基于物聯(lián)網(wǎng)的用戶側(cè)智能用電方案探究

魏宏飛，陳 雨，周 鋒

(1.河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑環(huán)境設(shè)備工程系,河南省南陽市，473009 2.鄭州信息科技職業(yè)學(xué)院建筑工程系,河南省鄭州市，450064 3.凱邁（洛陽）環(huán)測有限公司，河南省洛陽市，471000)

0 引言

隨著人民生活水平的不斷提高和社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,人們對個性化、多樣化的用電服務(wù)需求將急劇增加，智能用電是我國國家電網(wǎng)公司堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分，它可以實(shí)現(xiàn)供需雙方的智能互動，用戶可以獲知各類用電信息。用電企業(yè)可以根據(jù)采集到的各類用電信息，分析家庭用電負(fù)荷，為用戶提供經(jīng)濟(jì)高效的用電方案以及其它的增值業(yè)務(wù)服務(wù)，構(gòu)建電網(wǎng)與用戶之間電力流、信息流、業(yè)務(wù)流實(shí)時互動的新型供用電關(guān)系。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是智能電網(wǎng)的支撐技術(shù)之一，本文就物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在用戶側(cè)智能用電方便的應(yīng)用進(jìn)行了研討。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)集成了傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、人工智能和自動化技術(shù)，能夠?qū)⒏兄降奈锲放c互聯(lián)網(wǎng)連接起來,進(jìn)行信息交換和通訊,以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)測和管理的一種智能網(wǎng)絡(luò)，被廣泛的應(yīng)用于智能電網(wǎng)、智能交通、智能家居、工業(yè)監(jiān)測、老人護(hù)理、公共安全、政府工作、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。

物聯(lián)網(wǎng)包含感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三層。感知層負(fù)責(zé)采集信息和物聯(lián)相關(guān)的信息；網(wǎng)絡(luò)層用于接入和傳輸來自感知層的信息，異構(gòu)融合廣泛的通信網(wǎng)絡(luò),包括現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)、廣電網(wǎng)以及各種接入網(wǎng)和專用網(wǎng)等；應(yīng)用層用來構(gòu)建各種服務(wù)管理平臺和運(yùn)行平臺，為用戶提供各類服務(wù)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。

2 用戶側(cè)智能用電

智能用電是通過將用戶端的設(shè)備通過傳感器和通信設(shè)備聯(lián)成完整的用電信息交互網(wǎng)絡(luò)，智能地采集各類電信息，實(shí)現(xiàn)用電信息的自動采集、負(fù)荷管理、用電狀態(tài)的監(jiān)測與分析，提供用電指導(dǎo)和各類增值服務(wù)。用戶側(cè)智能用電服務(wù)系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)分為設(shè)備感知層、網(wǎng)絡(luò)通信層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層3層，如圖1所示：

(1)設(shè)備感知層是智能用電服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，主要應(yīng)用智能量測控制技術(shù)，通過各類量測裝置構(gòu)成的傳感器網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)用戶配電開關(guān)、用電設(shè)備狀態(tài)的在線監(jiān)測和控制。本層的設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)本地設(shè)備間的信息傳輸，可采用無線局域網(wǎng)通信(Wi-Fi)、無線局域網(wǎng)安全傳輸通信(WAPI)、Zigbee、電力線載波通信(PLC)以及RS-232/485等多種本地通信方式。互動設(shè)備是用戶與電網(wǎng)進(jìn)行雙向交互的關(guān)鍵設(shè)備，還可以通過綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)與本地通信或是與上層設(shè)備進(jìn)行通信。

(2)通信網(wǎng)絡(luò)層用來實(shí)現(xiàn)上、下層級的數(shù)據(jù)傳輸，分為電力專網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)2種形式，其中電力專網(wǎng)主要包括230 MHz無線窄帶通信、同步碼分多址(SCDMA)無線寬帶通信以及電力光纖通信。綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)支持廣泛的通信方式，完成各種方式之間協(xié)議轉(zhuǎn)換和尋址，實(shí)現(xiàn)用戶設(shè)備的接入和上行通信。

(3)業(yè)務(wù)應(yīng)用層主要以設(shè)備感知層獲得的海量數(shù)據(jù)和雙向互動平臺為基礎(chǔ)，提供常規(guī)用電服務(wù)、智能用電服務(wù)和社會增值服務(wù)等各種業(yè)務(wù)應(yīng)用。

圖1 智能用電服務(wù)系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能用系統(tǒng)物理架構(gòu)

圖2為基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能用系統(tǒng)物理架構(gòu)：(1)設(shè)備感知層實(shí)現(xiàn)各種測量、信息采集和信息匯總功能，設(shè)備包括空調(diào)、電冰箱、熱水器、電視和電腦等用電設(shè)備、公用事業(yè)計(jì)量裝置水表和燃?xì)獗怼⒅悄茈姳砗图彝グ踩珯z測裝置燃?xì)鈭缶蜔熿F報警器以及交互設(shè)備。能夠?qū)崿F(xiàn)自動電表、水表和燃?xì)獗淼募脩暨€可以通過交互設(shè)備及時地與供電企業(yè)互動，獲知各類信息和增值服務(wù)。本層設(shè)備采用多種通信技術(shù)混合組網(wǎng)，有RS-485、ZigBee以及三網(wǎng)融合技術(shù)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和擴(kuò)展性。(2)通信網(wǎng)絡(luò)層用來連接系統(tǒng)上、下層之間的網(wǎng)絡(luò)，其主要設(shè)備是支持廣泛通信方式的智能通信機(jī)和網(wǎng)絡(luò)信道。系統(tǒng)支持GPRS 和有線通信技術(shù)等。(3)業(yè)務(wù)應(yīng)用層擁有各類應(yīng)用中心，用戶可以通過各類終端設(shè)備（電腦、PAD、智能手機(jī)、家庭內(nèi)交互設(shè)備等）訪問這些應(yīng)用中心，及時地獲知用電信息、電價、預(yù)付電費(fèi)、剩余電費(fèi)、告警信息以及電價政策等相關(guān)內(nèi)容，還可以隨時隨地支付相關(guān)費(fèi)用以及接受小區(qū)信息、社區(qū)服務(wù)等增值服務(wù)。

圖2 智能用電服務(wù)系統(tǒng)物理架構(gòu)

4 小結(jié)

智能用電作為堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要組成部分，它建設(shè)的好壞直接關(guān)系到電網(wǎng)的能源使用效率、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和有序用電。用戶側(cè)的智能用電以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，能夠?yàn)橛脩籼峁┙?jīng)濟(jì)高效、便捷安全、服務(wù)多樣、靈活互動和友好開放的用電服務(wù)，為企業(yè)推廣智能用電提供了全新的思路，具有一定的價值。

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