面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與應(yīng)用方案研究

另外，在智能用電中有一支較為重要的應(yīng)用是電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)，在國家電網(wǎng)的推動(dòng)下正在逐步實(shí)現(xiàn)。電動(dòng)汽車充電設(shè)施的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用除了傳統(tǒng)用戶的電能計(jì)量與監(jiān)測外，還包括對充電站設(shè)施的監(jiān)控、對充電車輛電池狀態(tài)的監(jiān)控以及對充電車輛的調(diào)度等。第一，充電站設(shè)施的監(jiān)測包括充電車位監(jiān)測、充電狀態(tài)監(jiān)測、視頻監(jiān)測、安防監(jiān)測和煙霧報(bào)警等;第二，通過在電動(dòng)汽車、動(dòng)力電池、充電設(shè)備中設(shè)置傳感器和RFID系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)感知電動(dòng)汽車運(yùn)行狀態(tài)、動(dòng)力電池使用狀態(tài)等;第三，在電動(dòng)汽車動(dòng)力電池中置入RFID標(biāo)簽，當(dāng)充電車輛駛?cè)氤潆娫O(shè)施時(shí)，充電設(shè)施處的RFID閱讀器能夠感知當(dāng)前電動(dòng)汽車電池電量剩余情況。充電設(shè)施將需要等待充電的車輛數(shù)目和充電設(shè)施內(nèi)的剩余充電車位，通過物聯(lián)網(wǎng)上報(bào)給調(diào)度指揮中心，由調(diào)度指揮中心協(xié)調(diào)就近的充電設(shè)施，同時(shí)將就近充電設(shè)施的行使線路提供給等待充電的車主，避免車主的長時(shí)間等待。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)高質(zhì)、快速的充電，是智能電網(wǎng)應(yīng)用的一個(gè)重要組成部分。

2.3 智能電網(wǎng)互動(dòng)化的物聯(lián)網(wǎng)解決方案

互動(dòng)性作為智能電網(wǎng)的另一個(gè)重要特征，在智能用電環(huán)節(jié)上體現(xiàn)得尤為明顯。而感知作為物聯(lián)網(wǎng)的基本特性，除利用多種手段實(shí)現(xiàn)泛在的物體感知外，還必須充分利用互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信的資源實(shí)現(xiàn)人與物、物與物之間無所不在的連接與互動(dòng)。作為智能電網(wǎng)互動(dòng)性的集中體現(xiàn)，智能用電肩負(fù)著與用戶建立密切、負(fù)責(zé)的交互關(guān)系，實(shí)現(xiàn)供需互動(dòng)的重任。因此，相對于輸電線路、無人值守變電站和配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，面向智能用電的ICT平臺(tái)要求區(qū)域更廣、業(yè)務(wù)更多的感知與互動(dòng)。這種感知與互動(dòng)的開放性和智能電網(wǎng)安全通信的要求是矛盾的，也只有解決了這一矛盾，才能真正找到面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式。

如本文第2節(jié)所述，從解決智能電網(wǎng)ICT平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)安全性和開放性的矛盾出發(fā)，結(jié)合智能用電環(huán)節(jié)的應(yīng)用需求，制定面向智能用電的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。該方案在現(xiàn)有用電信息采集等電力應(yīng)用平臺(tái)的基礎(chǔ)上搭建新型感知互動(dòng)平臺(tái)，電網(wǎng)企業(yè)通過這個(gè)平臺(tái)與社會(huì)用戶進(jìn)行相互的感知與互動(dòng)。

與智能電表數(shù)據(jù)采集不同的是，智能家居設(shè)備的監(jiān)控需要社會(huì)用戶的參與。這就需要社會(huì)用戶既能通過移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)隨時(shí)隨地地用智能終端訪問智能家居設(shè)備，又能隨時(shí)隨地地了解電網(wǎng)企業(yè)的分時(shí)電價(jià)水平和自己家庭的電力負(fù)荷分布情況，進(jìn)而進(jìn)行精細(xì)的用能管理。如圖4所示，方案中將照明裝置、水電氣三表、供暖設(shè)施以及相應(yīng)的智能家居設(shè)備通過星型、樹形、網(wǎng)狀等多種無線組網(wǎng)方式接入網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)將采集到的數(shù)據(jù)信息通過3G/ADSL/以太網(wǎng)/xPON等多種通信方式接入互聯(lián)網(wǎng)。電網(wǎng)企業(yè)搭建的智能電網(wǎng)感知互動(dòng)平臺(tái)也接在互聯(lián)網(wǎng)上，社會(huì)用戶可通過手機(jī)等移動(dòng)終端登錄感知互動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行電價(jià)和家庭用電情況的查詢、統(tǒng)計(jì)等處理。

第三，應(yīng)用于智能用電系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)方案中特別設(shè)計(jì)了安全網(wǎng)閘以實(shí)現(xiàn)用電信息采集平臺(tái)和感知互動(dòng)平臺(tái)的信息抽取與推送。安全網(wǎng)閘類似于一個(gè)單刀雙向高速電磁開關(guān)，并配有高速大容量緩存區(qū)，兩個(gè)平臺(tái)僅與緩存區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而不直接相連，可以實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)平臺(tái)進(jìn)行信息交互的基礎(chǔ)上，電力專網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)在任何時(shí)刻的完全隔離，從而有效提高了智能電網(wǎng)的安全性指標(biāo)。

本方案從電網(wǎng)與用戶感知互動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)開放性角度出發(fā)，利用互聯(lián)網(wǎng)搭建與用戶交互的感知互動(dòng)平臺(tái)，可充分調(diào)動(dòng)社會(huì)資源，大大提高各大網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商與終端設(shè)備廠商積極性，提升普通居民用戶的節(jié)電積極性，從而調(diào)動(dòng)起最廣泛的社會(huì)力量參與到全面感知、有效互動(dòng)的面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中來。通過搭建智能電網(wǎng)感知互動(dòng)平臺(tái)，利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能家居控制，不但有利于智能用電理念在廣大居民用戶中的推廣，而且充分利用了現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)資源，有效節(jié)約了構(gòu)建智能配用電一體化平臺(tái)的經(jīng)濟(jì)成本。更重要的是，在安全網(wǎng)閘的隔離保護(hù)下，電網(wǎng)企業(yè)將用戶用電信息向感知互動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行智能推送，不但滿足了用戶實(shí)時(shí)掌握用電信息的需求，實(shí)現(xiàn)普通居民感知電網(wǎng)的愿望，而且也全面樹立了電網(wǎng)企業(yè)的社會(huì)形象，從而真正達(dá)成雙向的感知與互動(dòng)，促進(jìn)了電網(wǎng)建設(shè)向著透明、開放、安全的目標(biāo)邁進(jìn)。

3 結(jié)束語

雖然當(dāng)前智能電網(wǎng)的概念尚未統(tǒng)一，但是利用先進(jìn)的通信、信息技術(shù)提高電網(wǎng)的智能化程度已經(jīng)成為一種共識(shí)。因此，構(gòu)建通暢、高速、安全、可靠的ICT平臺(tái)是電網(wǎng)智能化的根本保障和必然趨勢。本文充分考慮了智能電網(wǎng)的特性需求，提出了構(gòu)建面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)解決方案，該方案不僅考慮了對現(xiàn)有電力通信網(wǎng)的集成，而且利用物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，在感知終端實(shí)現(xiàn)了對電網(wǎng)信息的全方位采集;在信息傳遞中實(shí)現(xiàn)了多種組網(wǎng)方式的異構(gòu)融合和協(xié)同工作;在后臺(tái)信息處理時(shí)利用多種后臺(tái)分析手段實(shí)現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的合理分類、篩選、分析和處理;從而推動(dòng)了自愈、安全、交互、協(xié)調(diào)、兼容的智能電網(wǎng)的早日實(shí)現(xiàn)。構(gòu)建面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是一項(xiàng)長期的工程，需要電網(wǎng)信息化程度的不斷提高和物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作的不斷推進(jìn)。將物聯(lián)網(wǎng)融入到智能電網(wǎng)ICT平臺(tái)的建設(shè)中，既要立足眼前現(xiàn)實(shí)，又要兼顧發(fā)展前景;既要滿足近期需求，又要適應(yīng)未來發(fā)展。

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