu)化及結(jié)構(gòu)化兩大類。其中，監(jiān)控、圖像處理數(shù)據(jù)等屬于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，不適合采用二維邏輯加以展現(xiàn)。而用電量、系統(tǒng)調(diào)度、設(shè)備運行數(shù)據(jù)等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)往往都是隨時變化、更新，具有實時性特征，所以在采集前需利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行測量，隨后再將數(shù)據(jù)信息按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)傳輸至數(shù)據(jù)庫，形成物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)，既實現(xiàn)業(yè)務(wù)全程在線，供遠(yuǎn)程監(jiān)控及運維人員了解電力系統(tǒng)運行情況及設(shè)備性能參數(shù)是否良好，又可通過匯集發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)相關(guān)設(shè)備運行、負(fù)荷能耗、環(huán)境資源等實時數(shù)據(jù)，進行大數(shù)據(jù)分析后實現(xiàn)數(shù)據(jù)全面共享，為發(fā)電企業(yè)、綜合能源服務(wù)商等提供設(shè)備集中監(jiān)控、設(shè)備健康管理、能效診斷等多樣化服務(wù)。

（三）在電力運維搶修智能化發(fā)展中的應(yīng)用

電力設(shè)備運維搶修是保障電網(wǎng)安全生產(chǎn)的重要支撐，隨著電網(wǎng)快速發(fā)展及用戶對供電可靠性要求的提高，傳統(tǒng)的基于周期設(shè)備檢修模式或者出現(xiàn)故障“被動搶修”運維模式已無法適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展的要求。在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)通信中電纜溝道、配電房設(shè)備溫度、電流、帶電狀態(tài)等在線監(jiān)測一直是電力系統(tǒng)管理的盲區(qū)和運維難點，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障后由于技術(shù)、人工等因素影響使得故障處理時間變長，甚至因盲區(qū)無法做全局分析而造成故障蔓延的情況發(fā)生。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以“全方位、全過程、可追溯、智能化”為特征融入電力運維搶修管理后，通過加裝物聯(lián)網(wǎng)智能終端對電力設(shè)備運行參數(shù)、環(huán)境參數(shù)、安全狀態(tài)等實時數(shù)據(jù)進行可靠在線感知、監(jiān)測，再應(yīng)用其云計算功能，對故障信息加以識別，從而準(zhǔn)確對事故點進行跟蹤和定位，實現(xiàn)事故預(yù)警，隨后通過電力通信傳輸至監(jiān)控終端，使運維人員能在快速了解故障情況，準(zhǔn)確調(diào)撥搶修物資及時展開現(xiàn)場搶修，避免不必要的人工故障找尋、定位、原因分析、搶修物資不對造成來回調(diào)動等流程，變“被動搶修”為“主動運維”，顯著提高電力系統(tǒng)搶修的針對性和時效率，確保電網(wǎng)供電可靠性及提升用戶體驗。

三、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力通信發(fā)展建議

（一）積極挖掘物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)價值

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸成熟后，將其應(yīng)用于電力通信中更應(yīng)加強技術(shù)價值挖掘。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用既能促進智能電網(wǎng)形成，又能對電力系統(tǒng)故障進行高效處理。社會與科技進步意味著需求增加和技術(shù)創(chuàng)新，目前，在電力通信中使用的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)只能滿足當(dāng)下及未來較短一段時間需求，為了實現(xiàn)未來供需均衡，電力通信領(lǐng)域必須積極挖掘物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)潛在價值，立足于當(dāng)下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀制定創(chuàng)新規(guī)劃，除了結(jié)合現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來的好處外，還應(yīng)看到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用不足。如當(dāng)前電力通信在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)時并沒有實現(xiàn)全面應(yīng)用，只將其應(yīng)用在部分環(huán)節(jié)。因此，在后續(xù)發(fā)展時就需增強物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涉及面，使技術(shù)價值及優(yōu)勢能夠得到更大范圍發(fā)揮，給電力通信改革推進智能電網(wǎng)發(fā)展提供有利條件。

（二）加快技術(shù)研究力度

智能電網(wǎng)建設(shè)是我國電網(wǎng)未來十年發(fā)展的主要方向，智能電網(wǎng)要具有自愈、抵御攻擊能力、提供滿足21世紀(jì)用戶需求的電能質(zhì)量、接入各種不同發(fā)電形式、實現(xiàn)資產(chǎn)優(yōu)化管理等都離不開物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，然而目前我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)，各種技術(shù)融合、產(chǎn)品集成及一體化研究力度與國外相比還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。就比如，在傳感器技術(shù)專利上，我國的申請數(shù)量不及國外發(fā)達(dá)國家，國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)缺乏硬件支撐。因此，提高國內(nèi)自主研發(fā)能力十分必要。除此之外，我國物聯(lián)網(wǎng)認(rèn)知較為緩慢，使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用融合時間較晚。即使電力通信對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需求較大，但因技術(shù)安全、可靠性等難點問題，導(dǎo)致在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)時沒有充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢。結(jié)合這些現(xiàn)實情況，要想推動電力通信技術(shù)革新及智能電網(wǎng)發(fā)展，就必須正確看待物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來的好處，先“走出去、引進來”進行專項試點建設(shè)，對國外優(yōu)秀研發(fā)技術(shù)加以借鑒，再結(jié)合國情、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電力通信需求等現(xiàn)狀來加以創(chuàng)新探索研究，有目的、有規(guī)劃助推物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進步。

（三）制定統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)電力通信應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)支撐時，會給后續(xù)管理帶來難度，且電力通信內(nèi)容十分豐富，不同內(nèi)容產(chǎn)生的數(shù)據(jù)處理需求存在差異，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)并不完全符合應(yīng)用要求。因此，需對規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)加以分類完善，使其具備統(tǒng)一性、實用性。一是對所有設(shè)備統(tǒng)一規(guī)范管理，如對物聯(lián)感知裝置、人機交互設(shè)備、傳感器節(jié)點、物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)關(guān)等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提出通信接口規(guī)范要求。二是對所有物聯(lián)接入制定信息安全標(biāo)準(zhǔn)，如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行測量、采集時，須在電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息傳輸過程中采用各種加密方式，確保自身數(shù)據(jù)防護安全，且不會對其他設(shè)備安全造成負(fù)面影響，全方位保障數(shù)據(jù)傳輸和儲存安全。

四、結(jié)束語

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已與智能電網(wǎng)形成交互關(guān)系，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要由RFID、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)及傳感器技術(shù)組成。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用對于電力系統(tǒng)通信而言有著積極影響，其有利于推動整個智能電網(wǎng)實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合發(fā)展。目前已廣泛應(yīng)用于電力通信終端業(yè)務(wù)接入中，不僅可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)電力資產(chǎn)信息化管理，還能高度融合電力數(shù)據(jù)的測量、采集、實時在線監(jiān)測功能，提升精準(zhǔn)主動運維、搶修能力，使電力通信新興業(yè)務(wù)朝智能化、數(shù)字化方向發(fā)展。要想實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，還需積極挖掘物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)價值，加快物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究力度，并制定統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

作者單位：胡躲華? ? ?國網(wǎng)湖南省電力有限公司婁底供電分公司

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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