物聯網技術在電氣工程領域的應用研究

朱文衡

（廣東長高通信服務有限公司山東分公司，山東 濟南 250000）

在互聯網時代，物聯網技術在多個領域中得到應用，采用該技術可對電氣設備進行監測和控制，對數據信息進行采集、存儲、處理、分析和傳輸。傳感器技術、RFID標簽、嵌入式系統技術等被廣泛應用于電氣工程領域。

1 物聯網技術在電氣設備狀態檢修中的應用

首先，物聯網技術具有信息采集的作用，可以根據采集的信息分析電氣設備的運行狀態。利用信號采集裝置采集數據，感應器獲得設備相關數據后將其轉換參數信息，統一進行處理和傳輸。根據電氣設備的參數信息檢修人員了解設備的基本情況，以此為基礎開展檢修工作。為了更好地發揮物聯網技術的作用，需要采用先進的感應器，這樣才能保證采集信息的準確性和完整性，為檢修人員提供準確的參考信息。

其次，物聯網技術可以對電氣設備進行監測，在電氣設備運行的過程中，很容易受到環境的影響，多種影響因素會使電壓、電流等參數發生較大的變化，影響檢修人員的判斷。檢修人員可以根據采集的數據做出初步的判斷，但不能以此為結論，要對不同時間段的參數進行綜合分析，準確掌握電氣設備的運行情況。需要注意的是，電氣系統中存在大量的電氣設備，不需要對每一個設備進行檢修，也不必對設備的所有參數進行監測，電氣系統中的電氣設備有著不同的功能和作用，只需要對某項參數進行監測即可，例如，在對充油設備進行監測時，只需查看油的氣體含量和溫度這兩個參數，便能夠準確反映充油設備的狀態，通過物聯網技術可提高監測的效率，降低檢修的成本[1]。

最后，采用物聯網技術可以對輸電線路進行監測，信息主要是在感知層傳輸，感知層包含GPS定位系統和智能傳感器，可以利用GPS進行定位，利用智能傳感器進行監測，以便及時發現異常信息并對異常部位進行定位，為檢修人員提供參考。通過狀態檢修能夠保證信息的準確性，同時還能進行預警，保證整條線路的安全。在智能網絡層中，需要連接無線信號，射頻芯片可以發送信息，在測溫節點進行發射和傳輸，只要有一個測溫終端，就能夠順利和其他測溫節點相連，順利將信號發射出去。

2 物聯網技術在智能電機中的應用

2.1 智能電機的構成和功能

智能電機主要由兩個部分組成，第一個部分是Logix控制平臺，第二個部分是集成架構，主要為FactoryTalk（R）的制造軟件集成套件，兩者的結合大大提高了電機利用率，呈現出更好的控制效果。目前，服務領域和其他領域都對智能電機進行了應用，是電氣工程領域的重要設備，可以將其應用在數控機床中，進一步促進產業發展，提高市場競爭力[2]。

智能電機主要包含兩個方面的功能，分別是直接啟動功能和變速控制功能。對于直接啟動功能來說，其系統中含有Allen-Bradley電子式保護繼電器，繼電器中有Device Net通信系統，具有實時訪問的作用，用戶能夠隨時查看狀態、性能、診斷情況，還可以下達控制命令。在軟啟動中，如果在滿電壓的狀態下啟動交流感應電機，勢必會出現一定的磨損，而智能電機控制系統可以對電流大小進行控制，保持電壓的穩定性，增加了系統的耐用性。對于變速控制功能來說，不同的用戶有著不同的需求，可以用交流變頻器進行控制，采用恒壓頻比控制方法或磁通矢量控制技術，使感應式電機具有低速性能和零速性能。

2.2 智能電機對物聯網技術的應用

智能電機控制充分運用了物聯網技術，在物聯網技術的支持下，可以對中低壓進行控制，以此來減少電機能耗，減輕電機設備內各部件的磨損。物聯網技術和智能電機的結合構成了Allen-Bradley（R）Power Flex（R）700S交流變頻器，可以將其應用在印刷行業，以此來解決電子傳動軸的問題，縮短停工時間，通過自動化控制提高運行效率，在機械傳動軸和齒輪箱中控制張力、精確定位。

3 物聯網技術在智能電網中的應用

3.1 在智能電網中的作用

智能電網中含有各種類型的傳感器，能夠將不同的設備和資產相互關聯，構建出客戶服務總線，有效整合信息，達到減少成本和保持電網穩定性的目的。通過運用物聯網技術，智能電網可以集中進行規劃和建設，骨干網架主要為特高壓電網，按照統一標準運行，使各級電網相互協調。物聯網技術在智能電網領域的應用主要包括先進的傳感技術、測量技術、控制技術和決策支持系統技術。這些技術的應用可以保證電網平穩、可靠、安全、高效地運行，此外還可以低于外部攻擊，保證了用戶的用電需求。另外，物聯網技術中的通信技術、信息技術、自動控制技術、管理技術、傳感技術等技術相互配合，可以減少電網運行過程中的能源損耗，加快了電力設備的運行速度，對故障進行預測，及時發現故障、隔離故障，避免大范圍停電。智能電網將非實時信息與實時信息綜合起來，通過物聯網技術進行信息集成和信息共享，管理人員可以隨時查看電網運營狀態，為決策和控制方案提供參考。

3.2 物聯網技術在智能電網領域中的應用

物聯網技術將業務流、電力流以及信息流全部融合到一起，通過一體化處理建立完整的通信支撐體系，做到無損采集數據信息，順利傳輸數據信息。智能電網還能用于電網調度和決策規劃，讓管理工作更加標準和精細。智能電網具有智能判斷能力，還有較強的自適應調節能力，是一種智能化的網絡系統，可以采用分布式管理方式，將不同的能源集中入網，實時監測用電情況，采用最優的輸配電方案，合理配置電能和充分利用電能，提高電能利用率，減少損耗[3]。

智能電網可以從三個方面運用物聯網技術，一是數據采集，利用物聯網技術開展新型業務，如實時雙向用電信息采集，或者利用物聯網技術監測輸電線路，預防故障。二是數據傳輸，用網內節點協作的方法進行數據傳輸，在物理層運用接入技術，在MAC層運用多種技術實現網內節點協作完成數據傳輸，可以采用路由尋址方法、擁塞避免技術等。三是數據處理，物聯網具有強大的信息處理能力和數據計算能力，物聯網技術能夠支持網內數據融合處理，將融合處理后的數據信息傳輸到用戶端。

4 物聯網技術在電氣火災系統中的應用

4.1 電氣火災檢測

電氣火災系統需要具備實時預警功能，及時向管理人員預警，根據用電情況評估風險等級，以此來預防火災事故，重點預防電氣火災。電氣火災系統充分應用了電氣火災監控技術，為進一步提高監控質量，將物聯網技術應用到系統中，構建一個智能化的運維管控系統。在物聯網技術的應用中，構建B/S結構網站，同時針對移動客戶端進行設計，管理人員和用戶可以在移動客戶端上通過Internet訪問系統，根據自身的權限查看對應的信息[4]。

4.2 電氣火災系統

電氣火災系統可以利用物聯網技術進行監測，掌握電流、電壓、溫度等情況，設定一個安全范圍，如果參數超出限定范圍，可以通過短信提醒、微信提醒、電話提醒等方式通知用戶。電氣火災系統可以利用物聯網技術采集數據并對原始數據進行分類存儲，為保證數據的安全，對數據進行備份，建立數據恢復機制，恢復誤刪的數據。電氣火災系統主要為模塊化結構，具有較強的兼容性，采用低耦合的設計方法和分層架構的形式。如果第三方系統想要接入，可以通過軟硬件接口接入電氣火災系統，要想對電氣設備進行集成處理，可以利用物聯網技術進行協議轉換。

5 物聯網技術在建筑電氣節能中的應用

5.1 抄表系統

物聯網遠程抄表系統能夠記錄各個設備的用電量，抄表方式比較便捷，能夠自動存儲用電數據，還能根據負載率等信息分析變壓器的狀態，分析無功補償設備的情況。管理人員可以統計用戶的用電量，對每年、每月、每周、每日的用電變化情況進行分析，制定科學的節能計劃，合理利用電能，確保設備始終處于最佳的狀態，達到節能降耗的目的。

5.2 新風控制系統

物聯網智能新風系統可以對空氣質量數據進行分析，了解各個房間的空氣質量，以此來調整新風系統的運行模式。該系統一般會保持低能耗模式，確保空氣流動，如果空氣質量低于限定值，就要加大功率，通過新風交換的方式輸送新鮮空氣，為了進一步降低能耗，可以使用雙向換氣式新風系統，在新風交換的過程中，運用高導熱效率材料，對空氣的熱量進行控制，以此來降低空調的能耗。

5.3 環境監測和能源管理

物聯網環境監測子系統利用物聯網技術監測室內空間的溫度、濕度、照度、空氣質量，將建筑內部環境參數發送到相應的系統中，以此來調節各個設備的運行參數，讓室內環境更加舒適。中央空調控制子系統能夠根據環境參數進行控制，例如，當溫度超過26℃，會自動進入制冷模式。家庭能源管理子系統包含三個部分，一是用電負載，包括可調度負載，如洗衣機等家用電器，還包括不可調度負載，如冰箱和計算機。另外兩個部分主要是分布式電源和儲能設備，可以根據各個設備的用電需求進行調控，通過統一調控降低能耗和系統備用裝機容量，提高家庭用電效率[5]。

5.4 消防系統和安防系統

很多建筑的消防系統比較落后，安裝成本高且擴展性較差，將物聯網技術運用在火災自動報警系統中，能夠及時準確發現火情，及時發出警報，利用物聯網將火情信息傳遞出去。傳統的安防系統無法進行遠程監控，布線復雜、可靠性較低，運用無線傳感器網絡技術后，可對出入人員和車輛進行識別，利用局域網進行連接，如果識別到異常情況，即時發送報警信息給自動報警系統，用戶和管理人員可以在移動設備上進行遠程監控，了解報警信息。

5.5 照明系統和光伏發電系統

如今，大部分建筑使用LED節能燈，將光照度采集器安裝到各個空間，物聯網傳輸系統將房間的光照度和人流等信息傳輸給照明控制系統，對燈具進行控制，根據實際需求調節燈具的亮度。光伏發電系統充分利用了新能源，如果用電量較低，可以存儲電能，還可以將多余的電能并入電網，在用電高峰期，利用儲存的電能進行供電，避免用電量波動幅度過大。

6 結束語

物聯網技術的融合應用促進了電氣工程行業的發展，在電氣工程行業，物聯網技術主要被用在設備檢測中，通過感應裝置采集電氣設備運行參數，管理人員可以根據參數信息了解設備的狀態，及時發現故障并對故障部位進行維修，對設備進行遠程控制，保證系統和設備運行的安全性與穩定性。■