物聯網技術在電網工程施工管理中的應用

陳 觀，孫偉光

（山東科匯電力自動化股份有限公司，山東淄博 255087）

0 引言

物聯網的發展前景已經得到了全世界的認可，并逐步在各行各業廣泛地應用。物聯網通過射頻識別技術、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按通用或專用協議將任何物體與互聯網相連接，進行信息交換和通信，實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。

1 物聯網技術在智能電網中的作用

1.1 促進智能電網體系的改革

我國的用電現實情況以及上層的政策措施對物聯網技術進入智能電網領域提供了重要的支持。物聯網技術的不斷進步也使其在電網體系改革中發揮著至關重要的作用。首先，經濟社會是在不斷向前發展的，人們對于用電量的需求正在不斷地提升。尤其是各種生產企業，需要充足的電量為其生產活動作為基礎，如果這些生產企業沒有充足的電量作為基礎，那么很多的生產活動就無法正常開展。而隨著社會經濟的不斷發展，人們的生活水平也在不斷提升，對于用電量提出了更高的需求。

1.2 提升智能電網的工作效率

空調、電視、電腦、手機等現代化工具已經在人類社會普及，這些工具是人們日常使用最為頻繁的，因此，對于電的使用不僅僅提出了量的要求，還提出了時間的要求，即24h用電。且我國的人口基數較大，很難將用電收費以及各種政策調整向人們及時公布，信息傳遞不及時，導致電網工作效率不高。因此，就必須采用新興的技術來解決這些問題。科學技術的向前發展促進新技術的不斷興起，這些技術能夠極大地改變現階段的生活方式，提升人類社會的生活水平[1]。物聯網技術就能夠很好地解決這個問題。物聯網是將實體與互聯網相互連接的產物，其能夠實現對實物的實時監控。并且通過互聯網系統將各種信息傳遞至用戶手中，進而大大提升了電網工作的效率。

2 智能電網中物聯網技術的應用價值

智能電網的設備狀態預測和調控、資產全壽命周期管理的信息決策、電力網絡與用戶之間的智能互動等行為均需要依靠物聯網技術完成，這些智能化控制和管理工作使物聯網技術與智能電網的聯系更為緊密。依照當前行業發展經驗，智能電網中物聯網技術的應用價值主要體現在以下7個層面。

（1）可實時提供各發電機組和各類機電設備的運行狀態以及各項技術指標和參數，進而提高發電過程中的運行維護水平。

（2）可實時監控水力發電站壩體各部位壓力變化，以傳感器群的方式監控壩體變形現狀，進而為規避水庫調度風險提供數據支持。

（3）利用氣象傳感器可快速完成風力發電廠和光伏發電廠所在區域的各類氣象數據的收集，如風向、風速、溫度、濕度、氣壓、降水量、光照強度等，進而為新能源發電體系提供有效輔助，提高整體發電效率。

（4）輸電網絡監控過程中，借助傳感器可實時觀測變電站和輸電設備的微氣象環境、線路覆冰、導線溫度和弧垂幅度、輸電線路風偏、桿塔傾斜度、絕緣子表面污漬程度等信息，將這些信息與電網運行數據組合，可及時發現輸電網絡存在的隱患，最大限度提升電力能源網絡的可靠性和穩定性。

（5）工作人員可在輸電桿塔、輸電線路以及各類機電設備上設置多類別傳感器，完成目標識別以及侵害行為的具體分析和定位，提高對電力設備的全方位防護效能。

（6）物聯網系統配屬的傳感器可實時監測電力作業現場人員、設備以及環境等信息，實現設備與設備、設備與人員的智能互動，盡可能減少人為因素對電力網絡穩定性的破壞，消除安全隱患，提升作業質量。

（7）智能電網借助智能監控和實時反饋功能，可實時獲取不同用戶的用電需求，進而實現智能用電雙向交互服務，有效改善供電可靠性和用電效率，為節能減排工作的順利開展奠定技術基礎。多端資源的高效配合和互動讓智能電網在信息化、自動化和互動化層面更具優勢，智能電網服務水平的進一步改進會極大程度改善人們的生活品質，生產生活過程更顯智能和節能。

3 物聯網技術在智能電網中的應用

3.1 標識技術的應用

標識技術作為物聯網最關鍵的技術之一，主要由電子標簽、讀寫器、信息處理器3個部分組成，其中每一個部分負責不同的工作環節，比如射頻識別技術在我們常用的身份驗證識別器中就有應用，在現代社會生活中，不管是電子設備，還是個人工作需求，只要它們之間相互聯系就少不了特殊編碼來證明，而且針對不同物品我們會設置不同的電子編碼，像銀行卡、身份證這類需要保障安全隱私的ID，就需要加強對標識技術的設計和創新研究，進一步提升標識技術的應用。隨著標識技術的不斷提高，智能電網的利用率越來越高，在科技時代，人們的利益與電子卡緊密聯系在一起，由于系統的漏洞，人們在應用的時候很容易出現差錯，因此，標識技術的強化迫在眉睫。為了改善這種現象，保證標識技術的安全性和實用性，我們在加強機械設備進行管理的同時嚴格管控智能電網的系統運轉，減少這種情況的發展，實現對電力設備進行全方面的監管，同時還能實時地將監管數據傳輸至互聯網中[2]。利用RFID技術能夠對物品的基本信息進行識別，并將這些信息傳遞至互聯網之中。因為將設備的狀態信息匯總的過程也是復雜的，成千上萬條的設備信息依靠人力進行匯總難免不會出現問題，這樣匯總的數據是不利于保管和查看的，當需要這些數據時，就需要對工作手冊進行查找，浪費了大量的時間。然而利用互聯網技術就能夠很好地解決這些問題，互聯網能夠存儲海量的信息，同時還能利用關鍵詞實現對信息的檢索。最后，物聯網技術還能提升公眾的知情能力，通過電力APP及時將電價信息、電力政策信息傳遞給公眾。

3.2 無人機自動巡線系統

傳統的高壓巡線工作一直是依賴人力的高風險低效率工作，遇到冰雪水災等惡劣天氣時工作難以正常開展，特別是山區巡線具有相當高的風險性，甚至可能危及生命。通過采用成熟的國產無人機和物聯網技術，建設無人機自動巡檢及數據分析系統，借助各類傳感器、無人機飛控、智能停機庫等設備，實現無人機的自動起降、自動巡航、對大范圍區域的自動探測、自動回巢充電等功能。通過若干個智能停電庫的組網，實現不同區域無人機設備的智能化調度。結合輸電線路無人機巡檢數據分析系統，實現無人機自動巡檢系統與巡檢數據分析系統的對接，將無人機自動巡檢系統傳回的無人機數據及時有效歸類存放，進行數據分析、趨勢分析、故障診斷、三維建模、智能圖像識別等工作，提升了巡線工作效率和質量，為輸電線路日常巡檢維護、電網施工前期勘測、電網規劃、事故應急處置等工作提供了有力的技術支撐。在電力主營業務場景成功落地的基礎上，電力企業借助物聯網技術將各類主網關鍵能力和數據API化，通過物聯網能力開放中心供給平臺用戶，逐步打造電網物聯云生態。通過物聯網能力開放中心，電力企業將各種主網能力以RestfulAPI形式開放給業務合作伙伴，通過靈活的合作模式聚合應用開發者、業務提供商等，共同打造具有電網特色的產業生態圈。

3.3 中間件技術的應用

科學技術的不斷進步促進越來越智能的生活化的工具出現，這些工具都需要網絡作為其運行的基礎，如今，在物聯網時代，我們的科技目標是實現時間、地點、物體三者之間毫無限制的連接，在確保屏蔽底層硬件的多樣性和復雜性的同時控制上層信息交換的應用性，以及中層的相互性，為數據傳遞提供高效的交流平臺，讓信息之間相互作用，為人們服務。物聯網技術在智能電網中的應用除了以上這些關鍵技術之外，還有安全和隱私技術的應用?，F在的人生活在這個信息透明化的時代，個人信息和企業信息很容易泄露。所以，在有關個人隱私和一些私密信息的處理過程中，物聯網必須為人們提供健康、安全的信息平臺，畢竟很多信息交流都是建立在虛擬空間的基礎上，利用網絡和智能電網的配合進行操作，所以，它們只是系統識別和提取，根據系統規定的指令把信息進行傳遞，沒有具體的真偽識別標志，給人們的利益帶來安全隱患。雖然我們向往智能生活、智能城市、智能科技，但是隨著科學技術發展，物聯網技術的不斷成熟，智能電網的弊端也慢慢地顯露出來，比如說，人臉識別、指紋識別、語音識別及智能卡的應用，改變了我們的生活方式，提高了我們的生活質量，但是也給我們帶來了安全隱患，像人臉識別，因為個人信息全部儲存在網絡當中，所以在個人進行金錢交易的時候，很容易造成經濟損失。因此，在物聯網技術應用的研究過程中，讓物聯網技術更加國際化、智能化[3]。在我們現實生活中，利用物聯網技術進行智能電網建設，能夠提供優質的生活服務，特別是在生活繳費方面，像水、電、氣，因為網絡技術的應用，優化了繳費程序，由人工轉化為智能，在保證工作質量的同時服務更加高效人性化，用戶在使用的過程中還能及時地與電力公司進行聯系，不需要出門就能夠解決面臨的問題。用戶還可以及時地反饋在使用中存在的不足，電力公司也能夠及時將這些信息進行收集，通過物聯網技術能夠構建起一個快捷方便的用電平臺，提升居民的體驗感，還能為公司的進步提供可靠的依據，及時進行調整。

3.4 電壓監測系統

基于低壓配網電壓質量進行評估分析、科學治理的內在需求，結合物聯網技術搭建低壓配網電壓監測系統，實時采集、監測低壓配網線路電壓數據。主要功能涵蓋數據采集、存儲、分析、報表等各個模塊，快速提供分鐘級的電壓均值、日電壓數據統計值、月電壓數據統計值等信息；對于電壓不符合供電電壓規定的異常發出告警事件，為智能化分析電壓數據起到了很好的支撐作用。同時系統結合電壓無功專業在國內的發展情況，整合優秀的技術和管理方法及理念，具有一定超前性。

3.5 運行監測

通過設備影子進行數據通信，采用微服務架構，通過MQTT協議獲取和設置設備影子進行狀態同步，存儲設備狀態、應用程序期望狀態等信息。實現對變電站、智能電網設備、云平臺等基礎設施運行狀態、負載進行監控和實時告警，為平臺穩定運行提供保障。實現對通信網絡的監控，包括網絡資源定義和監測、基于業務特征的虛擬網映射、網絡集中配置、端到端的虛擬網絡監測等。實現對平臺服務組件及接口服務進行監控，包括組件運行情況、接口調用情況等。通過對各組件運行情況瓶頸分析，實現對平臺性能優化的決策建議；實現對平臺故障及時發現、故障預測和智能定位。

3.6 傳感器技術

傳感器承擔數據信息收集工作，數據采集又是物聯網技術得以應用的前提。隨著科學技術的快速發展，傳感器技術工藝也在不斷進步，這就讓數據采集變得更為精準可靠。如果沒有傳感器的幫助，物聯網系統在數據收集環節就會出現問題，數據采集效率和準確性會受到很大影響，而數據采集效率太慢，也會給后續信息處理和分析帶來干擾。這種情況下，物聯網系統將無法發揮其本質效用，系統完整性會被破壞，各項控制和溝通命令更無法得到有效執行。傳感器技術在與物聯網技術融合過程中，工作人員需要將感知收集信息功能作為系統研發的突破口，盡可能提高數據采集質量和效率，為后續處理和各項命令執行打好基礎。此外，系統研發過程也要注重傳感器自身的網絡信息化，由不同傳感器組成特定的數據采集體系?，F如今，傳感器已被應用于社會生產生活的各個環節，發展前景廣闊，技術應用效果十分良好，傳感器自身也實現了技術層面的創新和升級。多元化和集成化的智能傳感器以及生物信息傳感器的廣泛應用，更凸顯了傳感器技術的綜合性和功能特征，傳感器技術的發展高度更是成為評價各項高新技術發展水平的重要標準。例如，我國某國際機場在搭建防入侵系統過程中，共布置3萬多個傳感器節點，實現地面和低空領域的全面覆蓋，這種超大范圍的傳感器網絡更是說明傳感器技術的應用已非常普遍。

4 結語

隨著我國社會生產生活水平的提升，人們對供電系統的要求更高。因此，電力企業應快速推進物聯網技術與智能電網的融合，多角度開展智能電網的科學管控，不斷改善電能的調配能力和電力能源的供應水平，讓智能電網變得更具智能化特征，確保能源轉運的安全可靠，全面推動電力產業的可持續健康發展。