淺析電力物聯網建設中的關鍵技術

徐喆

【摘 要】泛在物聯是指任何時間、任何地點、任何人、任何物之間的信息連接和交互。泛在電力物聯網是泛在物聯在電力行業的具體表現形式和應用落地；不僅是技術的創新，更是管理理念和管理思維的創新，對內重點是質效提升，對外重點是融通發展。泛在電力物聯網將電力用戶及其設備，電網企業及其設備，發電企業及其設備，供應商及其設備，電力客戶及其設備，以及人和物連接起來，產生共享數據，為用戶、電網、發電、供應商和政府社會服務；以電網為樞紐，發揮平臺和共享作用，為全行業和更多市場主體發展創造更大機遇，提供價值服務。

【關鍵詞】泛在電力物聯網；關鍵技術

1泛在電力物聯網的特點

1.1信息感知全面、組網快速靈活

泛在電力物聯網中的傳感器可以十分方便地根據電力行業的具體應用需求部署在電力系統的各個角落或直接封裝于電力設備內部，實現無處不在的全面感知。隨著無線通信技術的不斷進步與發展，無線傳感設備甚至無須架設固定的網絡基礎設施即可進行靈活部署，并通過自組織協作的方式迅速建立通信連接、快速組網，從而實現對電力系統中各個關鍵環節、部件及周圍環境狀態信息的實時感知、采集和處理。這對于涉及范圍廣泛、結構錯綜復雜的電力系統來說尤為重要。例如：將傳感器部署于處于惡劣環境、可進入性差的海上風電場中對風電機組進行狀態監控，可以大幅度降低風電機組的故障率，提高風電場的經濟效益。

1.2信息融合度高、通信方式靈活

電力系統的運行調度和運行監控要求信息實時、準確、快速地傳遞，這需要通過有效的數據融合技術及靈活的通信方式才能實現。泛在電力物聯網中的傳感器在進行信息傳遞之前，可以對采集到的信息進行初步壓縮，以避免冗余數據傳遞帶來的信道擁塞和數據包丟失等問題，然后再將信息傳遞給網絡中的匯聚中心（也可稱網關或基站）進行進一步處理與融合，最后通過專用網絡等傳遞給用戶終端。同時，傳感與通信設備能夠以多跳的方式進行無線通信，通信網絡中包含多條通信鏈路。多跳的方式縮短了物聯網設備之間的通信距離，多條通信鏈路也增加了網絡通信的靈活性和容錯性。

1.3以數據為中心、面向具體服務

物聯網創造了一種收集數據和利用數據的互動。應用于電力行業的成千上萬個物聯網設備會將電力系統的運行狀態等信息均通過數據感知的形式體現出來，即生成大量數據（或稱為大數據），因此泛在電力物聯網是以數據為中心的網絡。然而，大數據必須轉化為可操作的、智能的信息才能從中獲取價值。對數據的轉化和理解是一個將數據包含的意義附加到一個具體經歷或服務上的過程。因此，電力行業中的物聯網必須針對具體的應用服務來對數據進行處理和應用。也正因為如此，物聯網設備在電源要求、外觀形狀和用戶界面設計等方面通常各有不同，根據特定應用服務設計或構建的物聯網設備往往只能專屬應用于該領域。例如，人們不能將為智能家居而制造的物聯網設備用于其他商業、工業或醫療領域。

1.4可擴展性強、智能化程度高

數據信息的采集與傳遞是泛在電力物聯網的基本功能，遠程抄表技術的日益普及和應用就是物聯網在電力行業中應用的一個很好的案例。除此之外，電力工作人員還可以根據應用需求靈活地增設視頻傳感器、聲音傳感器等來更加直觀地獲取電網的實時運行狀況，如智能變電站監控等；與此同時，也可以通過加裝溫濕度傳感器、壓力傳感器等氣象類傳感器來獲得實時的環境信息，以及時應對突發的惡劣天氣狀況，如風電場狀態監測等。因此，泛在電力物聯網具有便于擴展、智能化程度高的特點。隨著信息技術的不斷進步，在未來的電力系統中，人們將可以利用統一的物聯網平臺來接入各業務板塊的智能物聯設備，通過制訂各類電力終端接入系統的統一信道、數據模型、接入方式，實現各類終端設備的即插即用，隨時隨地的獲取信息和享受服務。

2泛在電力物聯網的關鍵技術

2.1智能芯片

隨著電力系統的不斷發展，越來越多的計量、保護、變換、控制、監測、用電等設備接入電力系統，各種電力設備的運行產生了大量數據，目前多數現場數據采集設備仍然基于傳動的工業采集裝置，數據可靠性差，精度低，也使得終端設備的智能化程度低，而基于智能芯片的微型智能傳感及智能終端可以充分解決這一問題，其具備高精度、低功耗、微型化、智能計算的特點，一方面可以完成設備信息的采集、提取及傳遞；另一方面通過本地邊緣計算，實現終端智能化，完成本地自控，從而無需像傳統設備一樣只具備遙測搖信功能而不具備遙控功能。近年來，谷歌開發的EdgeTPU芯片、我國自主開發的芯片都具備海量數據處理與邊緣計算的能力，這些智能芯片的出現將快速促進終端的全息感知與智能化。

2.25G與與LPWA

海量電力數據的傳遞需要一體化的通信網絡。電力系統地域分布廣泛，往往涉及高山、森林、冰原等復雜環境，致使通信網絡難以覆蓋全部，現場數據難以傳輸。現在物聯網有2類主流技術：一類是工業以太網和電力載波為主的有線網絡技術，另一類是以5G和低功耗廣域網（LPMA）為主的無線網絡技術。泛在電力物聯網中數據分布廣，分散性強，部分不易供電，連接難，采集頻次低，傳統的有線網絡通信技術難以適用，因此以無線網絡為主的現代通信技術是實現泛在電力物聯網網絡通信的主要手段。5G被視為物聯網發展的基礎。基于不同場景的5G切片網絡通信技術被認為是解決電力系統全息感知、泛在連接的關鍵所在。

2.3物聯網平臺

隨著電力系統海量數據接入一體化數據平臺，通過對大量數據的合理分析、深層挖掘，進而實現電力信息的有效利用。一體化數據平臺應當具備大數據處理和云端計算，以及實現風光預測、電力系統故障診斷等的人工智能能力。目前百度的“天工”智能物聯網平臺，移動OneNET物聯網平臺，阿里link物聯網平臺等一體化數據平臺相繼在生產實踐中展開應用。移動OneNET與“Hi”電展開合作，協助其解決“設備狀態檢測”、“設備位置監管”、“設備信息管理”、“反向控制設備”等問題；阿里云于無錫鴻山打造首個物聯網小鎮，實現小鎮交通、環境、水務、能源等多個城市管理項目的在線運營。對于實現泛在電力物聯網數據一體化平臺的搭建，必須結合“大數據+云計算+人工智能”的物聯網平臺。

3結語

泛在電力物聯網是以電力系統為核心，結合智能終端傳感器、通信網、人工智能、云平臺技術，構成的復雜多網流系統。泛在電力物聯網通過電力系統設備信息交互、人物信息交互，實現能源生產與消耗的實時平衡，保障電網的經濟安全運行；另一方面也可以促進電力市場的開放，實現供需交易的快速響應，以及清晰明了的電網資產評估。泛在物聯技術與電力系統的結合，最終將會構建多方參與的能源生態體系。作為第三次能源革命的核心技術，泛在電力物聯網是未來能源產業的發展方向。

參考文獻：

[1]泛在電力物聯網引領未來[J].大眾用電，2019，34（04）：4.

[2]泛在電力物聯網緣何有魅力[J].河南電力，2019（04）：72-73.

（作者單位：國網太原供電公司）