基于物聯網技術的智能電力計量系統研究

陳琪，王珊珊，陳丹瓊，章曉君

（國網寧波供電公司，浙江 寧波 315000）

在我國經濟與科技迅速發展的社會背景下，極大的推動了我國電力領域的發展，社會競爭力不斷加大，用電需求不斷增多，由此可見，物聯網技術領域的發展正面臨著嚴峻的機遇與挑戰。但是，從我國目前電力事業的發展狀況來看，與一些西方發達國家之間仍然存在一定的差距，具有很大的提升空間。因此，相關領域必須切實根據當前的發展狀況作出系統的分析與研究，注重提高智能電力計量系統的實際成效，提高質量和效率，切實優化我國聯網技術，使其更加具備智能性，高效性，安全性的特點，旨在進一步發現問題，分析問題和解決問題，推進我國電力事業的可持續性高效發展。

1 物聯網技術發展背景下，智能電力計量系統的發展現狀

近年來，在我國經濟與科技的支持下，也極大的推動了物聯網技術的發展，在此基礎上物聯網技術與各個領域的兼容性也有了極大的提升，應用范圍不斷擴大，物聯網技術與電力領域的進一步結合，也是現代化社會背景下的一個重要發展方向。但是，從目前的發展現狀來看，仍然存在諸多的問題，尚未得到有效的解決，特別是與西方之間仍然存在一定的差距，因此，相關領域必須予以充分的重視。首先，我國物聯網技術在應用范圍與普及范圍兩方面存在一定的不足，我國大部分的企業仍然在發展的過程中選擇傳統的發展模式，發展理念、發展模式有著很大的弊端問題，從而導致與時代脫軌的現象，無論是從質量角度來看還是效率角度來看都有明顯的不足，對整體的發展造成了極大的負面影響。其次，我國的智能電力計量系統本身具有一定的缺陷，主要表現在計量系統的精確度問題上得不到有效的保障，該問題也是當前必須重點解決的一個問題之一。

2 物聯網技術的發展背景

2.1 物聯網技術發展的總體概述

物聯網的發展是科學技術發展的必然，是人類不斷追求自由和美好生活的必然，也是人類自身發展在面臨諸多挑戰時采取的智慧而積極的行動。其應用包括環境監測、智能電網、智能家居、智能監控、智能交通、智能水系監測、智能物流等各個方面，對大眾的日常生活產生了越來越重要的影響。智能電網通過先進的技術、設備、控制方法以及決策支持系統來實現電網的可靠性、安全性、經濟性等目標，利用無線嵌入式物聯網技術來實現智能電力計量，是優于民、利于民的技術性改革，是有利于國計民生的大事件，是促進我國電力系統改革和完善的重大助力。與此同時，互聯網技術作為物聯網技術發展的核心與關鍵，是互聯網基礎上的延伸與擴展，通過進一步加強有線與無線網絡與互聯網三者之間的有機結合，從而更好地保障信息的準確傳遞，使得物聯網技術更加具備全面性，多樣性，高效性的特點。近20年來，互聯網的高速發展，與科學技術和信息化技術的聯系度更加緊密，應用范圍越來越大，市場也具有廣泛性和良好的前瞻性，給全世界帶來了更大的機遇與發展空間。在此基礎上，從我國互聯網的發展史角度來分析，可以看出互聯網的發展具有運營產業化、應用商業化、互聯全球化、互聯寬帶化、多業務綜合平臺化和智能化等特點。可以預見，物聯網的發展和應用將大大超過互聯網，將進一步改變人們的生產、工作、生活和學習方式。而物聯網在電力事業中的應用也同樣具備高效性，其中，智能電力計量系統作為物聯網技術發展的關鍵組成部分，系統的質量將會對整體造成極大的影響，二者相輔相成，相互影響。

2.2 無線物聯網技術背景

無線物聯網技術是物聯網技術的有效延伸，也是當前物聯網技術發展背景下的一項重大突破與進展，極大地提高了物聯網技術的科學性，合理性，高效性，安全性，對于進一步促進效益提升有著積極的意義和深遠的影響。其中，LPWAN技術是目前應用廣泛的遠程接入技術，可用于智能計量電表的實施，通過進一步優化智能模塊，優化配置，從而更好地實現無線電力計量系統的升級，主要表現在降低功率能耗、擴大應用范圍、實現遠距離傳輸、提高精確性，安全性四方面。與此同時，我國目前的無線物聯網技術發展已經趨于成熟，如WIFI、藍牙4.0、ZigBee和Z-WAVE。除此之外，在實際的電力計量系統發展過程中，LPWAN技術的優勢也十分顯著，發揮了其特有的價值與優勢。通過該技術可以更好的實現高密度無線連接，能夠直接性的在配備電網計量系統的基礎上實現自動化的智能電表，大大延長了使用壽命與使用效率。

3 基于物聯網技術的智能電力計量系統研究

3.1 需求分析

傳統的計量體系在社會發展的進程中逐漸暴露出環境適應能力差、計量精確程度較低、建設與維護成本較高等問題。而現如今，在物聯網時代下，電力部門對計量體系提出了新的需求：

（1）構建統一標準：傳統的計量體系由于多廠家的終端標準不統一，使得多廠家設備集成較難，導致效率低下。因此，在物聯網技術支持下的智能電力計量體系應當統一終端標準；確保接口層遵循IEC61968規范；能夠有效集成多系統，為電力公司提供統一的數據、統一的應用入口，進一步提升管理效率。（2）提高適用性與可擴展性：傳統的電力計量體系主要針對大用戶，對偏遠地區以及環境惡劣地區適應性較差。因此，基于物聯網技術的智能電力計量體系應當預留接口，實現靈活配置，能夠兼容各種用電設備終端，應用于各種場景。(3)計量精確：傳統計量體系周期較長且數據精確程度較低，因此，應當在提高自動化程度的同時提高精確程度，確保精確計量。（4）支持多種通信方式：隨著通信技術的快速發展，以前的計量體系所搭載的通信方式已經無法滿足實際需求，因此，基于物聯網技術的智能電力計量體系應當適應時代發展，支持RS-485、4G、Wi-Fi、GPRS等多種通信方式，增加智能計量體系的適應性，確保傳輸效率。

3.2 設計方案

（1）關鍵技術。首先是RFID:RFID技術，即射頻識別技術，該技術能夠通過無接觸的射頻信號來識別目標并進行相應的數據交換操作。在智能電力體系中RFID技術能夠將傳統的人工抄表轉變為自動化采集、記錄與管理模式，實現近距離的通信與傳輸，大大提高了傳輸的安全性和精確性。其次是LoRa技術，該技術最先起源于美國，其擴頻方面占據有力地位，涉及領域極為廣泛，具有遠距離、低功耗、多節點的特點，于是同時也大大降低了成本，提高了數據的安全性，應用范圍極為廣泛。

（2）基本架構。物聯網技術分為感知層、網絡層、應用層三個模塊，從智能電力系統角度進行劃分，可以細分為智能計量感知層、智能計量網絡傳輸層、智能計量應用服務層。與此同時，通過物聯網技術的基本構架，可以實現科學有效的電能數據采集，實現數據遠程且高效傳輸，可以滿足多樣性的需求，例如數據采集、數據緩存、數據轉換、數據查詢、數據顯示、協議轉換等。

3.3 基于物聯網的智能化計量檢定系統概述

（1）基于物聯網的智能化計量檢定技術的設計思路。現階段，我國的社會發生了翻天覆地的變化，故而對于智能化計量檢定技術，也應提出更高的要求，從目前的發展現狀來看，物聯網技術于電能表的智能化進行有機的結合是當前電力領域發展的重要方向。在實際設計過程中，必須樹立良好的前瞻性，綜合分析和考慮實際情況，根據具體情況具體分析，可能在簡化模塊的基礎上，進一步提高智能化和高效化。

與此同時，相關設施還必須要進行一定的結構重組才能夠實現最終的智能化，比如采用激光的傳感技術等。

（2）基于物聯網的智能化計量檢定系統的構成。在物聯網發展背景下的智能化計量檢定系統，其軟件與硬件是系統的核心與關鍵，與系統的優良性有著直接性的聯系。首先，從軟件的角度來分析，其作用主要表現在平臺管理，其次從硬件的角度來看，主要是為檢定的過程提供一個相應的工作平臺，總而言之，軟件與硬件二者相輔相成，缺一不可。與此同時，針對整個系統的檢定，必須進一步優化流程，使得基本單元得到科學有效的劃分，從而更好的促進各個模塊之間的聯系。

3.4 基于物聯網的智能化計量檢定技術方法的分析

（1）自動接拆線技術方法的分析。一般來說，電能表固定之后，就必須要對其進行穩定保護，這點是至關重要的，必須予以充分重視。在此基礎上，接車線單元環節是整個流程的關鍵所在，對于進一步保證電能表的穩定性有著極為重要的意義，而最大化的保障能表達安全性，提高安全系數。一方面極大的避免了傳統電能表檢定工作過程中的弊端問題，最大化的減少和避免了由于人為原因而引發的安全隱患。另一方面，有效的減少了人力、物力、財力的支出，提高了整體的工作質量與效率。

（2）自動加封技術方法的分析。加封工作也是智能化計量系統中的一個重要環節，因此，進一步加強安全維護與檢定工作是當前電力企業發展過程中必須解決的重點問題與難點問題。從電能表安全事故的角度來看，電能表被違規進行偷盜使用的情況屢見不鮮，相關領域及相關工作人員必須予以充分的重視。在物聯網技術的應用下，能夠更好的通過自動加封技術實現安全維護環節，進一步保證加固的質量和效率，最大化的提高電能表的安全性能，優化電能表的內部結構，保證電能表整體的順利運行。

3.5 節拍仿真系統設計方法的分析

眾所周知，電能表的檢定工作也是智能電力計量系統中的一個重要組成部分，而節拍仿真系統設計方法的分析，能夠進一步實現多個領域的有機結合。因此，在實際的系統設計中，具有合理的方式方法是至關重要的，必須從整體的角度出發進行功能的設計，避免設計獨立性，導致整體的功能得不到切實的整合，嚴重的情況下還會導致整個智能電腦系統出現故障，導致系統停止運行的現象屢見不鮮。而通過節拍仿真系統設計方法，可以更好的規避風險系數，提高安全性能，進一步通過細化仿真和模擬進一步發現問題，分析問題和解決問題。

3.6 多功能移栽定位技術方法的分析

通常情況下，智能電力計量系統具備系統性和復雜性的特點，且各個電力系統的組成部分也具有極大的關聯性，因此對于電力計量系統中的各個操作環節與步驟，之間的配合就顯得極為重要。而多功能移栽定位技術的提出，切實的解決了緩解復雜性的問題，極大的避免了由于環節復雜而引發的不利影響。其中，海綿吸盤式的移栽技術與高耐壓設計的技術是當前階段最為常用的兩種技術，能夠切實的符合社會發展的需要。

4 結語

綜上所述，本文從物聯網技術發展背景下智能電力計量系統的發展現狀角度作為出發點，從物聯網技術的總體概述以及無線物聯網技術背景兩方面，簡要的分析和闡述了物聯網技術的發展背景，重點的對物聯網技術的智能電力計量系統研究展開了深入的探討，從而更好的保障智能電力計量系統的價值得以最大化的發揮，更好地保障我國物聯網技術的發展，能夠切實地滿足當今社會發展的實際需要，進一步提高經濟效益和社會效益。