电力物联网

2024-11-20

电力物联网（精选12篇）

电力物联网篇1

摘要：物联网是智能电网的重要支撑技术,智能电网是物联网的重要应用领域,物联网产业发展已上升到国家战略。文章首先介绍了电力物联网的基本内涵、特征、体系架构以及与智能电网之间的关系,分析了当前电力物联网发展所存在的不足,并结合智能电网规划建设及业务特点,对电力物联网发展阶段、各分层研究发展方向及关键内容进行了总结,最后对高级形态的电力物联网进行了展望。

关键词：电力物联网,发展方向,研究重点,智能电网

0 引言

1999年MIT Auto-ID中心的Ashton教授在研究RFID时最早提出了物联网概念,同年在美国召开的移动计算和网络国际会议正式明确了物联网(Internet of Things)概念,会上同时提出“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”,物联网概念由此诞生。

2003年,美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。2009年2月,IBM首席执行官彭明盛首次向奥巴马政府提出“智慧地球”概念,美国当年将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点。同年8月,温家宝总理在视察中科院无锡物联网产业研究所时,提出要大力发展物联网,并将无锡定为“感知中国”中心,后来又将物联网正式列为国家五大新兴战略性产业之一,写入“政府工作报告”。物联网开启了蓬勃发展之旅。

2009年起,国家电网公司启动智能电网规划建设,并计划2020年前初步建成世界上最大的智能电网。近年来,智能电网被列为物联网十大应用领域之一,电力物联网的发展受到了社会各界的关注。随着电力物联网研究和应用的不断深化,电力物联网的真正内涵及发展方向成为困扰从业人员的议题。国网电科院物联网技术中心在国网公司信通部的组织下对相关议题进行了深入研究,并取得了一定成果。

1 再议何谓物联网

从物联网概念提出距今已有10多年,但到底什么是物联网,哪些是物联网,哪些又不是物联网,这个问题一直纠结不清。目前物联网定义版本很多,其中百度百科中定义为“通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。”该定义显然是站在物流行业角度对物联网的定义,具有一定的片面性。在“欧盟物联网研究战略路线”中谈到物联网定义时首先谈什么是“物”,并从“物”即“存在”的哲学定义一直谈到实体的物和虚拟的物,这进一步开拓了我们的思路。

物联网的英文名称是“The Internet of things”(物物相连的互联网),即物联网的基础仍是互联网,是互联网由IP设备(如PC机)延展到了任何物品和物品之间的信息交换和通信。这个“互联网”并非完全地、持续性地有线互联,以RFID为例,处于“互联”状态仅仅是一瞬间,大部分时间是逻辑上的“互联”。

有了互联网作为类比,物联网的概念就不难理解了。例如,某设备上安装一个传感器,并与计算机连接,这是不是物联网。这如同2台PC机用一根网线连接起来算不算互联网,显然不是。又如在某几台设备上安装几十个传感器,传感器与处理机连接,这是不是物联网,这相当于问局域网是不是互联网,因此充其量是一个传感网,是物联网的一种表现形式。物联网基于互联网(包括行业专网)实现了更为广泛的感知识别、信息传输和智能化处理。

有必要提一下,物联网是当前意义“互联网”的延展。在新一代互联网中,物联网又成为下一代互联网的组成部分。

物联网架构如图1所示。

2012年初,国网电科院物联网技术中心结合物联网定义及电网的应用特点,制定了电力物联网的定义,即“在电力生产、输送、消费、管理各环节,广泛部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的各种智能感知设备,采用基于IP的标准协议,通过电力信息通信网络,实现信息安全可靠传输、协同处理、统一服务及应用集成,从而实现电网运行及企业管理全过程的全景全息感知、互联互通及无缝整合”,并确定了电力物联网的四大特征:全面感知、IP互联、可靠传输、智能处理。

电力物联网在电网中不是一个全新的内容,对电力物联网的研究和应用是对物联网技术在电网中应用进行系统化的深化提升和应用拓展。

2 电力物联网与智能电网之间的关系

关于电力物联网与智能电网之间的关系,可以从如下3个方面进行说明。

1)首先,智能电网是物联网的重要应用领域,物联网技术已在智能电网得到不同程度的应用。现有的调度自动化/EMS、输变电状态监测系统、用电信息采集系统等都是不同形态的物联网应用,部分系统具备了物联网4个基本特征,可以认为到达了物联网应用的中高级形态。智能电网的建设必然产生世界上最大、最为智能、信息感知最全面的物联网。

2)物联网技术是智能电网的重要支撑技术,为智能电网带来多项价值。物联网所具备的全面感知与协同处理能力,可以全方位提高智能电网各环节的信息感知深度和广度,有助于提升电力系统分析、预警、自愈及灾害防范能力,有助于提升电网安全运行水平。

3)智能电网和物联网的深度融合,可以大大促进公司智能化产业的发展。智能电网和物联网的深度融合,可以带动智能终端、智能传感器、信息通信设备、电力芯片、软件及运行维护等智能化产业的发展,提升公司的自主创新能力、市场竞争力和技术支撑能力。

3 电力物联网将何去何从

从物联网技术在电网中应用的广度和深度出发,可以将电力物联网的发展分为4个阶段,即局部应用阶段、单环节应用阶段、区域综合应用阶段、全景全息电力物联网阶段。4个阶段可以理解为“点、线、面、题”关系,各阶段体现了物联网技术在电网中应用范围的不断扩展以及各应用的不断融合统一。

其中局部应用阶段主要表现为小范围设备状态监测应用,如早期的变压器油色谱监测,一套系统主要针对一台或几台变压器。监测设备的智能化水平不高,应用规模小。

单环节应用阶段主要将物联网技术应用于电网的某一个专业环节,如输变电状态监测系统。单环节应用阶段实现了一定规模的应用和该环节服务的统一,但存在横向隔离、未实现集成应用、底层信息模型未统一等不足。

区域综合应用阶段实现了一定区域内的物联网综合应用,该阶段将实现感知信息模型、通信规约、应用服务的统一规范,为物联网技术的大范围应用,实现全景全息的电力物联网奠定基础。

全景全息电力物联网阶段是电力物联网发展的最高形态,届时将从区域综合应用面向整个电网应用的拓展,实现与智能电网的全面融合。其特征表现为物品标识、感知信息模型、通信规约、应用服务的统一和全面意义上的IPv6互联。

当前电力物联网正处于区域综合应用起步阶段,需要进一步加强对物联网关键技术、标准规范、综合应用等方面的研究和投入,推动电力物联网发展,实现电力物联网与智能电网建设的同步。

4 电力物联网当前存在的不足及下一步发展重点

4.1 当前存在的不足

根据电力物联网整体发展方向,综合分析当前电力物联网研究及应用情况,针对电力物联网各个层面,主要有如下几个方面有待于进一步加强和提升。

1)物联网感知层方面,感知识别设备标准化、实用化水平有待提升,应用场景监测数据较少,对装置及系统状态、环境尚未形成全面感知。

2)物联网网络层方面,通信方式及规约尚未进行统一规范,难以实现数据的规范化汇集、传输,建设模式不够经济,终端接入通信网络未达到电力物联网对通信能力及可靠性的要求。

3)物联网应用层方面,目前应用系统主要按专业各自独立建设,支撑数据分散,各应用间数据信息难共享,重复投资,应用效果不佳。

总之,电力物联网缺乏统一组织、统一规划和统一建设,标准化不足,经济性不强,各专业责任不够清晰,对智能电网支撑作用受到制约。

4.2 电力物联网发展重点

根据当前电力物联网发展中存在的不足,在下一步工作中,需要结合智能电网规划建设,对电力物联网进行统一组织、统一规划、统一建设,以达到“消除信息壁垒、共享数据资源”的目的,为电网基础运行业务和公司现代化运营模式提供全方位支撑。

图2是基于SG-ERP架构研究制定的电力物联网架构。其中在感知层重点实现各环节数据统一感知与表达,建立统一信息模型,规范感知层的数据接入,完善SG-ERP架构;在网络层按照规范化的统一通信规约实现对数据的传送,丰富扩展SG-ERP架构;在应用层遵循SG-ERP体系架构,将多种数据信息统一管理,并基于统一应用开发平台(SG-UAP),提供统一数据服务,实现各类业务应用服务,基于统一应用服务,构建各类电力物联网应用服务,通过应用集成,供其他业务系统使用。

各物联网层面关键技术及应用研究重点如下。

1)感知层。感知层主要利用各种传感识别设备实现信息的采集、识别和汇集,其研究重点是实现统一的信息模型,具体包括对统一标识、统一语义、统一数据表达格式、安全防护等方面进行研究,形成相关标准规范,研发标准化采集终端、标准化通信模块及信息格式转换设备等。

其中物品编码标识技术是电力物联网大面积部署的基础,在制定物品编码时,需要考虑编码容量、物品分类以及与国际或行业相关组织编码的衔接等因素。对应的物品名称服务(Object Name Service,ONS)可提供对物品编码的注册、查询、定位和属性承载。

此外,感知层中的传感电气集成技术是未来的发展方向,尤其是智能电气设备的研发和应用,传感器、电子标签等在设备生产过程中既已配备。在传感电气集成中需注意电磁干扰问题以及传感设备与主设备之间的寿命匹配问题。

2)网络层。网络(传输)层主要负责感知层信息的传输和承载,其发展方向是研究并制定统一规范通信规约。考虑到电力各专业业务特色以及通信规约的技术特点,一定时期内主要还是实现通信规约的规范性。例如,要求变电环节物联网应用应遵循IEC61850规约,配电环节遵循IEC61968规约等。此外,应注重多种融合通信技术的引入,包括可靠无线通信技术,丰富通信手段。

网络层最重要的是安全问题,尤其是无线通信技术的应用,在物联网技术应用中须考虑覆盖各层的完善安全体系。

3)应用层。应用层重点基于SG-ERP架构,研究物联网统一数据模型,实现统一数据服务和统一应用功能,为业务应用提供服务支撑,并基于统一应用服务,实现与相关业务应用的集成,实现业务应用功能的增强。

5 结语

本文对电力物联网的定义、发展趋势、面临问题以及在智能电网中的应用进行了研究,并分析了亟待解决的问题和研究发展重点。从物联网技术在智能电网中的应用现状看,已经取得了一定的成果,但还需要进一步加大推广应用力度,通过统一组织、统一规划、统一建设,实现电力物联网与智能电网的同步,从而达到构建全景全息的电力物联网的愿景,推动智能电网向自愈、互动、兼容、集成、优化和安全的方向发展,进而提高我国工业生产和公众生活等各方面的信息化水平。

参考文献

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[3]王春新,杨洪,王焕娟,等.物联网及三维可视化技术在智能变电站中的应用研究[A].2011电力行业信息化年会论文集[C].2011.

[4]朱晓荣,孙君,齐丽娜,等.物联网[M].北京:人民邮电出版社,2010.

[5]朱洪波,杨龙祥,于全.物联网的技术思想与应用策略研究[J].通信学报,2010,31(11):2–9.ZHU Hong-bo,YANG Long-xiang,YU Quan.Investigation of Technical Thought and Application Strategy for the Internet of Things[J].Journal on Communications,2010,31(11):2–9.

[6]卢志俊,黄若函,周招洋.物联网技术在智能电网中的应用[J].电力系统通信,2010,31(7):50–52.LU Zhi-jun,HUAN Ruo-han,ZHOU Zhao-yang.Application Prospects of Internet of Things in Smart Grid[J].Telecommunications for Electric Power System,2010,31(7):50–52.

电力物联网篇2

电梯物联网也是一个免费的公共信息平台，任何用户都可以免费访问和享用电梯物联网的资源，它更像是一个免费的下列东西：

1、电梯搜索引擎：

电梯相关的企业、产品、配件和服务等都可以在搜索引擎中找到答案；

2、新闻咨询平台：各种电梯行业内的新闻和咨询，甚至房产行业和物业企业的时事要闻也会在平台上不间断的更新和播报；（巨额的广告收入）

3、专家维修指导平台：

对于各种类型的电梯故障，平台根据不同的故障现象和描述给出不同的参考解决方案，供维修人员和相关技术人员参考；

4、企业展示平台：

各企业（电梯/房产/物业）都可以充分利用平台的先进传播性展示自己的企业、产品和服务等；（广告收入）

5、电子商务平台&社交平台；爆发力有多强，参照已有的股票炒作模式即可，不多说了。

6、其它信息平台：

当地的天气、出行、重大新闻、股市行情，以及各行各业发生的重要事情等都会实时反映在平台上，供访问者查阅。

政府部门推行电梯物联网的动力：

电梯物联网可以提升政府管理电梯运行安全的水平；提高政府管理电梯安装、电梯维保的效率；及时获取电梯关人故障和电梯事故的报警信息：犯罪行为溯源；

整梯企业推行电梯物联网的动力：通过电梯物联网，可以掌握所有自身品牌电梯在市场上的分布和实时运行信息；可以关注电梯整个生命周期的信息管理；能够长期跟踪产品及零部件质量并加以改善；提升产品质量；提升品牌影响；提升市场竞争力：

维保企业推行电梯物联网的动力：

电梯物联网有助于提升电梯的维修和保养效率；第一时间获知电梯故障信息；提升管理水平；提升维保质量；降低维保成本/人工成本；为电梯维修和保养业务的量化考核提供客观数据；

物业管理企业推行电梯物联网的动力电梯物联网可以帮助物业企业第一时间获知电梯关人故障信息，提升服务质量；监督维修和保养质量：

电梯乘客可以通过电梯物联网获得：浏览小区物业的通知和公告；了解近期的天气状况；

了解当日的实事咨询和头条新闻；

浏览周边出行信息；

浏览周边的生活设施；各种广告；股票行情；甚至直接通过电梯物联网的平台进行网上购物；物业报修；社区交友等；

据政府有关部门统计，截止2014年底，全国在用电梯的数量已经达到360万台。电梯是一种特殊的垂直交通工具，这么多的电梯每天要运送数千万的乘客上上下下，电梯的安全运行，可靠运行已经成为社会关心的一大话题。物联网的出现，不仅使电梯界，也使政府监管部门在思考：电梯究竟能否搭载物联网？物联网能否为我们建立起一个很少花钱，甚至不花钱，就能提升电梯安全保障能力，提升电梯运行管理水平，提升整个电梯行业技术能级的平台？本文就是介绍一种这样的物联网。什么是电梯物联网(liftiot)？

电梯物联网即利用先进的物联网技术，采用小区组网的方式将电梯方便接入互联网，使电梯、整梯企业、质监部门、维保企业、配件企业、物业企业、电梯乘客、行业协会和房产企业之间可以进行有效的信息和数据的交换，从而实现对电梯的智能化管理，保障电梯的可靠运行。

电梯物联网的架构

电梯物联网的特点

1)小区组网

n 电梯物联网的发展依赖于技术的进步和整个电梯行业的发展需要，目前阻碍电梯物联网发展的瓶颈之一在于组网的方式，即物联网数据采集层面；

n 我们采用小区组网的方式，小区组网采用先进的无线技术，实现联网的硬件设备简单可靠，且运行无需流量费用，整个小区组网后再通过一个网络端口，连接至物联网平台，达到一个小区（少于50台）只产生一个数据流量，大大降低后续运行的流量费用。

2)超低成本

我们这里介绍的电梯物联网很特别，其一是花很少钱就能实现电梯进入物联网；其二是不费事就能把电梯带进物联网；其三是不花钱就可以永久享受物联网的各种服务；本文介绍的电梯物联网在硬件成本和后期运行成本上具备很多独特的优势：

n 低设备成本：每台电梯控制器通过加装“通讯转换器”，采用协议方式采集电梯控制器的信息，安全可靠；

n 小区组网：采用小区组网后再进入网络，大大节省数据流量费用；

n 安装简便：只需在电梯主板上加装“通讯转换器”，并将其连至“通讯节点”，即可完成电梯的入网工作；

n 运营费用：由于采用小区组网方式，一个小区只产生一个数据流量，实际每台电梯的流量费用非常低；云架构方式，服务器及后期维护费用低，且运行可靠。

3)电子隔离墙

n 电梯物联网在结构上设置了物联网与电梯控制器之间的“隔离墙”。电梯整梯企业是实施电梯入网的真正主体。通过“通讯转换器”，电梯与物联网之间在物理上筑起了保护电梯整梯企业核心利益的隔离墙；

n 电梯入电梯物联网，整梯企业负责按照政府有关标准将电梯基本信息转换成物联网统一的标准协议信息代码。标准协议以外的信息，整梯企业通过物联网提供的私密通道，同样通过通讯转换器，再经过“通讯节点”透传到整梯企业自己的信息处理平台。

4)信息授权

n 电梯物联网由整梯企业、电梯维保服务商、政府相关监管部门、电梯运营部门等多方组成，各相关角色通过信息授权浏览权限内的信息服务，未授权的内容无法浏览；

n 电梯物联网是一个提升电梯安全管理的平台，各角色根据国家标准及法规，各自享受相关的数据服务，这些服务都是受到信息授权的保护。

5)及时报警

n 电梯物联网通过与电梯控制器进行协议通讯，可准确获取电梯信息，为事故的主动报警提供信息通道；

n “电梯物联网”可以第一时间获知电梯事故信息（关人等影响公共安全的事故）并通过系统消息、短信等方式通知相关人员迅速前往事发地处理。

6)知识分享

n 电梯物联网建有“云博士”栏目，专门用于积累电梯维修经验以及各种电梯知识；

n 用户可以将自己的经验和知识输入”云博士“，也可以在网上提出问题，征求答案。其它用户可以在任何时候对这些问题给出解答，这些解答与问题将一起自动登录进“云博士”；

n 输入“云博士”的同一问题答案可以有千万种，大家各叙起见，有对有错。当搜索问题答案时，这些答案会按点击率排队。点击率最高的排在最前面，点击率低的将淹没在答案的大海中。

7)公共通讯标准协议

n 电梯物联网是一个公共信息平台，任何品牌的电梯都必须通过“通讯转换器”将原来电梯的基本信息转换为电梯物联网标准通讯协议（待发布）规定的规范，以便接入电梯物联网平台；

n 由于物联网获取的电梯基本信息采用了“协议”接入方式，而不是外接“传感器”的方式（靠外围安装传感器采集电梯信号的方式），具有对电梯本身无任何影响，安装简单便捷，误报率低优势。

8)私密数据

n 私密信息：电梯的调试信息（运行调试参数、厂家信息和振动曲线等）、非事故的故障信息和配件参数信息等都是整梯企业自己的私密信息；

n 私密信息可以通过物联网“透传”给整梯企业，物联网本身不做任何处理，只作为一个信息通道（“本安型”电梯远程数据块传递）。

9)追根溯源

n 由于电梯加入了物联网，各整梯企业可以通过物联网的设施获取自己分布在各地每台电梯的运行信息。当电梯发生批次性元器件故障或设计问题时，整梯企业可以及时获知该电梯和故障的相关信息，定位故障原因和故障配件；

n 整梯企业用户在ERP或类似的其它管理系统中搜寻同批次生产的所有电梯（ERP提供生产批次及发货信息）；

n 电梯物联网还可以帮助整梯企业用户迅速定位这些电梯的地址、同时获取这些电梯的使用单位、维保单位、安装单位、物业公司等相关单位的名称和联系方式，知道电梯年检情况、电梯保养情况、电梯运行情况等信息。

10)安全可靠

n 电梯物联网采用“协议”的通讯方式，数据分析来源于电梯控制器，故障报警准确可靠；

n 电梯物联网定期轮询所有设备和电梯，实时掌握断网、停电、响应太慢、处理不及时等情况；

n 多角色电梯安全管控：质监部门、整梯企业、维保企业和物业企业等角色可以实时获知电梯运行、事故及维保情况，从而全面保障电梯运行安全可靠。

11)云架构

电梯物联网平台完全是架设在云服务上的应用,完全符合云计算的以下特点：

n 海量数据存储

n 虚拟化

n 高可靠性

n 通用性

n 高可扩展性

n 按需服务

n 极其廉价 4 电梯物联网是平台运营

电梯物联网也是一个免费的公共信息平台，任何用户都可以免费访问和享用电梯物联网的资源，它更像是一个免费的：

n 电梯搜索引擎：

电梯相关的企业、产品、配件和服务等都可以在搜索引擎中找到答案；

n 新闻咨询平台：

各种电梯行业内的新闻和咨询，甚至房产行业和物业企业的时事要闻也会在平台上不间断的更新和播报；

n 标准法规平台：

电梯行业内的各种法律、法规、标准和规范都可以在平台内进行查阅。

n 互动知识分享平台：

用户可以根据自身的需求，有针对性的提出跟电梯相关的技术问题，其它用户可以对这些问题给出解答；同时，这些问题的答案又会进一步作为搜索结果，提供给其他有类似疑问的用户，达到知识共享的效果。

n 专家维修指导平台：

对于各种类型的电梯故障，平台根据不同的故障现象和描述给出不同的参考解决方案，供维修人员和相关技术人员参考；

n 技术交流平台：

电梯物联网将会定期转帖转载最新的电梯技术类论文，为电梯技术人员之间的学习和交流提供了有效的平台支撑；

n 企业展示平台：

各企业（电梯/房产/物业）都可以充分利用平台的先进传播性展示自己的企业、产品和服务等；

n 电子商务平台：

各企业还可以将电梯相关的产品及服务的供求信息发布到电梯物联网上，实现电梯圈的电子商务；

n 电梯圈SNS社交平台：

用户可以随时随地与单位同事、电梯圈同行保持紧密的联系，了解他们的动态、分享个人的生活和工作点滴，共同讨论电梯技术问题，畅谈电梯业的发展；

n 政府和行业协会信息发布平台：

政府和行业协会可以利用电梯物联网这个有利平台发布一些行业资讯和政策法规；

n 其它信息平台：

当地的天气、出行、重大新闻、股市行情，以及电梯行业各企业发生的重要事情等都会实时反映在平台上，供访问者查阅。

电力物联网篇3

关键词：ZigBee；物联网；电力智能化

中图分类号：TP391.44 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 15-0000-01

ZigBee Technology Application in the Power Network of Thing

Lu Bo

(Jiangsu Huaian City Maternal and Child Health Hospital,Huaian223002,China)

Abstract:The Internet of things technology can realize the state monitoring of power equipment,electric power production management,electric power assets life cycle management,intelligent electricity.Use of Internet of things technology will contribute to the realization of intelligent electric two-way interactive services,electricity information collection,home energy management and vehicle charging and discharging,for the realization of user and network bidirectional interaction,improve power supply reliability and electricity efficiency and energy saving and emission reduction to provide technical support.Wireless sensor network is one of the key things,while ZigBee technology of wireless sensor networks is a hot technology,ZigBee technology is a kind of short distance,low rate wireless sensor network technology,and can be widely applied in the field of electric power network.

Keywords:ZigBee;Network of things;Power intelligent

一、物联网

（一）物联网定义。物联网（The Internet of Things）是指“物物相连的互联网”，通过射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）、传感器、全球定位系统等，按约定的协议，把物品与网络连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理[1]。（二）物联网的发展。物联网（又名传感网）被认为是继计算机、互联网之后的第三次数字技术革命，备受国内外关注。美国、日本、韩国、欧洲等先后提出了国家层面的物联网发展战略。我国政府非常重视物联网发展，吳邦国、温家宝等党和国家领导人先后多次提出要抓住物联网技术的发展机遇，要占领世界制高点，目前，物联网作为未来我国重点发展的七大新兴技术之一被纳入国家战略，并写进两会。

二、ZigBee技术

（一）ZigBee技术简介。为了满足传感器这样小型、低成本设备无线联网的要求，2000年12月IEEE成立了IEEE802.15.4任务组。这个组致力于定义一种供廉价的、便携或移动设备使用的极低复杂度、成本和功耗的低速率无线连接技术。ZigBee联盟由英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司组成，如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商的加入。相对于现有的各种短距离无线通信技术，ZigBee技术将是最低功耗和成本的技术。同时由于ZigBee技术的低数据速率和通信范围较小的特点，也决定了ZigBee技术适合于承载数据流量较小的业务。（二）ZigBee技术的特点：（1）网络容量大：ZigBee支持星状、片状和网状网络结构。（2）安全性高：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴定功能。（3）可靠性高：采用了碰撞避免机制。（4）功耗低：ZigBee设备只有激活和睡眠两种状态，工作周期很短。（5）时延短：通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。（6）成本低：ZigBee协议是免专利费的。（7）有效范围小：ZigBee的通信有效覆盖范围在10～75m之间。

三、ZigBee技术在电力物联网中的应用

（一）面向智能电网应用的物联网架构。面向智能电网应用的物联网主要分为感知层、网络层和应用服务层。感知层主要通过传感器、射频识别等技术手段实现对相关信息的采集；网络层依托电力信息通信网，实现感知层各类电力信息的传输；应用服务层主要采用智能计算、模式识别等技术实现电网信息的综合分析和处理，实现智能化的决策、控制和服务。（二）电力设备状态监测。利用物联网技术在常规机组内部布置传感监测点，了解机组运行情况，包括各种技术指标与参数，提高常规机组状态监测水平。通过在水电站坝体设置传感器网络，可以监测坝体变化情况，规避水库运行可能存在的风险。同样，物联网技术可以对风能、太阳能等新能源发电进行监测、控制和功率预测。输电线路状态在线监测是物联网的重要应用之一。利用物联网技术，可以提高对输电线路运行状况的感知能力，可监测的主要内容包括气象条件、覆冰、导地线微风振动、导线温度与弧垂、输电线路风偏、杆塔倾斜等。（三）电力生产管理。由于电力生产管理的复杂性，电力现场作业管理难度较大，常有误操作、误进入等安全隐患。利用物联网技术可以进行身份识别、电子工作票管理、环境信息监测、远程监控等，实现调度指挥中心与现场作业人员的实时互动。ZigBee技术运用，通过在塔基下、杆塔上及输电线路上安装地埋振动传感器、壁挂振动传感器、倾斜传感器、距离传感器、防拆螺栓等，结合输电线路状态在线监测系统，可以很好地实现对重要杆塔的实时监测和防护。（四）智能用电。利用物联网技术有助于实现智能用电双向交互服务、用电信息采集、家居智能化、家庭能效管理、分布式电源接入以及电动汽车充放电，为实现用户与电网的双向互动、提高供电可靠性与用电效率以及节能减排提供技术保障。

四、结论

智能电网与物联网的相互渗透和深度融合能有效整合通信基础设施资源和电力基础设施资源，提高电力信息化水平，改善现有电力基础设施利用效率。运用ZigBee技术使电网智能化将成为拉动物联网产业甚至整个信息通信产业发展的强大驱动力，并将深刻影响和有力推动其他行业的物联网应用，进而提高我国工业生产和公众生活等各个方面的信息化水平。

参考文献：

[1]刘振亚.智能电网与物联网[J].智能电网知识读本

[2]张莉.ZigBee技术在物联网中的应用[J].电信网技术

[3]陈晰,李祥珍,王宏宇.物联网在智能电网中的应用[J].

电力物联网安全防护技术研究篇4

关键词：电力,物联网,加密认证,入侵检测,安全防护

0 引言

随着国家电网公司计算机和智能电网技术的高速发展,使得物联网[1]技术在电力企业得到了广泛应用,物联网通过传感技术、通信技术和计算机技术把实体接入网络,是继互联网之后的一种新型网络,实体特征的感知、无线的信息传输和智能化的信息处理是物联网的主要特征,由于物联网中信息的感知和传输方式的特殊性,使得物联网的传输信息很容易被窃取,也很容易被重放,传输信息的安全直接影响到应用的安全,如果物联网在电网企业的应用安全得不到保障,将会出现大面积的停电、停水、工厂瘫痪。一旦事故影响社会发展和国家正常运转,后果将不堪设想。因此,如何实现电力物联网的安全,是公司迫切需要解决的难题。文章就如何建设电力物联网防护体系做了研究。

1 物联网概述

物联网(Internet Of Things,IOT)最早由麻省理工学院的Ashton教授提出,它是通过图形图像识别、射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)、传感器技术、全球定位、通信技术和安全防护手段共同作用组成的智能系统(见图1)。

编码是对实体进行身份编号,每个实体的编号是唯一的,就像每个人的身份证号,编码里面包含实体的产品信息、地理位置、功能等信息。

阅读器和标签是射频识别技术的重要组成,射频识别阅读器按照标签中规定的数据格式规范把实体中的信息提取到系统中,这是实体的自动识别过程,然后通过通信系统把要求的数据传输到数据处理中心。

2 物联网安全风险分析

物联网虽然是网络的一种,但比普通的互联网点更密集,设备种类更复杂。因此物联网除了面临一般网络所面临的安全威胁外,还存在特有的安全问题。

2.1 一般安全风险

1)物理设备破坏。物联网中所使用的基础设施和传感器等设备都是架设在无人值守的环境中,这些物理设备很容易遭受到自然灾害和人为的破坏,一旦这些设备受到破坏,数据的传输就被中断,影响到整个网络的正常运转。

2)信息窃听和篡改。物联网中的设备都是布置在无人看守的地方,信息一般依靠传感器获得,并通过无线或者有线网络进行传送,攻击者利用信号干扰对节点数据或者传输的数据进行干扰,使得正常的数据无法获取和传输,给攻击者创造数据破坏和窃取的机会,在无线网络传输中,数据很容易被窃取。

3)分布式拒绝服务攻击(Distributed Denial of Service,DDo S)[2]。DDo S是让节点或者数据服务器无法正常工作的攻击,攻击者利用一定的手段,利用大量的异地计算机僵尸(已经被黑客控制的计算机)正常或者恶意访问物联网服务器,导致服务器资源耗尽,不能为正常的访问提供服务。拒绝服务攻击的目的一般是破坏,也有信息窃取的可能。

2.2 针对性安全风险

物联网是所有实体组成的通信网络,这一网络承担着主体状态、位置、湿度、温度等信息的传输,信息复杂繁多,并且存在跨网传输的现象。物联网的这些特征导致它面临特有的安全风险。

1)数据标签攻击。这一攻击的着手点是物联网数据标签,攻击者通过诱骗、窃听等手段获取数据标签的格式和内容,在攻击过程中,通过修改数据标签格式、重发数据内容、破坏格式内容等方式致使服务器无法识别数据而停止处理,从而达到破坏的目的。

2)跨网攻击。由于物联网中实体的分布范围广、种类杂,所以使用单独的专用网络来完成数据传输是不现实的,在物联网中需要数据跨网、跨域配合传输,这增加了数据所受的安全风险。跨网攻击出现在异构网络的边界处,攻击点多,很难被发现,一旦发生,后果非常严重。

3)新技术安全风险。云计算[3]、IPv6等新型技术已经被应用到社会的各个领域,这些新IT技术给工业生产注入了新鲜血液,极大地推动了社会发展,但是,任何新技术都是一把“双刃剑”,它们推动科技发展的同时也面临着很多安全威胁,物联网也不例外。

4)隐私威胁。物联网将每件物品的信息传输到网络上,而物品上有物品所有者的隐私信息,一旦公开,会暴露个人的隐秘信息,甚至是账号密码等,这对当前注重个人隐私的社会是一个挑战。

3 电力物联网安全防护技术

3.1 安全防护目标

信息安全的总体目标是确保数据的完整性、可用性和保密性,电力物联网安全目标也遵循信息安全的目标,防止网络瘫痪、防止物联网系统破坏、防止业务数据丢失、防止企业信息泄密、防止终端病毒感染、防止有害信息传播、防止恶意攻击。

3.2 安全体系架构

和互联网安全架构一样,物联网安全技术体系包括安全管理、网络通信安全、介质安全、软环境安全和应急处理几个方面(见图2)。

安全管理是为了保护公司的资产(包括数据、硬件、软件、策略等)免受病毒入侵、黑客破坏、信息泄露等安全事件而制定的一系列法律法规和规章制度,信息安全工作七分靠管理,三分靠技术,可见安全管理的重要性。

网络通信安全指承载物联网运转的网络和通信硬件、软件及其系统中的数据受到防护,故意的窃取或者自然的破坏不会导致物联网的停转,物联网系统连续可靠正常地运行,网络通信设备会提供不间断的服务。

介质安全也称物理安全,物理安全是物联网安全的基础条件,主要目标是保护物联网网络通信设备、设施以及其他硬件介质不受自然灾害、操作失误和各种人为因素导致的破坏,环境条件、设备、场地和物理访问控制是物理安全主要考虑的范畴。

软环境安全也称计算环境安全,保证业务流执行中的数据认证、访问和授权管理、身份鉴别、业务审计等操作的安全可靠,最终完成数据完整性、安全性、可用性的目标。

应急处理是确保物联网安全的应急手段,包括应急预案制定、应急演练、灾难备份、灾难恢复、时间紧急处理和事后总结。

3.3 安全防护技术

3.3.1 加密技术

电子标签RFID是一种无线通信技术,此技术通过无线信号辨别既定目标并操作相关数据。RFID安全成为影响物联网安全的主要因素,是目前学术界研究的热点课题,Hash-Lock协议、分布式RFID询问–应答认证协议、Hash链协议、David的数字图书馆RFID协议、LCAP协议、随机化Hash-Lock协议和基于杂凑的ID变化协议等。Hash-Lock协议使用meta ID代替真实的ID以防信息泄露;分布式RFID询问–应答认证协议是一种分布式数据库环境的协议[4,5],目前并没有发现明显的安全漏洞;Hash链协议是一种基于公开秘密的协议,作为一种单向协议,只能对Tag的身份进行认证;David的数字图书馆RFID协议使用随机函数来实现认证,该协议除了要求高版本RFID再无其他安全漏洞;LCAP协议也是一种互动协议,但是不适合用于分布式数据库的计算环境;随机化Hash-Lock协议是一种随机数的互动协议,该协议无法解决重传攻击;基于杂凑的ID变化协议可以解决重传攻击,但是不适应于分布式计算环境。

RFID由于是无线信号,更容易受到窃取和破坏,它的安全是物联网重点考虑的问题,而电力物联网是电力信息发展的重要手段,它的安全关系到人民利益和国家安全,因此在电力网联网中建议采用分布式RFID询问–应答认证协议作为RFID的安全协议。

3.3.2 认证技术

认证就是在物联网工作过程中确认资源申请者身份的过程,是控制资源非法外泄的有效手段,也是实现分级管理的有效方法,当前的认证技术主要有口令认证、X.590的认证、域认证等。

静态口令和动态口令认证都属于口令认证,早期一般都使用静态口令认证,PC登录口令、系统认证口令、金融系统认证口令等,静态口令认证比较简单,在计算机上容易操作,但是安全性不高,鉴于这种缺点才提出了动态口令认证,动态认证使用了智能认证和特征认证相结合的认证方法,加强了口令的抗攻击性和破解难度。

X.509的认证是基于X.509证书的一种认证技术,该认证技术主要依靠权威机构实现,并且采用加密算法加密使得实现更加安全简单,持有X.509证书的主体可以获得CA的认证。

域认证分为域内认证和跨域认证,域认证取消了集中认证服务器,类似于点对点的认证形式,每个主体都互相认证,减轻了认证服务器的压力,提高了认证效率。

电力物联网具有覆盖范围广、传输地区多、提前信息量庞大的特点,采用集中认证的方式会降低认证效率和安全性,分布式的、点对点的域认证方式更适合于电力大型物联网。

3.3.3 入侵检测和保护机制

入侵检测和入侵保护是电力物联网发生安全威胁以后的保护手段,检测手段和保护手段协同工作才能达到最终的目的。入侵检测技术分为基于网络的入侵检测、基于主机的入侵检测和基于组件的入侵检测。分布式入侵检测是基于组件的入侵检测技术,该技术把不同独立功能的组件部署在不同的计算机上,这些组件可以相互协调工作,也可以单独工作,分布式部署提高了检测效率,增加了安全性和扩展性。

鉴于电力物联网的安全性和其他特有需求,建议使用分布式入侵检测和保护手段来防护,但在防护过程中需要寻找可靠节点来充当重要角色。

4 结语

物联网已经广泛应用在国家电网公司的通信、信息、管理和营销的各个方面,并成为推动公司发展的重要技术力量,随着电力物联网的深化应用,其安全保障问题也愈显突出,文章详细阐述了电力物联网安全防护技术,首先描述了物联网的感念、基本定义和组成,然后分析了电力物联网所面临的安全风险,主要从一般安全威胁和特有安全威胁两个方面做了描述,最后通过比较,从加密技术、认证技术、入侵检测与保护技术3个方面提出了电力物联网的安全防护技术,但是随着电力企业安全性要求的不断提高和物联网的进一步普及,需要从传输方面考虑更加安全的通信加密技术。

参考文献

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[2]张永铮,肖军,云晓春,等.DDoS攻击检测和控制方法[J].软件学报,2012,23(8):2058–2072.ZHANG Yong-zheng,XIAO Jun,YUN Xiao-chun,et al.DDoS attacks detection and control mechanisms[J].Journal of Software,2012,23(8):2058–2072.

[3]徐力,韩风艳,许崇.云计算的安全风险及对策研究[J].物联网技术,2012,2(9):31–33.XU Li,HAN Feng-yan,XU Chong.Cloud computing security risks and countermeasures[J].Internet of Things Technologies,2012,2(9):31–33.

[4]SAVRY O,VACHERAND F.Security and privacy protection of contacless devices[C]//The Internet of Things:20th Tyrrhem an Workshop on Digital Communications.New York:Springer.2010:409–418.

物联网与互联网的区别篇5

物联网对于大多数人来说可能还相对陌生，但事实上我们手边的智能手机已经在带我们走向物联网。每当我们带着智能手机驾车时，它会将我们的位置和车速发送到谷歌。与此同时，谷歌则将用户发送过来的信息汇总生成实时路面交通信息，以供所有驾车的人查询。

传统的互联网用户浏览网站时是点击按钮或者链接从一个页面跳转到另一个页面，有意识的跟网站发生交互行为之后留下行为信息。但是物联网却能在用户还没意识到的情况下就完成了信息的搜集。在物联网的世界就好像充满了隐形的按钮，当用户进入某一特定场景就会触发相应的按钮。小到信用卡刷卡器，大到整个房间，它们都能感知你的行为做出相应的响应。比如飞利浦的智能电灯Hue，就能在感知到主人离开房间以后自动关闭。

当然，这些隐形按钮的功能并不仅仅是开关这么简单。物联网公司将我们每次触动按钮的时间还有触动按钮之前的行为以及其它一些相关变量联系起来分析，便能对我们的生活轨迹加以描绘。

苹果的物联网

苹果似乎对物联网已经虎视眈眈，但是对于目前所掌握的技术细节却守口如瓶。他们最近推出了一款名叫iBeacon的技术。iPhone和Android手机用户可以通过它准确定位自己当前的位置，精度可以达到厘米级别。它就像是室内GPS，但是精度更高。这使得开发者在设计隐形的按钮时有了更大的发挥空间。苹果通过这个技术能占领更多用户入口，而用户则可借其使自己的设备发挥更强的功能。

iBeacon的信号不仅能在iPhone上接收到，在Android和Windows Phone上也同样能够接收。像Estimote这些公司已经在开放自己的硬件使得其能适配iBeacon的信号。苹果将iBeacon开放给像Estimote这样的第三方硬件开发公司显然是想尽快普及这种技术，尽快占领统治地位。这意味着你只要点一下手机，或者像智能手表这样的设备，就能按下一个隐形按钮。在未来，这种技术还极有可能会被内置到信用卡中，或者嵌入到我们衣服，以及其它可穿戴设备，比如健身传感器、腕带甚至是纹身。

从界面到预计算

我们所有使用的东西在未来都能通过物联网对我们的行为进行感知及预测。比如早晨，你的房间能够通过你的智能手环感知到你醒了，于是自动提升房间的温度，关闭安全系统，还会贴心的为你煮上一杯咖啡。这靠的就是预计算(anticipatory computing)。隐形的按钮以及其它相关的信息可以使得这些智能设备不仅可以满足的你需求，还能预测你的需求。Google Now就是展现这个技术潜力的一个很好的例子。当你开始使用它时，你的邮件，联系人，日历，社交媒体，浏览记录，位置信息都会被Google加以利用分析，进而向你推送你身边发生的新闻，或者是你正在看的电视节目的信息。还有一些公司通过追踪用户的日常生活轨迹从而得到他们在不同时间最容易出现在什么地方，跟广告商合作可以实现广告在特定的时间和地点的精准推送。

无处不在的连接

物联网的下一个方向是将不同生活场景搜集到的用户信息，从你的位置到你的关系网成员，整合到一起。这也是大数据的基础。仅仅知道你在什么地方并没什么大不了的，但是通过整合的信息流可以知道还有哪些人也和你出现在相同的地方，计算出你患上流感的概率。找出数据之间的关联是让数据发挥作用的关键。

英特尔的新设备研发小组的组长Mike Bell认为，在未来无论是可穿戴设备还是下一代平板电脑，都会有一个真实的用户界面，但是并不一定的可见的。换句话说，物联网跟互联网的区别并不是给我们提供另一种方式来告诉电脑我们想要什么，而是通过感知我们的行为，自动做出响应，并将自己的动作同步到云端。从某种程度上来说，未来跟电脑的交互是告诉它不要做什么，直到它们能够适应我们的生活轨迹。

照顾你的一切

如果上面所说的那些听起来像是读心术，那是因为从某种程度上来说它确实就是。Charles River Ventures的Munjal Shah调查了一千个人问他们最希望获得的超能力是什么，结果得票最多的答案是精通世界上所有的语言，但是第二多的答案竟然是让他人感到舒服。 Shah建立这个调查的初衷是为了了解从赋予他们能力的角度是否蕴含着某些商机。而为他人服务让人感到舒服正是物联网所擅长的。首先，我们的设备需要能探测出我们的状态，比如我不怎么动了，可能就是生病了或者心情不好。也许我最近在社交媒体上更新了有什么倒霉事发生在我身上。接着设备就会发送信息给我的朋友，提示他们跟我接触，避免我们感到孤单。

车联网:为物联网开道篇6

车联网通过无线通信、GPS、GIS以及传感技术的相互配合，可以实现在信息平台上对车辆自身属性以及车辆外在属性（如道路、人、环境）等信息的提取和有效利用，在此基础上，还能为用户提供包括交通、安全以及娱乐等综合性服务。作为车联网项目的核心，Telematics（应用无线通信技术的车载电脑系统）将成为未来投资的热点，在2020年后，有望实现两亿辆汽车100%的网络接入，完成“全覆盖”。

车联网强调技术融合

Telematics主要指基于通信和信息（Telecommunication和Informatics）技术实现（无线）远距离监测和监控。Telematics可定义为通过内置在汽车、航空器、船舶、火车等运输工具上的计算机系统、无线通信技术、卫星导航装置、交换文字或语音等信息系统与服务器端的集成，它是通过互联网技术来提供信息服务的系统，被认为是未来的汽车技术之星。Telematics的原意覆盖的范围较广，但目前这个词基本上就是特指结合GPS、GIS和无线通信等技术的汽车电子（车体和车载）通信、管理和信息服务系统。Telematics产业链条主要包括用户、内容提供商、设备提供商、网络运营商、TSP（Telematics Service Provider，汽车物联网服务提供商）服务商5个部分。

TSP在Telematics产业链中居于核心地位，因此，TSP也成为了整车制造商、电信运营商、独立ICT厂商乃至导航地图厂商等力争的角色。

人们常将Telematics与ITS（智能交通）以及Auto-Electronics(车体或车用电子)相提并论，的确，这三者在产业上是密不可分的，但又有所不同。借助新的ICT技术，如车间(Vehicle to Vehicle, V2V)、车路(Vehicle to Roadside, V2R)、车外(Vehicle to Infrastructure, V2I)以及人车(Vehicle to Pedestrian, V2P)等，一个崭新而多元的车联网智能交通网络，正在各国政府和公共部门的主导下，有计划地规划和建设中。日本有VICS和SmartWay计划，欧盟有e-Call和e-Safety计划，美国有VII计划。中国提出的“车联网”重大专项计划可以说是对上述各国由政府主导的ITS计划和由企业主导的Telematics的回应。按上述“人-车-路-环境”的理念，中国提出的“车联网”理念包括Telematics、ITS、和汽车电子三大板块业务中与联网运营相关的部分，TSP运营服务是核心。

商用车联网潜力巨大

目前国内外业界在谈论Telematics时往往主要关注乘用车，由于乘用车用户一般为个体用户，大部分车主每天花在车上的时间多半为上下班时间，加起来不会超过两小时，TSP服务属于“锦上添花”，不是“刚性”需求，加上月服务费偏高（一般为20美元左右），导致乘用车用户在试用期过后的续约率很低，一般为10%左右，例如GM的OnStar在6000万辆车上“标配”了可提供TSP服务的设施，但只有大约600万活跃用户。

而对于商用车（包括货车、客车、出租车、救护车、消防车、警车、工程机械等等，如下图）来说，司机每天在车上的时间可能超过8小时，同时也属于工作场所，其所属的企业有管理上的要求，国家也有对“两客一危”商用车监控的强制要求（在2011年年底这类车辆必须实现联网），以及对“甩挂运输”等模式的推动带来的联网需求、商用车对TSP服务的需求，随着技术的发展会越来越普遍。

车队管理（Fleet Management）是对一个企业或机构的所有商用机动车车队的管理，包括一系列功能：机动车全生命周期管理、购车贷款和租赁财务管理（4S店）、车辆维保、Telematics/TSP服务、驾驶员管理、速度和油耗管理、安全和车况管理、调度管理、载荷管理、库存管理、后台办公室管理等业务。据有关统计，在一辆商用车的生命周期中，购车费用一般只占20%，其余都是管理和维保费用，因此车队管理是一项很重要的服务，市场潜力巨大。

在中国，车队管理市场的碎片化很严重，目前还没有相关的市场研究报告，专业从事车队管理业务的企业不多。车队管理业务也可包括第三方智能物流系统，如冷冻链管理的应用等；移动资源管理（MRM）是一个比车队管理范围更广的业务，但车队管理仍然是MRM的主要内容。商用车车队管理和MRM业务目前在国内受关注程度相对较小，国内专注这项业务的企业也相对较少，还未形成规模。

标准与商业模式之惑

急需统一标准

未来的汽车不仅自身是一个高度信息化、智能化的载体，而且车与车之间，车与路之间，也能够通过物联网技术进行感应、协调。车联网也就是全面的“汽车信息化”，其两个指标是“个体数字化”和“网络群体化”。在行业发展初期，汽车还停留在个体数字化阶段，开发商能够根据不同的网络和标准，为不同的车型定制模块。但当“网络群体化”时代到来时，大片的标准空白，将会成为运营商的难题。例如各种3G制式之间，至今仍不能实现跨网视频通话，终端设备不能兼容不同营运商的SIM卡等。

车联网强调人、车、路的组合，要把这个产业链做大做强，标准至关重要，没有统一的标准，交通实时路况信息和应急信息等就很难及时被关联到车上面，服务也难以规范化。车联网涉及终端与车体电子系统和TSP之间的通信和数据标准，此外，还有TSP服务平台、内容提供商、政府监管部门的信息交换标准等网络通信层、系统层、应用层的标准。

在网络通信层面，目前全世界有多达40多种车体电子网络标准（常用的有CAN、LIN、FlexRay等），因带宽和使用特性不同，要实现统一几乎是不可能的，这就需要TSP终端能够兼容各种通信协议。在应用层面，目前比较受瞩目的除GENIVI以外，还有NGTP、DSRC、OSGi VEG、AUTOSAR、SAE J2735等。

TSP发展到现在，互联网式的信息聚合和多功能应用越来越重要，笔者认为，物联网标准的核心和关键是基于大集成应用的数据表达、交换和处理标准协议的建立，以及其相对应的软件体系框架。车联网也一样，有了统一的数据表达，就可以像HTML/HTTP一统互联网江山一样为产业发展带来繁荣。

在技术层面，车联网是一个综合性产业，需要对通信技术、消费电子、移动互联网、中间件和系统软件、嵌入式软件（Android应用商店模式等）、GNSS定位导航、GIS、LBS、ITS、车内总线技术、CTI语音技术、音视频娱乐与游戏系统、呼叫中心、搜索引擎，乃至SNS社交网络等技术、应用和业务模式有全面而深入的理解，并在此基础上融合和创新。

谁来买单？

在商业模式层面，乘用车领域一直让企业感到头疼的是“用户是否愿意为TSP车联网业务买单”的问题。不论是OnStar、G-Book，还是其他一些服务提供商，都有免费使用期，试用期过后，一般只有10%左右的续费率（尽管onStar宣称这个续费率他们也可以持平或略有盈利）。什么样的服务才是消费者需求的服务？什么样的服务能让消费者有付费的冲动？是否一定需要消费者来买单呢？下图是研究机构的一些需求分析结果。

根据用户需求，大致上有以下几种商业模式。

内容收费：靠流量收费提供利益分成，目前这种模式已有取得初步成功的企业；

有偿服务收费：多家企业集体分成，基本信息和内容免费，依靠道路救援、远程防盗等盈利，目前采用此模式的企业也有成功案例；

全部服务都免费：靠广告盈利，业界一致认为，车联网的最终归途和互联网一样是免费，但在目前使用率不高、点击率少的情况下，这种模式还有点早，有待探索。

以上模式的关键是TSP业务，如前文所述，整车厂商和移动运营商是汽车物联网所需的“垄断资源”的拥有者，地图资源是另一大重要资源，然而它和GNSS卫星定位服务一样，会逐渐失去垄断性。不过移动运营商、整车厂和地图厂商还是最有条件和基础做TSP服务的，下面列出了几种重要的TSP合作模式。

汽车厂商与移动运营商合资：这是最为常见的TSP，如奔驰与德国电信的合资项目，onStar与多家移动营运商进行合作，这种模式在产业成熟期将成为主流的商业模式。

移动运营商主导模式：这种模式在韩国较为普遍，移动运营商摆脱了汽车厂商的制约，不再受到具体车型的影响，但没有汽车制造商的支持，TSP很难开展前装市场业务，此外，终端机无法同汽车电子系统相连，限制了系统的功能。

第三方独立TSP模式：此模式固然具有高度的灵活性，但既得不到汽车制造商的支持，又缺乏移动网的专门支撑，在前装和后装市场都缺乏足够的话语权，除非已取得先发优势，靠高质量内容和服务赢得消费者，否则生存比较困难。

电力物联网篇7

随着科学技术水平的不断更新, 信息化管理已经从原有的信息系统管理发展到了综合一体化信息平台管理。综合一体化信息平台最大的特点便是从原有的管理层信息化发展成为针对决策层、管理层、执行层的综合管理平台, 同时对执行层进行了有效的跟踪和管控。

基于一体化管控的需求, 物联网以及传感器网络的应用会逐步越来越多的呈现在我们眼前, 原有的纸质表单录入将由PDA扫描取代, 手工数字记录将由计数传感器取代, 出入的登记记录将会由相应的感知系统完成从而实现先进的无人值守管理等等, 诸如此类的应用均是通过物联网技术结合我们现有的信息化管理系统而实现的, 通过物联网技术不断提高生产效率、监控生产环节、准确化过程数据实现高效的管控机制。

本文基于国家电网物资管理的RFID应用, 结合物联网技术, 通过电力抢修业务流程优化, 提升抢修全业务效率, 对抢修车物资进行有效管控, 达到抢修整体业务可管、可控、可查, 提高抢修仓储利用率和废旧利用率, 根据国家电网提出的智能电网要求, 率先实现抢修单元的智能化管控体系。

1 概述

1.1 物联网技术定义

物联网是新一代信息技术的重要组成部分, 也是“信息化”时代的重要发展阶段。其英文名称是:“Internet of things (Io T) ”。顾名思义, 物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思:其一, 物联网的核心和基础仍然是互联网, 是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;其二, 其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间, 进行信息交换和通信, 也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术, 广泛应用于网络的融合中, 也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。

简单地说物联网是利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起, 形成人与物、物与物相联, 实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。

1.2 本文中涉及采用的物联网技术及应用场景描述

1.2.1 指纹活体自动识别技术

在系统中录入作业人员的指纹信息, 在业务作业时通过采集作业人员指纹信息, 得出准确的作业人员数据, 记录当次作业的人员信息, 指纹识别作为整个系统中用户登录系统的认证, 可实现抢修作业人员快速登录系统, 确定作业任务。

1.2.2 RFID物资标签

RFID作为物资标签的载体, 可以远距离进行识别, 同时可在抢修车内和抢修现场均可用PDA扫描获取标签内的物资信息进行相应的管理和业务操作, 达到物资从仓储到抢修现场的全周期管理。

1.2.3 RFID通道门识别及计数

通道门可通过RFID识读器识别通过门禁出入的物资并回传给物资管理系统, 如果此物资是合法出入仓库, 系统会自动根据标签中记录的物资数量进行增加或减少库存。如果出入的物资属于非正常出入库, 哪么系统会通过通道门进行报警提醒作业人员, 同时系统后台记录报警信息并保存当前视频和所有操作记录。

1.2.4 视频实时采集, 传感器触发抓拍技术

仓库内部有实时视频采集设备, 对库内的监控点进行实时视频监控, 同时在作业人员进入仓库和进行抢修业务操作时, 有相应的传感器触发抓拍当前作业照片进行存档。

1.2.5 抢修库巷道引导灯

仓库内的所有巷道均有引导指示灯, 在抢修业务展开时, 系统会控制相应的巷道指示灯提醒抢修作业人员快速到达需领取物资的相应货架。

1.2.6 电子货架数字汉显标签

电子货架数字汉显标可实时显示货架上的物资编码及物资描述信息, 在抢修人员进行抢修出库作业时, 标签会提醒抢修作业人员需领取的相应物资位置和数量。

1.2.7 PDA应用

PDA作为移动终端, 是整个物联网解决方案中人机交互的移动端应用补充, 在脱离了计算机和有线网络传感器管理的移动范围内, PDA将是作业人员与系统交互的主要工具。本文中PDA将结合物资管理系统的任务管理功能, 可进行相应的抢修任务下载、抢修车内物资的移动管理、抢修现场物资出库作业, 同时通过RFID识读设备的集成, 可快速扫描相应的物资, 进行抢修车内的物资盘点和出库。

1.2.8 触屏一体机

触屏一体机是物联网解决方案中传统人机交互方式的升级, 通过快速便捷的触控软件, 快速完成在固定地点的人机交互业务, 包括信息录入、权限确认、凭证打印等业务功能。本方案中仓库内部的一体机操作界面简洁, 作业人人员在进入仓库后只需在一体机上简单的操作便可完成所有的抢修出库作业。

1.3 抢修仓库

抢修仓库是作为国家电网抢修业务独立建设的专用特种仓库, 此类仓库在国家电网物资管理中属于班组级库房, 抢修仓库不但要具备普通仓库的出库、入库、盘点、转储等功能还需要能够在抢修业务中实现快速出库及无单据出库等多种特殊业务, 同时抢修车属于抢修仓库的移动存储单元。因此抢修库是整个仓储物资类仓库中对效率要求最高的仓库类型之一。

1.4 抢修物资

抢修物资作为抢修业务中日常储备物资, 从业务角度包括抢修物资的库内储备、抢修物资的抢修车领用、抢修车内抢修物资管理、抢修物资抢修现场出库等物资状态。

1.5 抢修车及抢修物资出库

抢修车不但是抢修业务中的运输载具, 同时也是抢修物资业务中抢修物资的最终移动存储单元, 在整个抢修业务中我们把抢修车视为抢修仓库的一个移动存储单元, 在抢修小组到达抢修现场时抢修物资从抢修车内取出并使用的环节是抢修物资的最终出库环节, 因此抢修车内需要具备物资管理功能, 抢修车领取抢修物资在仓库管理中视为移动仓储单元的转储, 最终抢修物资投入使用时视为抢修物资出库。

1.6 物联网中间件

物联网中间件作为连接业务作业层硬件系统和管理层管理系统的中间层软件, 它能够对各种物联网系统进行统一的集成和控制, 并且可以集成移动终端设备, 如向PDA发送和接收相应的业务数据和指令, 同时物联网中间件与管理层系统进行数据对接, 实现作业层数据与管理系统数据的同步。从而实现物联网系统与其他信息化系统的集成。

2 物联网技术在抢修过程的应用及效益分析

2.1 应用模式及场景

随着智能电网物资仓储体系的不断推进和细化, 对物资的管理需求将逐步向业务作业管理及业务规范化管理转变。为了彻底改善以往库内作业工作量大、人员疲劳、物资名称和外形相似、容易误发、错发货物等作业层问题, 通过引入自动识别技术和防误机制, 实现作业时的货物信息扫描, 手持设备根据作业任务要求进行一致性校验, 不一致 (例如规格型号、数量等) 及时进行提醒, 在作业过程中实现有效防错。通过提高仓库管理准确性, 实现仓库管理中的“账物一致、库存一致、作业一致”三个“一致”。

2.1.1 抢修仓库库内方案

抢修仓库通过物资管理物联网中间件对指纹活体识别门禁设备、RFID标签、RFID通道门、视频监控摄像头、库内巷道指示灯、货架汉显标签以及触屏一体机等库内硬件系统进行集成, 同时采用触屏一体机通过优化的快速作业系统作为操作界面, 形成库内的无人值守作业单元。物资管理物联网中间件通过与ERP的数据对接, 形成了抢修仓库从作业层数据与管理层系统同步的抢修库无人值守作业体系。

物资管理系统中间件的web端快速作业系统作为抢修库内人家交互界面, 操作简捷, 便于触控, 所有库内作业均可一键调用页面, 同时在抢修转储是可以一键完成业务作业操作。

2.1.2 抢修车物资领取及抢修车出库

抢修作业人员在向抢修车领取物资时, 只需要在指纹门禁上确认个人指纹信息, 系统就会自动登录, 抢修人员在触屏一体机上确认领用单后库内巷道指示灯与货架汉显标签均会指引抢修人员快速到达需要领取物资的所在货架, 抢修人员根据汉显标签提示的相应物资信息领取物资后点击汉显标签的确认按钮, 系统会自动确认物资出库, 在出库时通道门会对领取的物资进行确认扫描, 并将相应的数据同步到抢修人员的PDA中, 抢修人员到达现场可直接操作PDA对抢修物资进行出库操作。

2.2 优越性对比

通过采用物联网技术, 抢修整体业务将会有多方面的提升, 分别体现在原有的传统仓库管理将转变为在物联网支撑下的无人值守仓库, 同时在抢修物资领取环节将大大提升作业效率和准确性, 另外通过移动终端PDA的应用更加细致的对抢修车内的物资进行了有效的管控并实现了移动出库。从而实现整体抢修业务的智能化管理, 通过作业层的管控达到业务管理系统数据准确可追朔, 最终形成完整的智能信息化管控体系。

2.3 效益分析

物联网技术的应用原理是将原有仓库中独立的自动化系统与信息化管理系统进行集成, 通过物联网中间件将各类信息化孤岛进行有效的整合, 在实际应用中大部分仓库内原有系统均可利旧使用。在整体系统建设中必须进行投入的部分为物联网中间件的开发, 而对于集团化的企业, 物联网中间件在遵循统一数据格式标准后可以重复利用, 因此整体项目投入资金额度较低, 便于推广。

2.4 应用情况

此项目已经在福建省厦门市电力抢修公司抢修库、农电侨英抢修库、围里抢修库进行了试点部署, 在使用过程中效果显著, 对仓库管理的多项指标均有大幅提升, 经过统计具体提升如下:

1) 库存的可用性同期比较提高了7.5%;

2) 废旧回收率提高35%;

3) 物资调配速度提高10%;

4) 场地管理减少30%;

5) 减少物品存储的人工成本达65%;

6) 减少存货成本25%;减少循环计算成本达25%;

7) 提高仓库产品的吞吐量20%;

8) 减少损坏率和过期商品的销账达20%;

大大提高仓储人员的工作效率, 降低劳动强度。

3 结论

物联网技术是支撑整体信息化的末端数据采集的关键技术环节, 在整体信息化发展的进程中, 将成为下一阶段飞跃的主要动力。同时通过物联网技术的应用, 不但能够借助感知设备的辅助减少人为错误, 大幅度提升作业效率, 还能有效的建立标准化作业规范, 将信息化管理真正的提升为有效的管控机制, 因此物联网技术的应用将是未来信息化发展中最主要的研究方向。

同时在实际抢修仓储管理应用中效果显著, 并且非常有利于规范化管理的推进, 因此该项目从业务管理、效率提升、规范化管理等多方面均具有非常广泛的应用空间和推广价值。

摘要：随着国家电网在物资管理工作自动化、智能化、信息化程度的逐步提高, 电力物资的智能和唯一识别技术越来越重要, 尤其是针对电力抢修仓库来说, 对物资的紧急出入库要求很高, 如何在不耽误抢修工作的情况下, 记录好物资的出入库情况成为电力抢修的重点与难点, 本文详细介绍了基于现代物联网技术在电力抢修场景的实践应用。

电力物联网篇8

电力载波通讯(Power line Communication),简称PLC,是指利用现有电力线,通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术;它具有可靠性高、投资少、见效快、与电网建设同步等得天独厚的优点,是一种应用比较普遍的通讯方式。

物联网(The Internet of things)是由具有自我标识、感知和智能的物理实体基于通信技术相互连接形成的网络,这些物理设备可以在无需人工干预的条件下实现协同和互动,为人们提供智慧和集约的服务。胡锦涛总书记在十七大报告中指出:发展现代产业体系,大力推进信息化与工业化融合,促进工业由大变强,振兴装备制造业,淘汰落后生产能力。其中提出了两化融合的概念,物联网是实现两化融合的重要基础。本文重点阐述基于电力载波通信的物联网的可行性及相关案例。

2 电力载波通讯及智能物联网

电力线载波通信技术出现于20世纪20年代初期[1],20世纪90年代中期,电力线载波通信的制式从模拟电力线载波通信一跃迈入了数字电力线载波通信时代,为电力线载波通信的技术进步和应用拓展奠定了坚实的基础。2001年,全部采用数字调制和滤波的数字载波机研制成功,并迅速在国内得到广泛使用。该通讯技术的最大特点是不需要重新架设网络,体现在现实中就是不需要对现有建筑物进行修整,只要有电线,就能进行数据传递。当前,电力线载波通信的应用范围已从电力调度通信,扩展到更广泛的数据采集、继电保护、远方抄表、系统监控、图像传输、直流输电、配网自动化、小水电控制及IP网络等方面。而“物联网”的兴起,也为电力载波通讯的发展带来了无限空间。电力网是全球最大、覆盖面最广泛的网络资源,电力网上加载的终端数量远超过无线和专线的终端。洗衣机、电视、空调等电力网的终端都可以通过电力载波技术纳入互联网,实现信息的交换、通讯和管理控制。

“物联网”的概念于1999年由麻省理工学院的Auto-ID实验室提出[2],将书籍、鞋、汽车部件等物体装上微小的识别装置,就可以时刻知道物体的位置、状态等信息,实现智能管理。Auto-ID的概念以无线传感器网络和射频识别技术为支撑。1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议Mobi-Com1999上提出了传感网(智能尘埃)是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇[3]。同年,麻省理工学院的Gershenfeld Neil教授撰写了“When Things Start to Think”一书[4],以这些为标志开始了物联网的发展。2005年11月17日,在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,正式提出了“物联网”的概念[5]。通俗地讲,物联网就是万物都可以上网,物体通过装入射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统(GPS)或其他通讯方式,按约定的协议,与互联网相连,形成智能网络,物品间可自行进行信息交换和通讯,管理者通过电脑或手机,可实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

物联网的核心在于互联,是在互联网的基础上进行信息交换和通讯。目前传输信息的手段很多,国内许多市场主体大都采用无线射频或专线铺设来进行信息传输。

无线射频识别(RFID),即利用无线射频来阅读一个小器件(称为标记)上的信息的技术。如公交卡、门卡都应用了无线射频识别技术。而利用无线进行数据传输可能有不少盲点,由于无线的覆盖密度、组网方式会受到建筑密度的影响,随着障碍物的不断增多,铺设的成本也会越来越高。而对于专线铺设,由于专线是低电压,所以信号可能比较弱,不方便进行数据控制,要想实现数据控制,就需要在终端进行加压处置,这对于成本会有不小的增加。

如果说当前物联网技术在很大的层面上是概念的炒作的话,那么它和PLC结合则就可以创造出成熟的商业模式,PLC被喻为“物联网的新力量”。

3 基于电力载波通讯的智能物联联网

物联网包括传感网络、传输网络、应用网络三部分。如图1所示,传感网络由各种具有感知能力的设备组成,包括摄像头、GPS、传感器和M2M终端、传感器网络和传感器网关等设备,在这一部分主要实现感知和识别物体,采集和捕获包括交通、电力、家居、农业、水利、环镜等使用场景所产生的相关信息。传输网络将传感网络所获取的相关数据信息通过嫁接了智能电表的电力载波通讯网络与互联网形成的融合网络,实现信息传递和处理。应用网络通过物联网综合处理平台与行业专业应用结合,实现广泛智能化的解决方案集。

4 应用案例

应用案例一:智能家居。实现智能家居控制,就是将电力载波技术集成后嵌入到家用电器中,再利用家庭已有的电力线作为载波通讯媒介,实现智能设备之间的互联互动,例如:操控电器开关及查询电器状态、探测燃气泄露等,为家庭安防提供有力保障。

应用案例二:能源管理。当前,我国的资源消耗、环境污染等问题日益突出,如何有效实现节能减排,只靠自觉性和环保价值观宣传不能根本解决问题,最好的方式就是在水、电、气、热四大能源消耗量化表上准确计算出用户应支付的费用,对是否发生跑冒滴露有直接的定位和捕捉,在一般的家庭户中肯定有不少的障碍物----墙壁,它会给无线传输造成障碍,而家庭电力线是已铺设好的,所以采用电力载波通讯非常适宜。

应用案例三:特定情况下的应用。某博物馆拥有悠久历史的建筑,线路很复杂,单独进行专线铺设,不免穿墙凿洞、毁坏古迹;那么馆方在进行节能施工以及物联网建设时采用电力载波通讯就是很好的解决方法。

5 结语

在现有电路上采取智能嫁接技术,省去了无线和专线架设的麻烦和开销,就可以对世界上最多的终端进行管理控制,市场潜力无疑相当巨大,也是非常节能环保的。电力载波通讯技术将成为物联网新技术的有益补充,具有广泛的应用前景。

摘要：物联网因其巨大的应用背景而引起广泛的关注,而信息传输网络作为物联网的重要组成部分其实现方式也是多种多样;本文提出采用电力载波通讯来实现物联网的信息传输,并详细分析其可行性,最终给出相关应用案例。

关键词：电力载波,物联网

参考文献

[1]潘莹玉.我国电力线载波通信的现状与发展[J].中国电子商情,2001(2):53-56.

[2]http://www.autoidlabs.org/page.html.

[3]Kahn JM,KatzRH,PisterKS J.Next century challenges:mobile networking for "Smart Dust"[c]// Proceedings of the 5th anDua[ACM / IEEE international conference on Mobile compuring and networking (MobiComl999).August 1999.

[4]Nell G.When Things Start to Think[M]. New York:HenryHolt 1999.

电力物联网篇9

故宫博物院作为我国第一批被列入《世界文化遗产名录》的珍贵遗产,是我国也是世界上现存规模最大、保存最完整的古代宫殿建筑群。电力系统作为故宫博物院不可或缺的基础设施,它的正常与否不仅直接关系到全故宫的正常运营,甚至可能威胁到文物本身的安全。

由于古建筑配电系统普遍存在不同年代配电线路和设备混杂在一起的情况,不同年代线路其承载率、老化程度等存在较大差异,要保障对各用电单位的持续供电,避免电气火灾,仅依靠人工巡视发现故障、手动上报故障等传统方式无法满足其安全性要求。如何及时发现各回路用电异常,提前预警;当已经发生故障报警时,能够准确地发出报警信息,以便管理人员快速处理,缩短故障维修时间。这是故宫配电管理部门的迫切需求。

因此,故宫目前结合电力系统安全运营、管理、维护、改造的实际需要,建设了一套以地理信息技术为基础,以物联网技术为核心的电力监测系统。监测系统以故宫60km室外电力线路和698个配电箱为中心,综合应用了各种先进智能传感器、采集器,运用了无线通信技术和计算机技术,为优化调整电力线路的管理和运行、快速掌握电力系统的运行状态、及时发下不合理用电和违章提供了一套科学的监测平台。

2电力监测系统的设计

2.1系统整体架构设计

物联网需要一个开放的、分层的、可扩展的网络架构,为实现电力数据采集、信息传递及实时监控这三大功能需求,基于物联网的电力监测系统由感知层、网络层和应用层构成,如图1所示。

1)感知层

感知层起着“末梢神经”的作用,是实现物理空间与信息空间感知互动的基础,主要分为感知控制层子层和通信延伸子层。本系统的感知控制子层包括电流互感器、通断电模块、智能电表等智能传感器和智能采集设备组成,实现电力参数、开关通断状态等的实时数据采集;通信延伸子层则通过通信终端模块及其延伸网络将采集的数据传递到网络层。

2)网络层

网络层作为感知层与应用层之间的“桥梁”,主要作用是通过公共网络或专用网络的基础设施,将感知层收集的各类信息高效、可靠、安全地传输给应用层。本着避免重复建设和保证数据安全的宗旨,本系统的网络层采用故宫现有内部骨干网络资源,以光纤网为主,无线宽带网为辅,实现电力监测信息的传递、汇聚和控制,对于故宫内网无法覆盖的监测点,则考虑采用网络设备箱对其进行网络补充。

3)应用层

应用层犹如“神经中枢”,负责对采集来的数据进行接收、分析、综合和最终处理结果的外传。应用层主要包括服务支撑层和应用子集层。服务支撑层的主要功能是根据底层采集的数据,形成与业务需求相适应、实时更新的动态资源库,包括提供2D地图服务和影像支撑环境的地理信息平台、提供数据管理服务的数据库等;应用子集层包含各类子系统,它提供电力系统可视化监测与管理功能。

2.2系统拓扑结构设计

故宫电力监测系统采用纯粹的浏览器/服务器(B/S)网络架构,系统拓扑结构如图2所示。

系统的数据库服务器在数据库系统支撑下用于数据存储的数据服务。作为Web应用服务器,并且,由于考虑到本系统为实时监测应用系统,不仅需要实现高效率的动态数据处理,还要充分考虑监测数据的海量快速增长,确保当数据量增大时,系统的数据处理性能不受明显影响。因此,本系统将实时数据处理的数据库与其他功能性应用的数据区分开,使用单独的软硬件平台。地图服务器则提供二维地图服务,B/S浏览端则面向管理部门,用户不需要安装系统软件,仅通过浏览器就能实现对故宫电力系统的实时监控。

3电力监测系统的实现

3.1信息采集模块的实现

本系统的信息采集模块主要实现对各回路用电参数(回路开闭状态、回路电流、回路电压、回路有功功率、回路功率因数、回路有功电能、回路三相不平衡率、回路负载率)进行实时监测、采集及上传。信息采集模块由分布在现场监测箱内电参数测量模块、数据采集器及其辅助设备等组成,监测箱原理如图3所示。

图3中监测箱内主要组成部分功能如下:

1)数据采集器:实现对电表的数据采集、计算、数据远传、及历史数据存储,支持点数2000点。强大的Lua脚本编辑功能,可实现数据处理、过程控制及定制通信协议开发。

2)多回路多功能电表测量模块:同时接入8组三相或24组单相的电力回路进行监测。本系统采用台科电的三相8回路多功能电表,型号为SMB350-8,可监测的电参数包括电压、电流、有功功率、功率因数、有功电能等。

3)ADDI模组:对回路开闭状态进行监测,并传输给数据采集器。

4)电流互感器:为了提高精度,本系统采用台科电多功能电参数模块配套的闭口式电流互感器,能够将一次侧大电流按比例变换成二次侧的小电流,对回路电流进行监测。

3.2信息传输模块的实现

根据故宫的网络情况,针对各监测点现场网络情况和信号强度的不同,本系统采用以下3种方式实现监测点组网来实现采集数据的有效传输。

1)有线组网:数据采集器直接通过网线传输到故宫内网,适宜于故宫有线网络能覆盖的监测点。因此,对于现有交换机存在空余口,并且从监测箱到交换机,对拉线方便、距离适中的监测点采用了该种组网方式。

2)无线Wi-Fi组网:数据采集器通过串口与串口转Wi-Fi模块进行通信,将数据转换成Wi-Fi信号,接入故宫无线网络,适宜于在故宫无线网络能覆盖到的监测点。Wi-Fi组网可免去现场通信线路的敷设,提高施工效率。但需注意Wi-Fi信息穿墙能力较弱,室外配电箱一般通讯较好,室内配电箱部分监测点信号可能被屏蔽。

3)无线Zigbee组网:数据采集器与串口转Zigbee模块将数据通过Zigbee协议与Zigbee转net模块进行透明传输,网络中继设备箱放置在可接入故宫内网的附近。Zigbee组网具有通信距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性,可实现一点对多点及多点对多点之间的设备间数据的透明传输,可组成星型和MESH型的网状网络结构。因此,对于故宫有线网络、无线网络均无法覆盖到的监测点采用了该种组网方式。

3.3系统软件功能的实现

本系统的软件部分采用关系型数据库Oracle,实现基础地理信息数据、电力管线专题数据、电力实时监测数据及其他管理数据的高效存储和管理;采用Arc GIS平台作为空间分析与展现的开发平台;采用.Net平台提供通信和数据共享服务。

电力监测系统以分区分级方式按全院、配电室、区域、线路和设备进行实时电力监测信息可视化,系统按功能和业务可以分为实时监测、监测管理、事件应急、电力拓扑、管线管理、运维管理、系统维护7大子系统,如图4所示,实现了各种业务和管理功能,并提供基于图形化操作模式的浏览器用户界面,满足日常管理要求。

1)实时监测子系统:将实时监测电力信息与电子地图结合,空间化表达全院任意区域、线路、设备的实时监测信息,并对用电情况进行全局性、总体性实时统计,图5展示了全院各线路的实时用电情况。

2)监测管理子系统:根据监测信息,提供用电计划、专业分析、空间分析等功能,如图6所示,分别统计了各线路空调、照明、取暖的用电量。

3)事件应急子系统:提供应急资源管理、应急预案管理、应急响应、模拟演练等功能,如图7所示,显示了某条线路的异常报警事件。

4)电力拓扑子系统:完整的电力拓扑与相关综合信息如图8所示,展现了某配电室的电力拓扑结构图。

5)管网管理子系统:提供设施管理、信息查询、信息统计、老化分析、空间分析、常用工具、地图工具等功能,如图9所示,可以查询全院线路的老化程度,并用不同的颜色代表不同的敷设年代。

6)运维管理子系统:提供运维管理、资料管理、运维日志等功能。

7)系统维护子系统:提供管线数据维护、监测数据维护、监测设备维护、用户数据维护等功能。

4结束语

当今,对世界文化遗产的保护已经从以抢救为主的被动式保护,转向以预防为主的主动保护,如何利用高速发展的信息技术建设科学完善的监测体系是今后遗产保护工作者责无旁贷的任务。本文介绍了故宫电力监测系统的体系架构及功能实现情况,作为故宫“世遗监测”的一部分和实现“平安故宫”工程的重要组成部分,该系统不仅实现了对故宫电力运行长期不间断实时监测,能够及时发现不合理用电和违章,做到事前有效预防、事中快速处置、事后便于总结,还能为采取节电措施、科学规划电力线路提供可靠依据。

参考文献

[1]江海燕,路庆凯.物联网技术及其在智能电网建设中的应用[C]//Proceedings of 2010 The 3rd International Conference on Power Electronics and Intelligent Transportation System(Volume 6).Intelligent Information Technology Application Research Association(IITA Association),Hong Kong、Shenzhen University,China,2010:4.

[2]郑维刚,朴在林,谭东明.基于物联网配电网设备可视化管理[C]//第二届东北亚物流工程与现代服务业发展专题学术研讨会论文集.沈阳航空航天大学、韩国崇实大学、韩国大胜航运公司,2011:4.

[3]金路.将信息技术应用于世界文化遗产管理的思考--以故宫博物院为例[C]//科学与艺术·数字时代的科学与文化传播--2012科学与艺术研讨会论文集.北京市科学技术协会、中国科学院科学传播领导小组办公室、国家新媒体产业基地,2012:8.

[4]周国哲.关于文化遗产监测管理的几点思考[J].中国民族博览,2015,12:235-237.

[5]姬志国.智能电力监测系统的设计与实现[D].西安:西安电子科技大学,2009.

电力物联网篇10

长期以来, 由于自然和人为的原因, 我国电力线路和杆塔损坏严重, 给民众生活带来了很大的不便, 影响了国家经济建设, 并已成为电网安全的重要隐患。因此, 若将传感技术和物联网技术融合来实现对电力杆塔状态的监控管理, 即运用传感技术实时监测各种破坏造成的杆塔构件缺失及杆塔倾斜等状态信息, 通过物联网技术将信息实时地传递给不同层次的管理部门, 并将数量庞大的检测信息汇总到管理中心分析、处理, 则会大大提高管理监测的效率和可靠性, 减少运行成本, 并将推动我国电力事业向着信息化、智能化方向迈进。

1 物联网的兴起与发展

物联网最初被定义为把所有物品通过射频识别 (RFID) 和条码等信息传感设备与互联网连接起来, 实现智能化识别和管理功能的网络。这个概念最早于1999年由麻省理工学院Auto-ID研究中心提出, 实质上等于RFID技术和互联网的结合应用。

2005年, 国际电信联盟 (ITU) 在《The Internet of Things》报告中对物联网概念进行扩展, 提出任何时刻、任何地点、任何物体之间的互联, 无所不在的网络和无所不在计算的发展愿景, 除RFID技术外、传感器技术、纳米技术、智能终端等技术将得到更加广泛的应用。

2009年9月15日, 欧盟第七框架下RFID和物联网研究项目组发布了《物联网战略研究路线图》研究报告, 其中提出了新的物联网概念, 认为物联网是未来Internet的一个组成部分, 可以被定义为基于标准的和可互操作的通信协议且具有自配置能力的动态的全球网络基础架构。物联网中的“物”都具有标识、物理属性和实质上的个性, 使用智能接口, 实现与信息网络的无缝整合。

2 电力杆塔状态监测的研究现状

目前国内电力杆塔状态监测研究现状为:2008年北京交通大学的韦鹏等人应用GPRS及GIS等技术, 设计了具有远程监视功能的电力杆塔防盗系统, 实现了对电力杆塔运行状态的实时监控, 可实时对运行线路或备用线路的杆塔进行不间断检测, 可检测自然灾害和人为破坏对杆塔造成的影响, 对正在进行的破坏提供远程报警并通过杆塔现场的声光报警进行吓阻, 起到防止破坏的效果。系统基于主动监防的理念, 解决了无法实时发现野外电力设施故障或破坏案件的难题。

另外, 申红岗、崔立忠等人曾经进行了GSM电力杆塔防盗、防倒预警装置的研发, 所以现在所采用的检测方法主要是基于GSM的检测系统。该装置通过GSM网络与特定的手机号码建立起连接, 当发生警报时, GSM装置发送短信至设定的手机上, 告诉管理人员相关的信息, 从而实现了实时检测。

3 电力杆塔状态监测模型

3.1 硬件组成

模型的实验装置主要由组群电力杆塔、智能传感器、信号发射器、信号接收器、中央信号处理器等组成。

3.1.1 组群电力杆塔

实验装置中所用电力杆塔为3根, 是模型硬件装置中的核心设备。通过改变电力杆塔的状态 (与地面所成倾角、风速、温度等) , 模拟户外电力杆塔遭受到的自然或人为的干扰。并且对每根电力杆塔设置不同的状态, 测试系统对各种不同性质及数量较大的信息进行“云处理”, 从而为大规模电力杆塔状态监测系统的开发提供实验数据。

3.1.2 智能传感器

根据实验中所需的数据, 模型装置中需要倾角传感器、风速传感器、温度传感器等。另外为了让传感器更有效的工作, 将信号设计为双通道, 即利用反馈信号来控制杆塔上的状态监测传感器工作与否。

其中, 倾角传感器采用ROB200竖直面旋转倾角传感器, 可通过测量静态重力加速度变化, 转换成倾角变化。

风速传感器则选用PHWS/WD风速传感器, 它的感应元件是三杯风组件, 由3个碳纤维风杯和杯架组成。当风杯受水平风力作用而旋转时, 通过活轴转杯在狭缝光耦中的转动, 输出频率的信号。

温度传感器采用JCJ100TTP贴片式温度传感器, 它通过螺钉或其他固定方式将传感器贴在物体表面, 实现较理想的测温效果。

3.1.3 信号发射器

信号发射器用于将采集的信号通过无线方式传送给远方的信号接收器。在发射信号前需要进行放大、滤波等初步操作, 并将信号送至信号调理单元转换成标准信号。

信号发射器采用TDX1100无线传输模块, 它具有抗干扰能力强、误码率低、功耗低、可靠性高等特点, 能提供透明的数据传输接口, 实现点对点、点对多点的透明传输。另外其内部还提供256字节的内存, 同时模块采用FIFO (先进先出) 的数据传输方式, 可满足用户一次性传输大数据包 (无限长) 的要求。

3.1.4 信号接收器

信号接收器通过远端通信技术接收由信号发射器传输的数字信号, 并将数字信号送至计算机进行分析、处理。

实验装置采用高灵敏超外差接收模块和超高频无线通信技术, 具有灵敏度高、低功耗、传输距离远、抗静电保护等特点。

3.1.5 中央信号处理器

中央信号处理器主要用于对接收信号的分析、处理, 通过计算机系统进行软件算法分析与测评, 将计算结果与预存数据库的数据对比后, 完成计算结果的数据格式处理, 生成有效的预警报告, 从而进行网络反馈。

3.2 技术方法与软件开发

电力杆塔状态监测模型除了硬件组成外, 更重要的是它的技术原理和软件应用方面。

3.2.1 检测原理

电力杆塔状态检测原理大致如下:首先, 根据电力杆塔状态变化的类型选择合适的传感器和安装方式, 通过传感器将被测信号转化为电信号, 并进行放大、滤波后, 再将标准信号传送至PC机上进行分析处理, 最后, 将分析结果与预定数据进行比对, 再通过网络反馈, 指导杆塔控制中心进行相应的动作, 并最终完成单元监测和数据存储。系统检测原理如图1所示。

3.2.2 检测传感器的选择

我国幅员辽阔, 地形复杂。针对不同的地区、不同的海拔高度、不同的气候会采用不同类型的电力杆塔, 而传感器在不同的环境条件下其灵敏度和精确度可能会产生偏差, 无法达到实时监控和精确控制的目的。

因此, 对于不同类型的电力杆塔应选择合适的传感器, 比如在气候炎热的地区应选择耐高温的传感器, 防止高温造成涂覆材料融化、焊点开化等后果;在污染严重, 较潮湿的地区则应选择密闭性较好的传感器, 以减小粉尘、水分对传感器造成短路的影响。如此才能确保状态检测系统的高效、准确运行。

3.2.3 信号处理分析

当信号被传送至PC机时, 需要对信号进行分析、处理。模型装置将采用模拟电路对检测信号进行诊断和识别, 主要依靠信号幅值以及能量、功率、有效值、峰峰值过零点、极点等特征, 通过模拟电路运算并设置对应的阈值来提取磁性检测量值。当检测信号的某些值的特征达到预定阈值时, 模拟信号识别电路即可诊断与识别出, 然后生成有效的预警报告, 并通过网络反馈对异常电力杆塔进行相应的调整。

另外, 对于实际应用的大规模电力杆塔群, 其状态数据量十分巨大, 此时还需要利用PC机的中断系统对大批量的信息进行处理, 即“云处理”。

4 结语

从实验结果可看出, 通过将传感技术和物联网技术相融合, 能够对大量的实时信号进行有效地处理, 可以满足建立大规模电力杆塔状态监测系统的要求, 而且能大大节约资源、增强控制管理的可靠性和安全性、提高工作效率。这将为我国电力部门的技术创新提供新的思路, 必将引领未来电力设施管理的新潮流。

参考文献

[1]韦鹏.基于GPRS及GIS技术的电力杆塔防盗远程监视系统的设计.电气安全, 2008 (9) :30～33

[2]李巍.物联网技术在电力智能在线监测的应用.信息化建设, 2009 (12) :55～57

[3]马锋福.电力杆塔远程监防系统中无线通信技术的研究.电力系统保护与控制, 2008 (24) :72～74

[4]袁玉贤.低应变无损检测在电力杆塔基础检测中的应用.电气化铁道, 2008 (2) :43～44

[5]王勇.智能传感器无线网络接口的设计和实现.武汉理工大学学报, 2004 (6) :55～57

[6]顾娟娟.无线传感器网络的便携式用户接口设计与实现.传感器与微系统, 2008 (4) :105～107

[7]肖慧彬.物联网中企业信息交互中间件技术开发研究.北方工业大学, 2009

[8]申红岗.GSM电力杆塔防盗、防倒预警装置的研发与应用.长治学院学报, 2009 (10) :56～60

物联网连天下篇11

比较规范的表述，是在物理世界中，部署各类传感器，通过传感器收集物理世界的各种信息，获取各种信息；通过无线或有线网络，包括通讯网、互联网、卫星网进行传输；再通过后台对信息处理，从而达到对物理世界的识别管理和控制。（图1）

李国敏（《科技日报》网络时空周刊副总编）：物联网也叫传感网，就是传感器加上互联网。通俗地解释，如果将我们身边的任何一个物体植入感应器（感应芯片）后，我们就给这个物体赋予了“智慧”，让这个物体变得有灵性。

比如饲养牲畜，从它出生开始，就给它植入一个感应器，那么，它整个生长过程中的状态，就始终处在我们监控掌握之中了。每天实时记录它的生长信息，它每天吃多少，它的血压、血氧、血糖，还有它的心跳情况。它每天都做了哪些活动，它当时是怎样一个状态，全部可以记录下来。

对患者进行检查，就是用传感器感知病人的血压，并且把血压的数据进行收集。（图2）

现在用来检查的设备，插了很多线，用着不是很方便。以后这些设备会更小巧，使用起来更方便，还会从有线变为无线。而这些数据不断更新积累，将会很庞大，还会有特殊的处理方法。

记录下来的数据，通过网络传到后台，云计算平台，或者智能库。就可以全天候地监测患者的情况，如果出现异常，可以立刻作出判断，通知医生。也就是说，可以对人从出生到老，一生的身体情况有完全的掌控。

现在我们给计算机查病毒，经常会用到“云计算”，这云计算怎么又跟物联网有关系呢？

张克平（无锡市信息化无线电管理局局长）：云计算不是现在才提出来的，几年前，国内外就在研究如何对海量数据进行分析处理的问题。怎样对计算机的数据能够动态地分配，怎样把这些数据更多地应用到现实生活中来。这些海量的数据，相当于一朵飘忽不定的云，不需要你知道后台是怎么处理这些信息的，只要提出你的需求，你想得到什么，最终能够得到你的要求就可以了。后台的这朵“云”会迅速计算，给出你所需要的正确答案。（图3）

物联网的魅力就在于，比如健康检查系统，可以随时监测我们的血压、血糖、血氧和心率，告诉我们如何重视身体健康，怎样保持身体健康。比如说它会提示我们吃多少盐，吃多少蔬菜、水果，多大的运动量更适合。

卢朝霞说，在这些方面，物联网可以给出一些提醒，当我们量完血压，确定血压高了之后。物联网可以告诉你的血压为什么高，你应该注意哪些问题，你要少吃盐，多吃蔬菜，适量运动。这相当于一个健康培训，也就是通过物联网，让远程的“医生”给你保健指导。

那么，如果突发疾病，物联网能够解决问题吗？

卢朝霞说，对于突发疾病，比如说某人心脏突然出现问题，物联网有专门的感知设备，它时时对心脏病人的情况进行监控。如果病人心率过快，急救中心或中心医院的设备会自动发现这个心脏病病人，会自动报警，警示别人关注他。同时，救护车也会按照这个病人的所处位置，尽快赶到实施抢救。定位系统也是物联网中的感知系统。

由于物联网的相通相连，实现全部医院的联网，一个急需治疗的病人，可以不用再挂号，很快送入专科医院接受检查治疗。

物联网的用途

物联网的应用十分广泛，能够深入我们生活中的方方面面。比如窗外寒风凛冽，如果你的车停在外面。你可以在下班之前5分钟时，按下你手机的某个键，你的车就会自动发动，暖风自动打开，等你打开车门时，车内很暖和，甚至汽车水箱的水温也会达到开动汽车的合适温度。

将来，我们的智能交通越来越发达，就不需要那么多私家车。物联网的智能交通，可以满足人们交通的需求。（图4）

智能交通可以在每辆车上安装传感器，把每辆车的信息传到后台，经过数据处理，可以知道哪条路堵车，哪辆车出了事故。这样就可以解决交通拥堵的问题。

比如在学校，你有一个卡号，是你身份的识别，凭卡你可以去图书馆借书，可以参加考试，以及到食堂买饭等等。对学生身份的全面管理，是物联网的进一步发展，它把信息实时采集以后，通过后台应用传给你。告诉你今天应该上什么课，告诉你哪个老师上什么课，你又应该准备什么样的作业。另外你这个学生考了多少分，通知你的家长等等，这是学校的物联网。

现在物联网上已经可以有很多我们日常生活的设备，通过物联网对冰箱、电饭锅、空调等实行远程控制。当主人进入家门时，他所需的事物都已就绪。

更细致一点说，因为物联网内的冰箱也有传感设备，冰箱里有多少个鸡蛋，多少个馒头，有多少袋牛奶，物联网有相关的信息。当主人从冰箱取出后，什么东西少了，少了多少，物联网后台能及时准确反映，和配送系统连起来，物业小区就会将需要补充的东西及时、如数送过来。这就是物联网的传感器和后台物流连起来，形成物联网系统中冰箱的一部分联系。

那么，物联网能不能告诉主人，冰箱冷藏室或冷冻室里的东西什么时候放进去的？是否新鲜？能不能适时提醒主人呢？（图5）

卢朝霞：现在的技术已经没有问题，因为每一个搁进去的东西，只要有标签它的信息就存储进去了，计算机会及时自动报警，提示主人及时处理。

张克坪说，物联网不仅管理而且鉴别，是不是放心肉、安全肉，甚至哪块肉出自那个部位。以及猪的产地、喂食什么饲料、生过什么病、打过什么疫苗、喂过什么药。运送时，什么样的车辆运输的，运到哪里，怎么存储的，怎么宰割的，整个过程都明明白白。

物联网现状及趋势

物联网带来的，不仅仅是物联网的应用，并带来相关产业的发展，物联网技术的发展是各国科技创新的竞争，表现出一个国家的科技实力和研发水平。从物联网的核心技术来看，什么样的传感精确度更高识别率更高，它带动很多产业的发展。也关系到网络的传递，要求网络传输速率快，可靠性强，安全性高。这带动了相关产业新一轮提升。而在此之后的应用，就更多更广了。（图6）

张克坪：从物联网的应用来看，由于涉及到社会的方方面面，各个领域，都跟物联网相关。试想一下，所有的物体跟物体之间，都能够实行对话，这个发展空间将有多大，它的带动效应会有多大。

现在广泛分布在物理世界的物体，大都是非智能的，通过物联网技术，可以让非智能的物体智能化。互联网时期，网络是非智能的，人是智能的。现在从物联网的角度看，物体是非智能的，但是我们所打造的这个网络体系是智能化的。所以它能让分布在物理世界的物体之间进行对话。

李国敏说，目前的物联网应用，还处于初步阶段。随着技术的进步和应用更加深入广泛，将需要大量的物联网专业方面的人才，因此设立这种专业是适应社会、科学发展的需求。互联网发展到移动互联网，再发展到物联网是科学技术进步的必然。

我们都将不可避免地投入物联网之中，不管你愿不愿意，这已经成为一个必然的趋势了。今后我们工作生活的方方面面，可能都会进入到物联网的体系当中去。

可以说，以后的物联网就在我们身边，物联网将无处不在。

电力物联网篇12

一、现状分析

(一) 电力行业发展现状

电力行业是关系到国计民生的特殊产业, 随着“十二五”期间我国经济社会快速发展, 电力需求将持续增长, 预计2015年全社会用电量将达到6.27万亿千瓦时左右, “十二五”年均增长8.5%左右, 这对电力供应提出了严峻的要求, 同时也对电力基建企业提出了更高的要求。“工欲善其事, 必先利其器”, 施工企业的设备管理就显得尤为重要, 承担着为安全生产保驾护航的作用。

(二) 物联网技术发展现状

物联网是通过射频识别 (RFID) 、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备, 按约定的协议, 把任何物品与互联网相连接, 进行信息交换和通信, 以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络, 它实现了人与人、人与物、物与物的全面互联。通过物联网, 可以将设备的管理与企业管理网络系统有机地融合在一起, 有利于对有形资源的综合管理:基于无线网络技术的设备管理系统, 能提升设备的工作效率和使用频率;实时有效地了解、跟踪和监控设备状态, 拓展设备的应用功能;实现对设备的高效调配和维护, 节约人力物力成本, 更加智能化地发挥设备的最大效用。

(三) 电力设备管理系统发展现状

在中国社会生产力还不发达的现阶段, 发展电力生产的多层次、多模式决定电力生产关系的多层次、多模式。电力设备管理是指将管理、经济、工程等多种方法综合运用于电力设备的管理, 为电力生产和基建提供最有效的服务。电力设备管理系统根据实施水平的不同, 分为初级设备管理和高级设备管理。[1～2] (1) 初级设备管理是运用设备登记、维修管理、库存控制、状态评估、资源管理和定义服务水平等手段以建立备选方案和长期现金流预测来进行设备管理。 (2) 高级设备管理是运用预测模型、风险管理和优化的更新决策技术以建立设备寿命周期备选方案和相关的现金流预测来进行设备管理。本文主要讨论的是初级设备管理的实施过程, 并且以提供足够的信息和手段为实现设备的高级管理为最终目的。

电力施工企业的主要试验设备具有数量多, 单价高, 精度要求高, 调动频繁, 使用地点分散的特点。在施工高峰期, 为了保证工期, 常常需要同一批设备辗转在数十个工地之间。为了实时了解这些设备的地理位置、移动路线、使用频率、设备状态等信息, 需要有一套完备的设备管理体系来支持, 以便做好设备的决策工作。

以往, 电力施工企业在施工现场往往会配备专职的设备管理人员, 他们主要负责设备的调度和记录、周期统计设备的使用情况汇总、设备维修和检定情况统计, 具体包括:设备出入库管理、设备的日常维护记录、固定周期上报设备管理信息。但是由于条件所限, 传统的纸质记录和传递方法, 既无法保证数据的准确性, 又无法保证信息传递的及时性, 从而提供合适供决策的信息。现实情况表明:迫切需要有一套合适并高效的设备监控系统对电力设备进行实时监控, 不仅可以让项目经理和相关技术人员对于设备的情况了如指掌, 还可以供决策层基于现有设备的使用状况灵活对设备的调配和配备, 甚至采购计划, 提高了信息的效率和准确率, 简化了工作流程, 节约了设备运输成本和风险, 为忙碌的电力建设节约了宝贵的时间。

二、电力设备实时监控管理系统的关键技术

电力设备实时监控系统硬件采用物联网技术, 主要具体技术包括:无线射频识别技术 (RFID) 标识、定位技术和无线互联技术。无线射频识别技术可以用于识别电力设备, GPS技术和GSM技术可将随着设备的使用逐渐产生动态信息加以定位, 通过无线互联技术上传到制定的网络地址, 并通过软件实现在各种环境下对设备的快捷操作、信息查询、确保设备安全的功能。该系统具备设备自动分类及检索、设备地理位置查询, 并能绘出设备移动轨迹图等管理功能, 为电力企业和生产控制及时提供准确、动态的数据, 从而达到合理分配设备资源、确保生产安全的目的。

(一) 无线射频识别技术

射频识别即RFID (RadioFrequencyIDentification) , 又称电子标签、无线射频识别, 是一种通信技术, 即:通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据, 而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID的阅读器通过天线与RFID电子标签进行无线通信, 可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块 (发送器和接收器) 、控制单元以及阅读器天线。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术, 它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据, 识别工作无需人工干预, 可工作于各种恶劣环境。RFID技术更可用于识别高速运动物体, 甚至可以实现同时对多个标签的识别, 并且操作非常快捷方便。在电力施工现场可以通过安装阅读器, 可以获得电力设备的进入、运行轨迹等信息, 这些信息可以通过无线互联技术自动传输到相关的电力管理系统中, 以供查阅, 从而使设备管理融入智能电网的建设中去。

(二) GPS和GSM定位技术

在没有RFID阅读器的环境中, 还可以通过GPS和GSM定位技术对设备加以监控, 从而实现设备实时监控的零盲区。

GPS技术 (Global PositioningSystem) , 中文简称为“球位系”, 即:利用卫星, 在全球范围内实时进行定位、导航的系统。GPS功能必须具备GPS终端、传输网络和监控平台三个要素才能成功, 这三个要素相辅相成, 缺一不可。GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据, 采用空间距离后方交会的方法, 确定待测点的位置。GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统, 原为军用。经过20余年的研究实验, 耗资300亿美元, 到1994年3月, 全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座已布设完成。

GSM移动定位 (Mobile Location) 技术是基于目前较为普及的GSM/GPRS无线网络覆盖对手机终端进行实时位置捕捉的新兴技术, GSM移动定位技术, 又称为移动位置服务LBS (Location Based Service) , 它是通过电信移动运营商的网络 (如GSM网、CDMA网) 获取移动终端用户的位置信息 (经纬度坐标) , 在电子地图平台的支持下, 为用户提供的一种增值业务。其原理在于:移动电话测量不同基站的下行导频信号, 得到不同基站下行导频的TOA (Time of Arrival, 到达时刻) , 根据该测量结果并结合基站的坐标, 一般采用三角公式估计算法, 就能够计算出移动电话的位置。一般而言, 对移动电话参与测量的基站数目越多, 测量精度就越高, 定位性能改善就越明显。

值得注意的是, GSM移动定位不如GPS定位技术精确, 但是由于GPS定位技术对于环境和气候有一定要求, 例如:室内没有GPS信号, 故电力设备实时监控系统需要有GSM定位技术作为有益补充。

(三) 无线网络互联技术

无线网络, 即利用无线电波或红外线等作为信息传输的媒介构成的无线局域网。常见标准有IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g等。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络, 也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术, 与有线网络的用途十分类似, 最大的不同在于传输媒介的不同, 利用无线电技术取代网线, 可以和有线网络互为备份。无线互联网是建立在无线网络基础上的互联网。无线互联网的网络基础在中国比较成熟, 目前有中国移动GSM网络, 中国联通GSM网络和CDMA网络, 中国电信和中国网通的PHS网络。

GPS和GSM定位信息整合后, 可以利用无线网络互联技术上传到电力系统设备实时监控系统中, 经过系统的运算整合, 可以实现对电力设备的实时远程监控管理, 可以准确、直观地掌握设备的位置信息、使用频率、地理位置分布, 便于对于设备管理的决策, 促进了电力施工企业的设备管理的智能化、创新化。

三、电力设备实时监控系统的系统构架

(一) RFID信息通讯系统

RFID系统与相对应的环境相配合, 可以在变电站、电力系统运输车辆等环境中加以设置, 用于监控设备的移动信息。具体地, RFID由标签 (Tag) 、阅读器 (Reader) 和天线 (Antenna) 组成, 电气设备上只需贴上相应编号的电子标签, 进入磁场后, 接收解读器发出的射频信号, 凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息。一般采用无源标签, 因而不需要供电系统。解读器读取信息并解码后, 送至中央信息系统进行有关数据处理。这些数据不仅包括ID号 (全球唯一标识ID) , 还可以包括预先存在于标签内EEP-ROM中的数据。变电站安装了阅读器以后, 可以将获取的电力设备的相关信息自动上传至系统中, 作为智能化变电站的一部分。通过该系统, 可将站内的所有设备加以管理和追踪。

(二) GPS/GSM定位系统

GPS系统包含有独立的电源系统, 为尽可能利用市售的GPS定位装置, 降低成本, 提高可操作性, 采用12V直流供电;而被监控的电气设备内部一般没有这样电压等级直流电源供应, 需要选配220V交流转12V直流的小型开关电源, 功率20W, 便于安装使用。定位装置安装于被监控设备内部, 而被监控设备的外壳多为金属, 会屏蔽GSM定位系统信号, 需要配备外置天线。

(三) 信息传输系统

为实现对电力设备的实时监控定位, 需要把获取的定位信息上传至设备管理监控平台, 一般采取无线射频技术联接到电力系统网络, 或者通过GSM手机卡的无线上网功能上传到互联网上。

(四) 系统管理软件

被监控的设备位置、转移轨迹等信息将通过信息传输系统上传至设备实时监控网络系统平台, 通过系统管理软件计算、整合可以实现设备的信息、状态、转移轨迹等管理, 并在地图上直观地表示出来, 网络后台系统对设备的位置信息进行分析、监视和管理, 供相关人员查询和调配。

四、经济效益和拓展应用

电力设备实时监控管理系统安装后, 可对被监控设备实现实时在线管理, 设备管理人员和工程负责人可以在第一时间准确掌握设备的使用情况, 掌握同类设备在各地的分布情况, 取代了过去逐级上报的信息传递模式, 获得这类信息的程序被大大简化, 提高了工作效率和信息准确性, 实现了科学合理的调度, 大大节约了运输成本, 有效防止设备丢失, 提高设备的使用效率, 经济效益尤为显著。

该管理系统经过改造还可以应用于电力行业的其他领域, 例如:停电施工线路的临时接地线———如果运用该系统, 可以实时监测到地线装设的位置, 防止接地线被误拆、盗窃而引起的安全隐患, 避免线路投运时因未拆接地产生跳闸事故。此外, 对高价值的其他设备、工器具、车辆, 甚至人员信息的管理也同样适用。

五、结束语

随着物联网技术的发展成熟, 无线射频识别技术 (RFID) 标识、GPS定位技术、GSM定位技术和无线网络互联技术等科学技术的迅速发展, 已经渗透到电力生产发展的各个方面, 电力设备实时监控管理系统因运而生, 有效地对电力设备进行实时在线管控, 虽然在实际应用中还存在部分有待改进的技术问题, 但将先进科技技术应用于传统行业已经是整个社会生产力发展的大势所趋;随着新技术的普及与运用, 电力施工企业设备管理工作的科学化、规范化水平必将踏上更高的台阶。

摘要：物联网技术发展一日千里, 本文针对电力施工企业中电气设备分散, 如何有效管理的问题展开研究, 介绍了电力施工企业设备实时监控管理系统的关键技术, 探讨了该系统的实现方法及社会价值。

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