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關于面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)分析論文
0 引言
近幾年，隨著我國電網(wǎng)信息化程度的不斷提高，真正實現(xiàn)智能電網(wǎng)一直是我國相關部門的重要課題，但在實現(xiàn)智能電網(wǎng)的過程中仍面臨著一些亟需解決的問題，比如如何加強各區(qū)域電網(wǎng)骨干網(wǎng)架，提升電網(wǎng)穩(wěn)定水平，增強電網(wǎng)運行的靈活性;如何建設堅強骨干電力網(wǎng)架，提高電網(wǎng)抵御多重故障的能力;如何完善電力相關企業(yè)信息化建設，實現(xiàn)與用戶之間的信息互動等，面對這些實現(xiàn)智能電網(wǎng)過程中的絆腳石，只有解決掉這些實際存在的問題，才能真正實現(xiàn)智能電網(wǎng)，而解決這些問題的關鍵是如何利用好物聯(lián)網(wǎng)技術開發(fā)智能電網(wǎng)，這是因為物聯(lián)網(wǎng)通過各類信息傳感設備，比如激光掃描器、全球定位系統(tǒng)、無線傳感器、射頻識別等，可將互聯(lián)網(wǎng)和任何物品相連，實現(xiàn)人與物、物與物之間的信息交互和通信，因此結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的相關技術特征，建立面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)是很有必要的。物聯(lián)網(wǎng)作為一種新型通信網(wǎng)絡，已在很多領域取得了廣泛的應用，比如物流、安全服務、建筑等，效果良好。
1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術開發(fā)智能電網(wǎng)概述
目前，智能電網(wǎng)和信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)被提升到國家經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略決策層面，我國電力系統(tǒng)面臨的最重要的待解決的問題就是如何利用好物聯(lián)網(wǎng)技術開發(fā)智能電網(wǎng)。首先電力部門應深刻理解物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)管理平臺中的應用，意識到把物聯(lián)網(wǎng)引入到智能電網(wǎng)管理平臺是在現(xiàn)有電力通信網(wǎng)的基礎上，利用傳感器網(wǎng)絡擴展物物之間的通信方式，通過減少各個環(huán)節(jié)的人工參與度，達到提升電網(wǎng)安全系數(shù)的目的。同時，將物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)緊密結(jié)合在一起，實現(xiàn)各類網(wǎng)絡的互聯(lián)互通。通過利用物聯(lián)網(wǎng)建立智能電網(wǎng)，建成的智能電網(wǎng)與現(xiàn)有電網(wǎng)相比，在很多方面都更具優(yōu)勢，比如業(yè)務范圍更廣、抗災害能力更強、信息交互更快捷方便等。
很多年以來，我國都致力于研究電網(wǎng)通信技術，希望提高電網(wǎng)自動化水平，并取得了一些成績。因此，我國必須從戰(zhàn)略高度重視新一代電力網(wǎng)絡的技術升級與設備開發(fā)等工作，構(gòu)建更加安全、可靠、穩(wěn)定的智能電網(wǎng)平臺�；谖锫�(lián)網(wǎng)建成的智能電網(wǎng)應是一個高度集成的開放式系統(tǒng)，其業(yè)務主要包含三個層面，即電源、電網(wǎng)和用戶，三個之間是相輔相成的關系，形成一個統(tǒng)一的整體，其應該是電力流、信息流和業(yè)務流高度融合和一體化的一個系統(tǒng)，另外該系統(tǒng)具備綠色環(huán)保、資源優(yōu)化、防災減災等方面的技術支持。
2 面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)應用框架
現(xiàn)階段我國的電力通信網(wǎng)在終端的數(shù)據(jù)采集上還存在很多弊端，大量盲點無法消除，系統(tǒng)自愈和自恢復能力低;服務信息傳輸無法達到雙向控制;系統(tǒng)內(nèi)部多類信息都是獨立存在的，無法全面實現(xiàn)信息共享;盡管系統(tǒng)的部分功能已經(jīng)實現(xiàn)了自動化，但是由于諸多客觀原因的限制，導致系統(tǒng)無法形成一個實時的有機統(tǒng)一體，因此整個電網(wǎng)的智能化程度還有待提高。
正因為現(xiàn)有電網(wǎng)存在太多的弊端，如何構(gòu)建一個能夠面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)應用框架，使得電網(wǎng)具備全面感知、實時通信的特點，能夠清除數(shù)據(jù)采集盲點，實現(xiàn)信息共享，達到實時監(jiān)控、雙向互動已是當務之急。
從內(nèi)容上來看，面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)充分考慮了電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)的應用需求，然后確立了智能輸電、智能變電、智能配電和智能用電四大模塊，通過分析四大模塊的應用需求，構(gòu)建電力綜合信息平臺，該平臺的作用是對數(shù)據(jù)進行實時處理分析，統(tǒng)一調(diào)配電力資源，實現(xiàn)與用戶的信息雙向互動，具體的操作步驟是以信息平臺數(shù)據(jù)庫為載體，通過采用云計算技術等方法，對海量信息進行有效處理，達到建立信息平臺的目的，實現(xiàn)智能電網(wǎng)的內(nèi)在要求。
針對下層的信息采集和傳輸，面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)應用框架在不同階段表現(xiàn)不一，具體來說：在感知延伸互動階段，通過各種各樣的方式全面的收集電網(wǎng)信息，收集電網(wǎng)信息的方式主要包括近距離通信手段、利用多種標識技術、利用RFID 標簽等，全面收集了電網(wǎng)信息后，需根據(jù)不同環(huán)節(jié)的不同特點和技術要求，有針對性的對每個環(huán)節(jié)建立傳感網(wǎng)絡，同時為了保證信息的準確性，應利用多種近程通信技術采集更多的電網(wǎng)信息，不斷完善信息網(wǎng)，進而達到提高信息真確性的目的;在信息傳輸階段，新型電網(wǎng)以電力通信網(wǎng)為信息傳輸通道，傳輸信息時利用光纖或?qū)拵o線接入方式，從而實現(xiàn)對全網(wǎng)信息的實時監(jiān)控。
3 面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)分層網(wǎng)絡架構(gòu)
參考物聯(lián)網(wǎng)基本網(wǎng)絡模型，結(jié)合不同階段完成功能和支撐技術的差異，可把面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)分成感知延伸層、網(wǎng)絡層和應用層三層網(wǎng)絡體系架構(gòu)。
3.1 感知延伸層
感知延伸層的監(jiān)測目標有很多，比如家居對象、電力對象和智能安防等其他對象。其中家居對象是指涵蓋家庭水熱電表和遠程操控的智能家電;電力對象是指涵蓋輸、變、配、用四大環(huán)節(jié)中的各項數(shù)據(jù)，比如用戶用電信息、設備狀態(tài)信息和氣象環(huán)境信息等;而其他對象主要是指一些短距離通信設備，比如RFID 標簽、攝像頭、傳感器等。通過感知延伸層收集到的信息，需要對其進行必要的分類和預處理，然后選用合適的短距離通信手段接入感知終端和互動終端，如此感知數(shù)據(jù)就出現(xiàn)在了終端設備上，而且還可以實現(xiàn)與用戶之間的良好互動。
3.2 網(wǎng)絡層
網(wǎng)絡層包含接入網(wǎng)和核心網(wǎng)兩種。首先應通過有效的方式消除各網(wǎng)絡之間的差異，把感知終端和互動終端的信息依照數(shù)據(jù)類別和安全等級分別傳至電力接入專網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)。電力接入互聯(lián)網(wǎng)包括多種接入方式，比如太網(wǎng)、ADSL、3G、xPON等;電力接入專網(wǎng)主要包括電力光纖接入網(wǎng)和寬帶無線接入網(wǎng)，通過電力接入專網(wǎng)，可有效實現(xiàn)對信息的實時監(jiān)控、雙向互動。
3.3 應用層
應用層是在分析智能電網(wǎng)各項業(yè)務需求的基礎上，建立的電力應用平臺。該平臺系統(tǒng)通過使用傳感手段，在采集大量數(shù)據(jù)的基礎上對信息進行更加完善的管理和控制。此外，由于新型電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，發(fā)生了很多變化，所以應在現(xiàn)有電力應用平臺的基礎上進行創(chuàng)新，建立新型感知互動平臺，實現(xiàn)社會用戶和平臺之間的感知與互動。主要注意的是必須是在內(nèi)外網(wǎng)相互隔離條件下連接感知互動平臺與電力核心網(wǎng)，其間接互聯(lián)必須有強有力安全措施保障。
4 建立物聯(lián)網(wǎng)
對人類社會生活各個層面影響的效果建立物聯(lián)網(wǎng)對人類社會生活各個層面影響的效果。
5 結(jié)論
通過建立面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，可有效解決現(xiàn)有電網(wǎng)條件下阻礙我國實現(xiàn)智能電網(wǎng)的諸多問題，促進我國實現(xiàn)智能電網(wǎng)的步伐。通過建立智能電網(wǎng)，能夠提高電網(wǎng)資產(chǎn)利用效率，提高供電可靠性和電能質(zhì)量，同時對人類社會生活各個層面影響深遠，具有巨大的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。
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