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)用是電動汽車充電系統(tǒng)，在國家電網(wǎng)的推動下正在逐步實現(xiàn)。電動汽車充電設(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)測和煙霧報警等;第二，通過在電動汽車、動力電池、充電設(shè)備中設(shè)置傳感器和RFID系統(tǒng)，可以實時感知電動汽車運行狀態(tài)、動力電池使用狀態(tài)等;第三，在電動汽車動力電池中置入RFID標簽，當(dāng)充電車輛駛?cè)氤潆娫O(shè)施時，充電設(shè)施處的RFID閱讀器能夠感知當(dāng)前電動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，避免車主的長時間等待。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使電動汽車實現(xiàn)高質(zhì)、快速的充電，是智能電網(wǎng)應(yīng)用的一個重要組成部分。

2.3 智能電網(wǎng)互動化的物聯(lián)網(wǎng)解決方案

互動性作為智能電網(wǎng)的另一個重要特征，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)和移動通信的資源實現(xiàn)人與物、物與物之間無所不在的連接與互動。作為智能電網(wǎng)互動性的集中體現(xiàn)，智能用電肩負著與用戶建立密切、負責(zé)的交互關(guān)系，實現(xiàn)供需互動的重任。因此，相對于輸電線路、無人值守變電站和配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)，面向智能用電的ICT平臺要求區(qū)域更廣、業(yè)務(wù)更多的感知與互動。這種感知與互動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)用平臺的基礎(chǔ)上搭建新型感知互動平臺，電網(wǎng)企業(yè)通過這個平臺與社會用戶進行相互的感知與互動。

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)控需要社會用戶的參與。這就需要社會用戶既能通過移動通信和互聯(lián)網(wǎng)隨時隨地地用智能終端訪問智能家居設(shè)備，又能隨時隨地地了解電網(wǎng)企業(yè)的分時電價水平和自己家庭的電力負荷分布情況，進而進行精細的用能管理。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)感知互動平臺也接在互聯(lián)網(wǎng)上，社會用戶可通過手機等移動終端登錄感知互動平臺進行電價和家庭用電情況的查詢、統(tǒng)計等處理。

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)計了安全網(wǎng)閘以實現(xiàn)用電信息采集平臺和感知互動平臺的信息抽取與推送。安全網(wǎng)閘類似于一個單刀雙向高速電磁開關(guān)，并配有高速大容量緩存區(qū)，兩個平臺僅與緩存區(qū)進行數(shù)據(jù)交換而不直接相連，可以實現(xiàn)在兩個平臺進行信息交互的基礎(chǔ)上，電力專網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)在任何時刻的完全隔離，從而有效提高了智能電網(wǎng)的安全性指標。

本方案從電網(wǎng)與用戶感知互動的網(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平臺，可充分調(diào)動社會資源，大大提高各大網(wǎng)絡(luò)運營商與終端設(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)動起最廣泛的社會力量參與到全面感知、有效互動的面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中來。通過搭建智能電網(wǎng)感知互動平臺，利用互聯(lián)網(wǎng)實現(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的經(jīng)濟成本。更重要的是，在安全網(wǎng)閘的隔離保護下，電網(wǎng)企業(yè)將用戶用電信息向感知互動平臺進行智能推送，不但滿足了用戶實時掌握用電信息的需求，實現(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)的社會形象，從而真正達成雙向的感知與互動，促進了電網(wǎng)建設(shè)向著透明、開放、安全的目標邁進。

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。因此，構(gòu)建通暢、高速、安全、可靠的ICT平臺是電網(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，在感知終端實現(xiàn)了對電網(wǎng)信息的全方位采集;在信息傳遞中實現(xiàn)了多種組網(wǎng)方式的異構(gòu)融合和協(xié)同工作;在后臺信息處理時利用多種后臺分析手段實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的合理分類、篩選、分析和處理;從而推動了自愈、安全、交互、協(xié)調(diào)、兼容的智能電網(wǎng)的早日實現(xiàn)。構(gòu)建面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)平臺是一項長期的工程，需要電網(wǎng)信息化程度的不斷提高和物聯(lián)網(wǎng)標準化工作的不斷推進。將物聯(lián)網(wǎng)融入到智能電網(wǎng)ICT平臺的建設(shè)中，既要立足眼前現(xiàn)實，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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