智能建筑通信网络研究

智能建筑通信网络研究（精选12篇）

智能建筑通信网络研究 篇1

一、引言

智能电网是世界电网发展的新趋势, 国内外均给予其极大关注。智能电网的关键技术涉及诸多领域, 其中通信技术是核心技术之一, 是实现“智能”的基础, 贯穿六大应用环节 (发电、输电、变电、配电、用电、调度) 。

在智能电网建设中, 通信技术将成为支撑智能电网发展的主要技术手段, 带给电网信息化、自动化、互动化的特征, 是实现智能、高效、可靠、绿色智能电网的基础平台之一[1]。

二、几种智能电网通信技术的比较

目前存在的各种通信技术大部分能用于支撑智能电网。按传统的分类方法, 可简单地分为有线方式和无线方式。其中:有线方式包括光纤通信、电力线载波通信PLC等;无线通信包括GPRS/CDMA通信、3G/4G通信、卫星通信、微波通信、宽带无线Wi MAX、短距无线通信等。按照智能电网对通信系统的要求, 这两种通信方式取决于智能电网中的信息数据流。智能电网中存在两种信息数据流, 第一种信息流是从传感器和家用电器到智能电表, 第二种是从智能电表到公共数据中心。第一种数据流可以通过电力线通信或无线通信传输。第二种信息流可以利用蜂窝通信技术和英特网技术。然而, 有一些重要的限制因素, 应考虑在智能计量部署过程中, 如时间的部署、运行成本、技术的可行性和农村/城市或室内/室外环境等。往往适合一种环境的技术不一定适合其他的环境。下面, 主要介绍无线个域网Zig Bee (IEEE802.15.4) 、Wi MAX技术、电力线载波通信PLC等通信技术在智能电网通信系统中的应用及其优缺点的分析。几种智能电网通信技术的比较见表1[2]。

2.1Zig Be e技术

无线个域网Zig Bee (IEEE802.15.4) 技术是一种应用于短距离范围内、低传输速率下的各种电子设备之间的无线通信技术。Zig Bee具有高通信效率、低功耗、低成本以及全数字化等诸多优点, 是一个适用于能源监测、家庭自动化, 自动抄表等领域的理想技术[3]。

虽然Zig Bee通信技术已经在家庭自动化、建筑自动化等领域得到了一些成功的应用, 但对于电网的广泛应用来说仍然存在很多问题, 例如低处理能力、小内存, 小的延迟需求和易受其他应用干扰 (包括WLAN、蓝牙和汽车遥控器等占用2.4GHz频段的无线应用) 。

2.2Wi MAX技术

Wi MAX是一种基于IEEE802.16标准的新兴无线通信技术, 能提供面向互联网的高速连接。相对于主流的3G技术来说, Wi MAX技术体制显得与众不同, 它在物理层上吸收了Wi Fi技术的成功因素, 同时在核心网采用了全IP的扁平化结构。Wi MAX的无线信号传输距离较远, 理论上最远可达50km, 其网络覆盖面积是3G基站的10倍。Wi MAX接入速率高, 最高接入速度是74.81Mbit/s, 是3G所能提供的宽带速度的30倍。通过Wi MAX技术, 电力部门可以建立完全由自己掌握的专用数据通信网络, 具有更好的可扩展性和安全性。

但是Wi MAX的产业规模以及技术设备的成熟性还难以与现有的无线公网技术相比, 相应的安全管理等经验也不足。Wi MAX存在频率点申请问题, 它使用3.5GHz频段, 而该频段在一些地区已经由通信运营商使用, 需向有关部委申请。Wi MAX技术一次性投资和后期维护管理费用较大。

2.3P LC技术

电力线载波通信 (PLC) 是电力系统通信专网特有的一种通信方式, 它利用现有电线传输高速数据信号 (2-3Mb/s) 。由于直接与仪表相连, 电力线通信被认为是电表间通信的首选。基于低压配网的电力线载波系统已经作为我国智能电网应用的研究课题之一。

PLC技术集功率通道和通信通道、能量流和信息流于一体, 可以利用现有的电力线路将信息传输到电网所关心的任何测控点, 不需要另外铺设专用通信线路。并且设备的检修完全在电力系统内部, 安全可以得到保证。电力线物理上与公用网络是隔离的, 符合电力生产要求物理隔离专网的安全要求。

但是电力线上的噪声干扰是不可避免的。低带宽特性 (20kb/s相邻区域) 限制了电力线载波技术在需要更高带宽上的应用。由于电力线载波通信的敏感性, 使电力线载波技术不适合于数据传输。但是, 可以使用一些混合解决方案, 电力线载波技术与其他技术相结合, 如GPRS和GSM, 提供电力线载波技术无法实现的完整连接。

三、智能电网通信网络架构设计

电力的通信网络应用于电力系统发、输、变、配、用等电力生产运行的各个环节, 是电网二次系统的重要组成部分, 承担了电网中保护、调度、营销数据等信息的远程传输, 保障了电网的安全正常运行[4]。在智能电网架构下, 通信网络及其支撑能力被赋予重要意义。按适用范围可分为电力生产过程监控的通信网络 (通信主干网) 和面向智能电网用户服务的通信网络 (终端接入网) 两个部分。

传统的电力通信主干网承载了输电线保护安稳业务、输电网调度业务及数据业务和作为配电通信网的远程传输通道。智能电网通信主干网在此基础上增加了电力设备在线实时监测、现场作业视频管理、户外设施防盗等全自动化控制过程, 强调高可靠、高带宽及传输路由的相对可控, 管理层面简单, 无人为干预, 主要变电站形成多路由多方向互联, 保证N-M下的通信要求, 用网络的健壮性来满足系统的高可靠性, 这部分以下一代光网络通信为基础。主要的电力通信方式有:电力线载波、无线扩频、微波通信、光纤通信、GPRS移动通信、新一代3G/4G移动通信等。智能电网通信主干网体系架构如图1所示。

传统的终端接入通信网主要承载配电网自动化业务和用电信息采集业务, 是电力通信网最靠近用户的部分。智能电网终端接入网直接面向用户, 是保证供电质量、提高电网运行效率、创新用户服务的关键环节。创新用户服务利用先进的通信技术对电能质量、用电信息等数据进行采集和分析, 对用电设备进行统一监管, 指导用户进行合理用电, 实现电网与用户之间智能用电。通过智能交互终端, 可为用户提供家庭安防、社区服务、互联网等增值服务。主要的通信方式有无线宽带通信、光纤通信、PLC等。

下面简单介绍基于PLC+Wi MAX智能电网终端接入方案。这个方案采用PLC和Wi MAX混合组网。配电终端采用PLC作为通信方式, 主要提供远程抄表服务;在小区配电变压器处设置Wi MAX终端作为控制终端, 它接入PLC传送的配电终端信息, 同时提供配电变压器监控、负荷控制等功能;根据覆盖范围在城市内设置一定数量的Wi MAX基站接入Wi MAX终端, 构成配电控制分中心;Wi MAX基站通过光纤接入核心网, 通往配电网控制中心。基于PLC+Wi MAX智能电网终端接入网体系架构如图2所示。

这个方案的主要优点是建网速度快、成本低、可靠性好。数量最多的配电终端采用成本低廉的PLC方式, 虽然传输速率较低, 但足够完成远程抄表的任务;控制终端层采用Wi MAX终端接入, 其通信通道独立于电力线, 具有高可靠、易维护的优点, 而且较高的传输速率足以支持配电变压器监控;由于Wi MAX终端架设于小区配电变压器处, 通信环境优良且可以安装大功率天线, 通过数量不多的基站就能够提供全覆盖, 从而降低成本。这个方案的主要缺点是宽带受到PLC的限制, 不能提供互联网接入、视频语音传输等增值服务。

四、结论

构建信息化、自动化、互动化的坚强智能电网, 信息通信技术是支撑智能电网发展的重要技术手段之一。建设坚强的智能电网, 需要将现代先进的通信技术、信息技术、计算机技术、传感量测技术、自动控制技术和电网技术紧密结合起来, 利用先进的智能设备, 构建新一代大容量、高速宽带、实时智能、具有业务感知的信息通信系统作为支撑。本文针对这个需求, 充分利用各种先进的通信技术, 宏观的设计了智能电网通信网络架构, 在将来的实践中, 还需要围绕具体的应用来选择实现方案并在具体实践中细化。

参考文献

[1]余南华, 陈云瑞.通信技术[M].北京:中国电力出版社, 2012.24-57

[2]Vehbi C.Güng o..r, Dilan Sahin, Task in Kocak, Salih Ergüt, Concettina Buccella, Carlo Cecat, and Gerhard P.Hancke.Smart Grid Technologies:Communication Technologies and Standards[J].IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL INFORMATICS, 2011, 7 (4) :531-533.

[3]Y.Peizhong, A.Iwayemi, and C.Zhou.Developing ZigBee deployment guideline under WiFi interference for smart grid applications[J].IEEE Trans.Smart Grid, 2011, 2 (1) :110-120.

[4]权楠, 雷煜卿, 等.智能电网下的电力终端通信接入架构研究[J].电力系统通信, 2012, 33 (231) :74

智能建筑通信网络研究 篇2

本课题以大幅度提高配用电通信性能和海量信息处理能力目标导向，研究分析BPLC、XPON和TD-LTE核心技术，提出适用于智能配用电的“最后一公里”通信的完整解决方案；建立统一、便捷的网管系统，实现全生命周期的可视化运维、远程调测/升级、远程故障定位和诊断技术；建立智能配用电系统通信业务深度识别、控制与抗攻击技术体系，构建信息安全的防护体系；建立基于IEC 61968的智能配用电信息和业务标准模型以及图模互操作技术；建立基于IEC61968与IEC61850协作的数据采集无缝通信体系；通过引入电信实时计费中的海量信息处理技术，建立智能配用电的海量数据处理平台；建立基于多源信息模型的配电网高级辅助决策支撑技术建设智能配用电系统的通信与信息处理示范工程，以广东金融高新区为试点，验证智能配用电系统广域、分散特点，支持多样化和互动业务需求。同时，依托南方电网技术研究中心建设配用电信息与通信标准化检测中心，建立智能配用电软件系统、智能终端设备和通信设备的检测标准体系和规范，致力于国内外的相关标准的制定。

二、国内外研究现状

欧美等发达国家的电力公司已对配用电信息系统进行了部分基础研究，其应用范围覆盖各个方面，如配电管理系统(DMS)、自动作图(AM)/设备管理(FM)/地理信息系统(GIS)、停电管理系统(OMS)、工作票/操作票管理系统(WOM)、线路和状态管理系统、表计和负荷管理系统、电话投诉管理和处理系统(Trouble Call)等。

随着智能电网研究和建设工作的推进，对配电网的信息化支撑技术提出了更高的要求。在智能配用电领域，国外研究机构和电力公司开展了大量的智能化实践，包括智能表计、用户电压控制、动态储能等。例如：意大利电力公司和法国电力公司（EDF）通过安装“智能电表”，使用户跟踪自己用电情况，并能进行远程控制；在信息通信方面，2004年美国电科院EPRI完成了综合能源及通信系统体系结构（IECSA）研究；美国Xcel Energy公司从2008年起在科罗拉多州的一个9万人的小镇波尔得（Boulder City）建设全美第一个“智能电网”城市。其主要技术路线是：构建配电网实时高速双向通信网络；建设能够远程监控、准实时数据采集和通信，以及优化性能的“智能”变电站；安装可编程居家控制装置和全面自动化居家能源使用所必需的系统；并整合基础设施，支持小型风电和太阳能发电、混合电力汽车、电池系统等分布式发电储能技术。这是当前国际上最

为系统的“智能配用电”实践。

我国在配电信息系统方面的研究和应用虽然起步较晚，但发展较快，国内相关企业无论在信息系统规模上还是在功能深度上也均具备了相当的研发实力和经验。同时，随着近年来电力企业信息化建设力度的加强，不仅配电GIS、SCADA/DMS、负控、客服、营销等服务于日常工作的信息系统陆续在各级电力公司投入运行，而且电网评估与规划、市场开发辅助决策等高级决策支持系统日益受到关注。清华大学于1990年率先展开配电自动化方面的理论研究，并于2001年在绍兴投运了配电运行调度辅助决策系统(DMS)。

在智能配网建设方面，南方电网于2007年7月确定在广州供电局、深圳供电局开展配网自动化试点建设工作。广州供电局2008年全面实施营配一体化系统把420万客户资料与配电CIM模型进行了统一，建立了配网GIS、配网规划、配网生产、配网工程和客户营销的一体化管理，已经实施了快速复电系统。2009-2010年在广东电网全省21个地市局推广实施营配一体化工作以解决配网自动化、计量自动化以及SCADA系统的模型和图形的交互和共享工作。

配电网的通信技术现状还比较落后。目前采用的主要接入技术有如下几种： 230M数传电台、GPRS技术、电话线、专线方式、电力线载波和光纤。智能配用电的通信网络技术最大的困难在于“最后一公里”，未来智能配用电中最具应用潜力的“最后一公里”通信技术包括：

(1)以太无源光网络（XPON）。这是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理等等。

(2)无线宽带通信的LTE技术。LTE是3G到4G的演变技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达100km。LTE的技术起点较高，采用了代表未来通信技术发展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先进技术，LTE结合了这些先进的技术，因此非常适合电力网覆盖范围广、接入节点量大、安全可靠性要求高等行业特点。

(3)宽带电力线上网技术（BPLC）。BPLC利用现有的利用电力线传输数据和话音信号，传输速率可达10M。将该技术应用于配网自动化系统进行数据传输具有非常好的应用前景，具有投资少见效快、与电网建设同步等优点。该技术还存在一些工程技术难题需攻关，例如如何解决当负载波动时保证数据传输的稳定性等。

三、研究内容

1、主要研究要点

本课题从通信与信息安全、信息模型构建、智能配用电海量信息分布式处理、智能配用电信息集成与互动决策技术、信息和通信的标准化与检测、智能配用电信息与通信技术集成与应用示范等几个方面进行研究，划分为6个任务，分别为：智能配用电高性能通信网技术及其信息安全、智能配用电CIM共源建模技术、智能配用电系统海量信息处理技术、标准化与分布式智能配用电信息集成与互动决策平台、智能配用电信息与通信标准化与检测技术、智能配用电信息及通信技术集成与应用示范。

(一)智能配用电高性能通信网技术及通信网络安全

（1）智能配用电通信架构研究。针对智能配用电网的大范围，分散的特点，互动、业务多样化趋势，考虑业务分区和对已有通信网络的影响，对电网通信网络整体结构进行研究，建立适应智能配用电未来发展需要的高效通信架构。

（2）智能配用电各层面通信技术。分析其中最具应用潜力的各种通信技术如工业以太网交换机、中压PLC、TD-LTE、XPON、宽带PLC和光纤复合低压电缆等在智能电网通信中的应用特点，研究适合智能电网应用的通信技术总体解决方案。

(3)智能配用电通信网与物联网互联性研究。研究物联网在智能配用电系统中信息感知、可靠数据传输、网络架构及信息智能管理和多级数据处理等方面的应用。

（4）通信网络安全性研究。研究不同分区的业务在同一平台传送过程中基于物理层面的隔离技术，以及基于MPLS，虚拟局域网（VLAN），QinQ（双层VLAN标签）等技术的通信业务逻辑隔离研究，保证保障不同业务通过端到端独立传输，从而保障所传输信息的安全。研究三重搅动加密算法、AES加密算法等加密短发的业务安全研究；研究满足配用电通信全路径业务流量深度识别及网络分析（基于IEC 61968/61850）、控制及抗攻击技术与产品，识别并阻断各种非正常的业务流量。

（5）智能配用电通信网络智能运维技术研究。研究比较各种通信技术的维护成本，网络全领域设备统一管理，网络全领域业务的智能快速发放，远程运维和快速故障诊断与定位技术。

（二）智能配用电CIM共源建模技术

（1）分布式电源建模。根据分布式电源、储能装置和电动汽车等分布式电源和储能的机理和对电网的接口特性，建立其数字信息模型。

（2）配电网/微网整体建模。微网将是配电网组织结构的重要组成部分，不同于主网针对多种微电源形式还没有合适的通用模型。因此，需要针对不同的研究问题，对微电源中各单元的动态环节采用不同的简化方法，从而得到不同的模

型。

（3）主配网互动模型。在CIM统一信息模型框架基础上，进一步研究面向配网、主配网统一的静态模型、运行数据和图形数据规范。提出面向配网、包含主网的统一的静态模型、运行数据和图形数据规范。并在此基础上研究有源配用电系统的整体行为特性，建立微网－配电网－输电网三级电网的互动模型用于决策分析。

（4）配用电运行管理业务统一建模技术。研究国际标准的数据模型（IEC 61968、IEC 61970、OAGIS、ORM），按南方电网公司的业务组织形式，对国际标准数据模型进行重新组织，从而形成南方电网公司配用电数据模型的基础。梳理、分析全网共享交换数据需求，对国际标准的研究成果进行扩展及优化，扩展IEC公共信息模型（CIM）在配用电系统中的应用，建立面向配电网生产、营销、调度、建设、物资等业务所需要的配用电网CIM模型标准。该统一信息模型将指导后续的模型数据规范研究、数据交换和信息服务规范的研究。

（三）智能配用电系统海量数据分布式处理技术

（1）研究IEC61968/61970 与IEC61850标准的协作问题，及其数据通信规约和采集规范。研究各配用电自动化和管理系统的数据源与CIM模型之间的映射，实现已有应用系统数据到CIM数据中心的自动转换。

（2）海量数据分类与重组技术。智能配用电信息支撑平台需要采集大量不同类型的数据，对于运行数据根据数据来源大致可以分成三种类型的数据对象: 实时采集数据对象、历史数据对象和分析数据对象。对于运行数据分为以下三种类型数据对象：数字量，模拟量，累加量。系统要与多个业务系统进行数据交换与整合，数据来源复杂多样，需要针对不同的应用数据进行分类，海量数据信息分布式处理技术将按照业务特点进行梳理处理确保应用数据满足业务应用。

（3）海量时间序列数据快速存储、检索、处理技术。配用电信息绝大多数是时间序列数据而且规模庞大，例如一个典型中型城市的一年用电信息数据量可以达5TB以上，因此需要研究实现海量时间序列数据快速存储、检索、处理技术。研究云计算技术在海量数据处理中的应用，开发时间序列数据库技术，重点研究该类数据库的数据库模式、时序数据的压缩技术、高效的高效检索机制和系统故障恢复技术。研发适合电力行业的数据库技术，满足分布式数据存储和交互, 避免海量数据遭遇的硬件瓶颈，并能够提供基于CIM模型的外部访问接口。

(4)模型信息辨识及弥补技术。

参数模型数据存在缺失、错误，需要采用基于网络拓扑，综合数据应用验证等技术对参数模型进行审核和校验。并在此基础上研制适用于智能配用电系统的参数辨识算法。

系统运行数据存在缺失、噪声和错误，因此需要采用ETL（抽取、转换、装载）技术进行数据抽取、清洗、整合、管理，解决数据的基本问题。并在此基础上提出配用电系统数据校验与修复方法以及关键数据抽取校验方法，在此基础上开发算法程序。

（四）标准化、分布式智能配用电信息集成与互动、决策平台（1）基于数据网格的CIM数据中心与CIM模型验证技术。

研究数据网格技术，建立智能配用电分布式CIM数据中心，包括配用电网、配用电业务在内所有基础数据和实时数据，通过数据网格实现数据同步和透明访问。本体网络语言OWL（Web Ontology Language）实现较完备的CIM语义信息模型，研究对各个配用电网业务系统进行CIM/OWL的CIM语义和语法进行验证和对CIM的相关业务逻辑的验证方法。

（2）基于模型驱动的CIM平滑升级与智能处理技术

由于配用电业务升级的需要和新设备加入，在基于的信息集成实践中，IEC61970/61968CIM一直在发展、演进。CIM模型版本升级会导致需要重新开发大量的代码以适应新集成环境CIM模型的需求。研究基于CIM的模型驱动架构（Model Driven Architecture）技术，自动更新数据库结构、自动生成新CIM模型与已有应用系统数据映射进行代码和CIS接口，快速实现满足新需求的系统开发，使得新应用的模型和数据纳入统一CIM框架。

（3）信息交换总线与互操作技术

研究面向智能配用电的基于IEC 61968框架的数据服务平台技术，采用SOA技术，建立开放的、具有良好可扩充性的数据服务平台，使配网各应用系统能够方便规范的使用集成在总线上的数据。

研究和建立企业服务总线（Enterprise Service Bus），基于Web Service标准，通过事件驱动和基于XML消息引擎，为数据服务平台提供底层服务支撑。企业服务总线提供可靠消息传输、服务接入、协议转换、数据格式转换、基于内容的路由等功能，屏蔽了服务的物理位置、协议和数据格式。

研究跨安全区应用无缝集成技术，建立跨安全区的信息交换总线，为各安全区服务接入提供统一的接入规范，实现跨安全区服务的透明接入和访问。

研究基于消息的信息交互和传输技术，实现实时信息、准实时信息和非实时信息的交换，支持多系统间的业务流转和功能集成，完成配电相关应用系统之间的信息共享。基于IEC 61968 Part3（配网运行）、Part4（台帐与资产管理）、Part5（运行计划与优化）、Part6（维修与建设）、Part7（配网扩展规划）、Part8（客户支持）、Part9（抄表与控制）、Part10（外部系统）相关国际标准，制订 5

智能配用电各个业务功能间的消息交互标准，该标准将用于通过企业服务总线和数据服务平台实现各个现有信息和自动化系统的数据交换和流程贯通。

研究具有标准的构建框架，实现数据资源和计算资源透明管理，为前端应用提供单一的系统访问接口的电信息支撑。

研究智能配用电信息通过政府公共信息平台进行发布的方式和方法，加强与政府在执行相关配用电环节政策、计划上的配合。

（4）智能配用电全息分析与辅助决策技术

研究与开发信息服务层，以面向服务的架构、基于企业服务总线，实现电网资源、资产、量测和业务模型结构化管理服务，实现电网图形化展现服务，为智能配用电各类业务应用提供电网模型、图形、实时历史数据服务支撑。

研究与开发高级决策服务层，包括配网拓扑分析服务、潮流计算服务；输、配电网解耦互动的配网安全分析与风险评估服务，网络重构优化服务、负荷转供服务、故障恢复决策服务。

基于信息服务和高级决策服务，研究智能配用电全息分析与辅助决策技术。采用实时GIS的可视化服务，实现电网运行方式监视、计划执行监视、停电区域监视、停电用户与损失电量在线统计、保电计划/执行情况监视、工地施工道路开挖监视、设备缺陷/故障监视、车辆/班组位置路线监视和调度、故障恢复决策、应急电源车调度、风险评估、可靠性预估和实时统计。

（五）智能配用电信息与通信标准化及其检测技术

（1）配用电信息标准检测技术。研究和开发配电网CIM验证工具和互操作检测软件。在南方电网技术研究中心建立配用电领域统一CIM模型的验证检测平台，以支持配用电网各类自动化系统和信息管理系统的无缝集成, 积极参与UCAIug等国际组织的配电网CIM互操作，提高配电网CIM标准在制定中的话语权。

（2）智能配用电通信技术标准与检测技术研究。研究智能配用电生产需求的通信网络、系统和设备的性能要求、通信基本协议和相关测试方法等领域的自主技术标准和检测技术，适应智能配用电通信技术系统需要的高带宽、长距离、广分散和动态路由高可靠性通信的需求，解决智能电网复杂的电力环境中光纤传送的动态色散补偿、波长调节、带宽调整、增益谱型调整、自动增益（衰减）变化的应用和优化控制；解决智能电网对配用电高可靠性通信协议提出新的要求，包括系统设备高可靠性的性能监测控制和高精度的故障定位与隔离技术。统一不同厂家通信设备采用标准化接口和通信协议标准，实现数据双向高可靠性通信，保证多系统数据可靠传送与统一接口共享，支持智能路由策略来灵活实现数据访问的分发、聚合，分层分布处理。

规范系统设备的通信接口、协议的统一；功能和性能的要求；以及操作维护

及网络管理的方便性；同时结合智能配用电信息传输的特点，提出对系统设备的稳定性、可靠性、安全性、抗干扰、供电以及环境试验的检测技术和方法。

（六）智能配用电信息及通信技术示范工程建设与应用研究

（1）建设标准化、分布式配用电信息集成系统，整合各个配用电系统信息模型和服务，建立综合信息平台，实现配网生产运行信息全息分析和辅助决策、应急指挥信息全息分析和辅助决策、用电信息全息分析和辅助决策，全面提高配用电运行指挥和用电管理的自动化水平和信息化水平。

（2）建设安全、可靠、经济的通信技术示范工程，构建包括宽带电力载波、TD-LTE、XPON和光纤复合低压电缆等网络技术，验证相关通信技术在智能配用电网络中的表现，为其他地区的通信和信息系统建设提供依据。

2、拟解决的主要技术难点

(一)智能配用电高性能通信网技术及通信网络安全

（1）智能配用电网络具有配电网一次网架复杂、网络变动频繁，覆盖范围广，分布环境复杂的特点。需要适应这些特点的具有高质量、高安全性，可靠性，可扩展性，自适应的网络架构，以及硬件可靠性要求高的通信设备。

（2）宽带电力线载波技术方面，包括OFDM多用户通信网络规划与设计技术、宽带电力线载波OFDM多用户网络通信自组织组网技术和宽带电力线载波OFDM多用户网络通信收发器实现技术。

（3）配用电通信网需要保证信息被安全、及时、完整准确的送达，因此需要对配用电通信网络的业务流控与调度技术，网络可靠性保障，网络自愈，快速故障定位，网络自愈技术，隔离技术等进行研究。分组通信技术本身只能实现逻辑隔离，实现物理隔离需引入其他通信技术，多种技术在同一设备上实现融合。

（4）配用电网络大规模建设后运维复杂。配用电网络覆盖范围广，数量多，分布分散，运维人员到现场进行升级、故障隔离等处理的时间长，成本高，因此需要研究远程运维技术和快速故障定位技术。智能配用电通信网络往往由多种不同的通信技术混合组网，且可能由多个厂家提供设备，往往需要多个网管系统进行管理，管理难度高，因此需要研究智能配用电网络的统一运维。

（二）智能配用电CIM共源建模技术

（1）配电SCADA、地理信息系统（GIS）、生产管理系统（PMS）、营销管理系统、配变监测系统、负荷控制系统（LCM）等系统缺乏统一的规划和设计规范，组成模式、边界划分等总体规范不明确，各个业务系统各自为政、应用范围和功能存在着一定的重叠、冲突或者遗漏，建立统一的信息模型和业务模型难度大。

（2）配用电系统是大电网的末端，配用电系统的运行特性很大程度上取决于输电网，因此必须实现与输电网网的信息互动，才能建立能真正表征配电网运行本质特征的信息与决策模型。而配用电与输电网在信息和业务模型存在巨大差异，分属不同责任单位，建模难度大。

（3）分布式电源、储能和电动汽车对电网的接口特性缺乏足够的研究基础和实际验证，新型有源配电网的组成形式及其整体行为特征很难描述完备。

（4）IEC 61968、61970，OAG OAGIS、OpenGIS ORM等国际标准在不断发展变化中、需要密切跟踪其最新发展趋势，并且其理论研究的内容覆盖范围和实用性深度与南方电网的各个业务系统现实模型和业务现实需求的还是有很大距离。

（三）智能配用电系统海量数据分布式处理技术

（1）IEC61970/61968 与IEC61850 标准目前不能协同工作，目前配用电系统不能直接采集采用IEC61850 标准的设备数据，需要进行相关的标准开发工作以能够有效衔接。

（2）配用电侧的设备和用户数量都非常庞大，采集大量不同类型的数据，信息量十分巨大，需要针对不同的应用数据进行分类，海量数据信息处理将按照业务特点进行处理确保应用数据满足业务应用。

（3）配电网存在海量参数及运行数据，运行过程中存在参数模型不完整，实时信息缺失和错误，因此需要研究智能配电网环境下模型辨识，状态估计算法，以提高数据信息的可信度。

（四）标准化、分布式智能配用电信息集成与决策、互动平台（1）随着电力业务需求和智能配用电的发展，电网模型和业务模型持续变化导致CIM模型不断升级，需要研究基于模型驱动的CIM平滑升级与智能处理技术。

（2）智能配电网业务数据量大，业务繁琐复杂，各个信息和自动化系统的信息交换和集成困难。

（3）智能配用电生产、运行和用电管理业务交叉、复杂，需要联动决策。需要研究面向智能配用电的信息和知识决策服务，提高智能配用电管理的智能性。

（五）智能配用电信息与通信标准化及其检测技术

（1）相关信息标准的关联研究、挖掘和分析现有标准之间关联性，在配用电信息标准集成平台进行统一。建立配用电信息标准评价指标、需要给出配用电信息标准的准确性和冗余程度的评价方法，开发相应的测试工具。

（2）规范系统设备的通信接口、协议、功能和性能的要求；同时结合智能配用电信息传输的特点，提出对系统设备的稳定性、可靠性、安全性、抗干扰、供电以及环境试验的检测技术和方法。

（六）智能配用电信息及通信技术集成与应用示范

（1）配用电系统业务类型众多、信息量大、基础差，需要建设配电一体化信息平台，建立统一的数据模型、接口标准和共享机制，实现各类配电信息资源的无缝集成。

（2）智能终端设备的数量、分布、地形条件、气候环境和现有建设程度都不尽相同，还没有一种单一的通信技术可以适应所有配电自动化系统的要求。

四、技术路线、创新点与预期成果

1、技术路线

（1）面向智能配用电大规模分散接入、环境复杂的高可靠性通信需求的分层异构通信网络体系及其多种通信技术组合的实证研究

广泛调研国内外最新通信技术的发展趋势，通过理论分析和实证分析，最终建立符合配用电实际需求和未来发展的通信网络分层结构模型和体系架构。重点研究适合智能配用电的各层面网络技术，包括工业以太网交换机，中压PLC，BPLC、电力专用XPON、TD-LTE、OPLC等多种通信技术，实现满足需求的配用电通信网性能及业务QoS保障，研究支持智能配电网““自愈控制”和“双向互动”的通信整体解决方案。

（2）开发组织知识产权的的可靠宽带电力载波技术

电力线载波OFDM通信网络技术：采用以OFDM为核心的宽带电力线载波OFDM通信网络技术，实现智能配用电数据网关与配用电终端之间的自组织网络通信。

自组织组网构建技术：提出采用自组织网络技术建立网络设备间的通信链路，每接入一个设备，该设备会自动与附近设备建立链接并形成新的网络拓扑。

信道资源的认知通信技术：采用认知通信技术对信道资源情况进行实时动态监测，包括多用户信道的传输特性、噪声特性的监测与建模，通信信号的有无以及活动规律的监测与建模等，以保证网络通信的质量。

信道资源动态优化技术：在多载波传输方式下，根据子载波的信噪比分配子载波的信号发射功率和传输速率。采用速率自适应和功率自适应两种优化准则对多用户通信进行优化，实现QoS管理。

BPLC网络通信收发器实现技术:本课题将信道资源动态感知与分配管理技术、自组织组网技术等特色技术和国际上的OFDM通用技术集成为一体，实现具有自主知识产权的电力线多用户网络通信收发器技术。集中控制器和路由器之间、路由器与路由器之间提供最高100Mbps的传输速率，路由器与用户之间提供最高100kbps的传输速率。

（3）基于共源建模型理论的配用电系统的建模方法

跟踪国际上最新技术发展，采用共源建模型理论建立贯穿配电网自动化和各个管理专业的基础数据模型规范，为众多配用电信息系统互联互通打下标准语义基础，解决配用电系统的“信息孤岛”问题，实现微网－配电网－输电网三级电网的互动模型用于决策分析。

（4）开发适用于海量配用电信息处理的方法和技术

开发海量数据分类与重组技术、基于时间序列数据库技术的海量信息快速存储、检索和处理技术，不完备信息的弥补与模型估计和知识发现技术，解决海量信息存取、分类和智能处理的难题。为实现配电网的“自愈控制”和业务“智能决策”提供统一模型信息和高效的信息服务机制。

（5）面向智能配用电系统的CIM模型国际标准，实现IEC61850与IEC61968的融合

研究IEC 61968与IEC 61850的融合技术，实现调度中心系统可以直接访问IEC 61850标准的变电站或DER 设备。

（6）开发完全自主知识产权的标准化、分布式云信息支撑平台

开发基于IEC 61968的分布式对象中间件，实现数据访问的标准化、服务的透明化和软件的“即插即用”。研究云数据管理技术，实现资源管理透明化。研究业务负载均衡技术，使整个系统达到平衡负载及应用程序服务器的容错功能。研究异构系统间的互操作技术，形成一种分层、分布的协同式系统。

（7）基于多源信息的高级决策技术

综合量测系统、负控和营销系统相关数据，实现配电网的状态估计和潮流计算技术。研究提出基于主从分裂法开发输、配电网独立解耦互动的配电网安全与风险评估技术；基于最优回路匹配流理论的配电网重构和恢复控制算法。并基于高级决策服务和实时GIS实现智能配用电生产、运行和用电的全景分析与辅助决策服务。

2、创新点

(一)智能配用电高性能通信网技术及通信网络安全

（1）提出智能配用电分层异构通信网络体系，重点解决“最后一公里”问题。提出适合智能配用电的复合组网技术，包括宽带PLC、电力专用XPON、TD-LTE、光纤低压复合电缆等多种通信技术。

（2）提出宽带PLC的自主核心技术，包括：

1）自组织组网构建技术：提出采用自组织网络技术建立网络设备间的通信链路，依据配电网结构，任一网络设备会自动与附近设备建立链接并形成新的网络拓扑。

2）信道资源的认知通信技术：采用认知通信技术对信道资源情况进行实时动态监测，包括多用户信道的传输特性、噪声特性的监测与建模，通信信号的有无以及活动规律的监测与建模等，以保证网络通信的质量。

3）信道资源动态优化技术：在多载波传输方式下，根据子载波的信噪比分配子载波的信号发射功率和传输速率。采用速率自适应和功率自适应两种优化准则对多用户通信进行优化，实现QoS管理。

本课题将信道资源动态感知与分配管理技术、自组织组网技术等和国际上的OFDM通用技术集成为一体，实现具有自主知识产权的电力线多用户网络通信收发器技术。集中控制器和路由器之间、路由器与路由器之间提供最高100M比特每秒的传输速率，路由器与用户之间提供最高100k比特每秒的传输速率。

（二）智能配用电CIM共源建模技术

（1）基于IEC61970/61968标准对配用电网进行共源建模（Common Source Modeling），建立配用电网及其管理业务的统一CIM模型，从根本上解决配用电系统的“信息孤岛”问题，减少数据的冗余程度。

（2）提出并实现输、配系统互动的分层、分布式一体化信息建模与交互标准。研究建立智能配电网及各种分布式电源的一体化CIM信息模型，以及贯穿生产、营销、配电自动化、用电自动化等系统的标准化业务模型。

（3）建立布式电源、储能装置和电动汽车等分布式电源和储能的有源系统信息模型以适应不同决策应用需求，有源配电网的组成形式及其整体行为特征的完备信息模型，依据输电网和配电网是主从系统的关系，研究支持考虑输配网相互影响的互动计算模型，建立微网－配电网－输电网三级电网的互动模型用于决策分析。

（三）智能配用电系统海量数据分布式处理技术

（1）提出并实现信息不完整的配用电系统在线模型辨识、状态估计理论和方法。

（2）深入研究营配一体化的海量数据管理技术，开发时间序列数据库技术实现海量数据快速存储和检索。

（四）标准化、分布式智能配用电信息集成与决策、互动平台

（1）开发跨越安全分区的基于数据网格的CIM数据中心，实现配用电网基于CIM的完整数据视图，并为信息集成与交互提供统一集成总线及其CIS标准接口。

（2）提出并实现标准化、分布式协同信息支撑平台。提出以地理信息系统为中心，基于SOA的配电网调度、设备管理和检修管理的信息服务平台。

（3）综合量测系统、负控和营销系统相关数据，实现配电网的实时多源状态估计和基于回路分析法的配电网鲁棒潮流计算技术；

（4）提出并实现输、配互动的配电网安全分析软件，利用主从分裂法开发输、配电网独立解耦的配电网安全分析和风险评估；

（5）提出并实现基于最优回路匹配流理论的配电网重构与恢复控制快速算法，应用于生产运行和恢复控制等高级决策。

（五）智能配用电信息与通信标准化及其检测技术

（1）参与制定相关国际和国内标准，形成配用电信息标准检测技术和评价软件；

（2）建立适用于智能配用电的通信系统和设备的性能标准及其检测技术。

（六）智能配用电信息及通信技术集成与应用示范

实现较大规模的智能配用电示范园区。通过智能配用电信息及通信技术示范应用以验证研究成果的可行性和可推广性。实现综合应用宽带电力载波、TD-LTE、XPON等技术的集成，实现可靠、经济、易维护的智能配电双向通信技术。

3、预期成果

（一）预期可获得的理论、技术和示范成果

 智能配用电灵活的通信体系架构、接入技术和统一的网络运维技术

 信息通信安全防护理论、模型、方法、应用的一体化支撑技术  海量信息存取、分类和智能处理技术  信息模型构建、决策服务技术

 形成智能配用电集成平台和通信支撑的相关技术标准体系  建设配用电通信检测中心  建立CIM模型检测中心  研究成果示范展示

（二）预期可获得的成果、知识产权和人才培养情况

在关键核心技术方面可获得10项具有应用前景的国家发明专利，整体软件系统获得软件著作权，在国内外高水平杂志上发表20篇论文，被SCI、EI收录10余篇。提出、参与制定行业技术标准3项。培养博士生3名，硕士3名。

五、预期的主要技术经济指标

（1）配用电信息管理软件接入应用的连接数量大于1000个，并发在线用户大于5000个；

（2）完成2个智能配用电通信工程，组网规模大于1024个节点；(3)数据接入指标：满足广东省金融高新区智能配用电通信与信息示范工程数据接入。

A区：通信节点大于1380个； B区：通信节点大于2400个。

（5）智能配用电信息支撑平台指标：

 海量数据检索速度：支持5 TB时间序列数据，数据检索速度小于1秒。 海量数据存储容量：设计容量大于100TB。

 海量数据接入能力：单台前置机接入连接数超过5万，集群接入支持线性增长。

 海量数据处理能力：支持100TB以上数据处理能力。（6）经济效益指标：

 提高供电企业工作效率，降低运维及管理成本，每年约XXX万元。 推动智能家电、电动汽车、分布式能源等相关产业的发展，加快传统产业转型和经济结构的调整。

六、任务分工

本课题以我国智能配用电的实际应用需求为导向，产学研用紧密结合，团结实力雄厚并在相关领域具有研究基础和重大项目经验的的用户单位、研发企业和高校联合承担。课题由广东电网公司、南方电网技术研究中心、协作单位

2、协作单位

1、协作单位

3、等国内对应领域的顶级单位的优势力量，资源互补、强强联合，形成产、学、研、用相融合的团队。

课题申请与参与单位成立研究组，各有一人作为课题负责人，负责人领导各单位开展课题研究，各单位组织各单位开展研究工作。课题负责人的职责是对课题研究的重点和实施计划进行统一协调和组织实施；根据科学前沿发展趋势和课题研究计划执行情况，对研究内容、研究队伍及经费分配方案提出调整建议；各单位课题负责人负责组织本单位研究人员形成周例会汇报制度，把握研究进度，确保及时修正偏差，解决问题，保证课题有序整体推进；项目负责人与各单位课题负责人召开月度工作汇报与协调会，把握整体的研究进度，查漏补缺。

课题任务分工根据研究内容细化分配，各单位研究内容组成课题总体研究内容。详细分工如下：

1)广东电网公司作为课题的牵头单位负责课题总体规划、总体技术方案、协调组织和应用技术的攻关，组织实施智能配用电信息与通信技术集成与应用示范研究；

2)协作单位1负责研究智能配用电灵活的通信体系架构、基于TD-LTE和XPON的通信接入技术和统一的网络运维技术以及关键通信设备的研制；负责通信安全检测、防护方法和技术；

3)协作单位2负责智能配用电网共源建模技术、基于多源数据的状态估计与高级决策技术、信息互操作技术、宽带电力载波技术的研究；

4)南方电网技术研究中心负责基于CIM共源建模的配用电业务建模技术和智能配用电信息标准化及检测技术的研究；

5)广东省电信公司科学技术研究院负责通信技术标准与检测技术研究，统一不同厂家通信设备采用标准化接口和通信协议标准，提出对系统设备的稳定性、可靠性、安全性、抗干扰、供电以及环境试验的检测技术和方法；

智能化网络的设计与研究 篇3

关键词 智能建筑 网络设计 研究

智能建筑（Intelligent Building）简称IB，是信息时代和计算机应用科学的必然产物，是现代高科技与建筑完美结合。它一般被认为是利用系统集成方法，将计算机技术、通讯技术、信息技术和建筑艺术有机结合，通过对设备的自动监控，对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其建筑的优化组合，所获得的投资合理、适合信息社会要求并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。

时下，智能建筑正向着集成化、智能化、协调化方向发展，实现智能化管理已成为重要标志。国外对智能大楼的研究早在80年代初就开始了，并在大厦出租率、投资回收率、经济效益等方面取得成功。在设计上考虑实用性——即能支持各种数据通信、多媒体技术以及信息管理系统等，并且能适应现代和未来技术的发展，保证15～20年不落后；灵活性——即任意信息点能够连接不同类型的设备，如微机、打印机、终端、服务器等；开放性——即能支持任何厂家的任意网络产品，支持任意网络结构（总线型、星型、环型等）；模块化——结构化布线系统中除去固定于建筑物内的水平线缆外，其所有的接插件都是积木式的标准件，以方便使用管理和扩充；扩展性——实施后的结构化布线系统是可扩充的，以便将来有更大的需求时，很容易将设备安装进去；经济性——一次性投资，维护费用极低，使整体投资达到最佳。

一、智能建筑中的弱电系统

智能建筑弱电技术的定义为智能建筑弱电系统是以建筑环境和系统集成为平台，主要通过综合布线系统作为传输网络基础通道，由各种弱电技术与建筑环境的各种设施有机结合和综合运用形成各个子系统，从而构成了符合智能建筑功能等方面要求的建筑环境。

智能建筑中的弱电主要有两类：一类是国家规定的安全电压等级及控制电压等低电压电能，有交流与直流之分，如24V直流控制电源，或应急照明灯备用电源。另一类是载有语音、图像、数据等信息的信息源，如电话、电视、计算机的信息。

智能建筑弱电技术基本涵义仍然是原来意义上的弱电技术，只不过随着现代弱电高新技术的迅速发展，智能建筑中的弱电技术应用越来越广泛。它是由现代计算机技术、现代通信技术、现代自动控制技术和现代图像显示技术、综合布线技术、系统集成技术等现代信息技术以及其他现代高新技术与建筑技术的有机结合构成的，弱电技术的应用程度决定了智能建筑的智能化程度。

在总体结构上，我们建议设置一个中央控制室，所有子系统的控制中心（包括消防控制中心）都集中到中控室，这样做既方便了管理又节省了不少人力、财力、物力。考虑到各种因素，中控室可以用玻璃墙隔成不同的区域，以放置各子系统的控制柜。

二、综合布线以及测试技术

在综合布线系统工程实施过程中，由于线缆、铜缆、光缆和接插件以及相应配套的产品是我们和用户共同选定的，虽然这些线缆和接插件都满足IS011801、EIA/TIA568A、TSB-36、TSB-40、TSB-67等标准，产品均通过了UL认证，但因设计和实施过程中是将这些线缆和接插件有机地结合在一起的，其整个工程过程中加入了大量的人为因素，必将对整个缆线系统在诸如连接正确性，接续可靠性，短路，开路，信号衰减，近端串扰（NEXT），突发性干扰，计算机网络的连接可靠性，误码率及整体性能等方面产生很大的影响。因此，有必要在诸方面对整个布线系统进行全面测试，以向用户证明缆线系统的安装和网络系统安装是合格的。综合布线的质量至关重要，事实上，计算机网络工作时，设备是很少出故障的，所产生的错误有60%是安装问题，因此认真测试保证质量是确保网络安全运行的关键。

对于光缆链路的关键物理参数：衰减：①衰减是光在光沿光纤传输过程中光功率的减少。②对光纤网络总衰减的计算：光纤损耗（LOSS）是指光纤输出端的功率Power out与发射到光纤时的功率Power in的比值。③损耗是同光纤的长度成正比的，所以总衰减不仅表明了光纤损耗本身，还反映了光纤的长度。④光缆损耗因子（ ）：为反映光纤衰减的特性，我们引进光缆损耗因子的概念。⑤对衰减进行测量：因为光纤连接到光源和光功率计时不可避免地会引入额外的损耗。所以在现场测试时就必须先进行对测试仪的测试参考点的设置（即归零的设置）。对于测试参考点有好几种的方法，主要是根据所测试的链路对象来选用的这些方法，在光缆布线系统中，由于光纤本身的长度通常不长，所以在测试方法上会更加注重连接器和测试跳线上。回波损耗： 反射损耗又称为回波损耗，它是指在光纤连接处，后向反射光相对输入光的比率的分贝数，回波损耗愈大愈好，以减少反射光对光源和系统的影响。改进回波损耗的方法是，尽量选用将光纤端面加工成球面或斜球面是改进回波损耗的有效方法。插入损耗： 插入损耗是指光纤中的光信号通过活动连接器之后，其输出光功率相对输入光功率的比率的分贝数。

随着信息社会的到来，由于自动控制技术及计算机技术的发展，智能建筑发展的比例越来越大。因此，智能建筑要走节能、拥有健康环境的可持续发展道路是必然的。

智能建筑通信网络研究 篇4

目前多数智能变电站从逻辑上配置站控层、间隔层和过程层3层,将采样值(SV)网和通用面向对象的变电站事件(GOOSE)网合一的3层2网结构。但随着对IEC 61850规约的深入研究以及电子式互感器、断路器等技术的发展,利用共网技术实现制造报文规范(MMS)与GOOSE以及SV的共网传输具有更大意义。

本文基于文献[1]和文献[2]提出的优化组网思想——2层1网结构,分析其信息传输特点,并绘制全站信息流图;以220/66 kV智能变电站为例,运用数学模型计算出全站网络流量和SV报文网络延时,然后对通信网络进行明确的VLAN划分,通过OPNET软件模拟通信网络性能,对比有无VLAN标签时的数据流量及故障网络延时,以此验证2层1网结构的可行性。

1两层一网的组网结构

为了减少IED网口数量,从而简化网络结构和过程层交换机配置,进而降低工程、维护的造价和复杂度,本站对以往智能变电站的3层2网结构进行优化。取消独立GOOSE组网,信号由MMS传送,其中,2层指将间隔层设备与过程层设备合并为设备层设备,将原有的变电站层称为系统层;1网指形成监控网络、GOOSE网络、SV网以及对时网络4网合一的新型网络结构。其组网结构图如图1所示。

基于以上对组网的优化整合,本文以星型网结构的智能变电站为例,设置2个220 kV进线间隔、1个220 kV母线间隔、2个主变间隔、4个66 kV馈线间隔、1个66 kV母线间隔。各间隔通过中央交换机连接到站控设备和服务器。

2智能变电站数据流量分析及延时分析

2.1流量分析

优化的智能变电站采用2层1网的结构后,实现了MMS、GOOSE、SV以及对时4网合1的共网传输,但在工程实践中,需要使用共网技术对信息进行处理,使其满足网络通信性能的要求。以上述220/66 kV变电站为例,对全站数据流进行分析,如图2所示。

为避免站内交换机转发流量过大,使通信网络堵塞,对全站进行流量计算。

(1)GOOSE报文数据流量

IEC 61850标准所定义的GOOSE报文采取多播方式,按照工程中实际最大报文长度6016 bit,基于GOOSE重发机制,QGOOSE=[6016]字节/帧×8 bit/字节×变位时长=0.03 Mbit/s。

(2)SV报文数据流量

按照IEC 61850-9-2标准,SV报文有2种采样频率:采样率为80点/周,每报文含1个采样点数据;采样率为256点/周,每报文含8个采样点数据。

按照每帧1点(12个模拟量通道)计算,1个合并单元数据流量:(QSV-9-2=[159]字节×8 bit/字节×50周波/s×80帧/周波=5.088 Mbit/s。

(3)MMS数据流量

系统发生故障时,数据包括遥测及遥信量,QMMS=0.012 Mbit/s。

(4)网络记录分析仪及故障录波系统

虽然其流出流量为数据流量较大的SV及GOOSE信息,但流入流量只为MMS信息,因此为0.012 Mbit/s[3,4,5,6]。

(5)IEEF1588对时报文流量

IEEE1588对时分为时钟偏移量测量和延迟测量2个步骤,并通过同步报文(Sync,Follow_up)、延时报文(Delay)以及可侦听的Announce报文实现时钟同步[7,8]。其报文计算可分为4种情况:

1)1步钟&delay request-respond

2)2步钟&delay request-respond

3) 1步钟&peer delay

最恶劣情况下各报文长度如表1所示。

2.2延时分析

由网络延时定义可知,网络总延时T=T0+T1+T2+T3,其中,T0为网络延时帧发送延时,T1为交换延时,T2为线路传输延时,T3为帧排队延时。前3种延时由网络本身的软硬件决定,而排队延时是具有不确定性的。其中,帧发送延时LSF=L/R,L表示数据帧大小,R表示带宽;交换延时LSW在一般工业级交换机算法中等于10μS;线路传输延时LWL沿光纤线路传输的延时一般为5μs;帧排队延时LQ=η%×SFmax,η%为网络总负载率,LSFmax为队伍前面的报文长度[9]。

3组网性能理论计算及VLAN配置

3.1报文流量及延时计算

设定Annouce,Sync,Follow_up报文发送周期为1s,Delay报文发送周期为8s。且均同时发送,最恶劣情况下计算上述情况4)的报文流量Q4=(82+64+64+72+72)×8=3 408 bit/s。

基于以上计算,在最恶劣情况下,计算出全站组网流量如表2所示。

由表2可知优化组网与单独组网的网络带宽占用及数据流量变化不大,在各交换机可承受的范围之内。

基于2.2中的延时公式,设定SV采样周期是80点/周,且报文长度为125字节,则LSF=125×8/100=10μs;包含10个MU的网络负载η%=L×10/100=50×80×125×8×10/100=40%,其中L为网络带宽,因此SV传输时延=10+10+5+4=29μs。

3.2优化组网的VLAN配置

虚拟局域网VLAN技术是运用VLAN ID指明所属逻辑组,把数据传输限制在其内部,它的应用可以解决以太网的安全性和广播问题,并减少网络带宽的占用,抑制网络风暴[10]。

交换机常用的VLAN划分方法为按端口划分、按介质访问控制MAC地址划分、按网络层划分以及按IP组播划分。本文基于VLAN技术,依据以上对优化组网后全站数据流走向的分析,以便于信息间的交换为原则,按照网络层划分VLAN,实现了组网按间隔、跨间隔与跨层的划分。首先,分为7个虚拟局域网,并为其设置VLAN ID:1)VID 1包括系统层设备和服务器,便于二者的数据传输;2)跨间隔通信:VID 7010-7020——包括220 kV母线间隔和220 kV侧的MU、P&C、智能终端;VID 7130-7160——包括66 kV母线间隔和66 kV侧的MU、P&C、智能终端;3)跨层通信:VID 210-290——包括系统层设备和服务器与每个间隔的P&C和智能终端;4)面向间隔:VID 10-60——包括220 kV进线和66 kV馈线各自间隔中的MU、P&C、智能终端;VID 70-71——包括220 kV母线、66 kV母线各自间隔中的MU、P&C、智能终端;VID 80-90——包括变压器间隔1或2中的MU、P&C、智能终端。

4 OPNET仿真及对比分析

OPNET是目前主流的网络仿真软件,支持面向对象的建模方式,并提供图形化的编辑界面以便于用户使用,可为通信网和分布式系统的模拟提供全方位的支持[11,12]。本文以D2型变电站为例,依据上述分析的全站报文流量,采用OPNET仿真软件对比有无VLAN标签时的数据流量及网络故障延时。

仿真参数及条件设定如下:网络带宽100 Mbit/s;仿真时间1m;丢包率0%。

为保证交换机能够识别不同数据,规定SV报文、GOOSE跳闸报文、GOOSE状态报文、MMS报文优先级分别为6,7,7,3。报文传送时间设置如表3所示。

图3为有无VLAN时中央交换机转发流量仿真对比图。由图3可知,有VLAN时,0～5s时间段内SV报文被很好地限制在各个间隔内部,数据没有经过中央交换机;而在没有VLAN设置的网络中,0～5 s内的数据转发速率达到31 000 Packets/s。通过对比可知VLAN的划分可显著减少组网中央交换机的数据传输。

图4为有无VLAN时66 kV馈线间隔故障时延仿真对比图。结果表明,通过VLAN技术可使报文的以太网时延大幅减小,且故障延时抖动小,有利于保护的可靠性及速动性。

5结语

本文对智能变电站3层2网的结构进行优化,提出了按分层分布式实现电气设备间信息共享的2层1网结构。首先对全站数据流进行分析和理论计算,说明优化组网下的交换机配置正确且不会造成交换机转发流量过大;然后通过OPNET仿真技术,对有无划分VLAN的星型优化组网进行仿真对比,得出VLAN技术的应用可以明显抑制网络风暴,降低延时抖动,并验证了2层1网结构在网络通信要求方面的正确性。

摘要：基于智能变电站对信息共享、网络优化的要求,全站信息一体化已成为未来变电站组网的发展趋势。运用共网技术将间隔层与过程层合并,形成2层1网的优化组网结构。围绕此组网方案,通过网络数据流量的逻辑运算和明确的虚拟局域网(VLAN)划分,在OPNET仿真环境下得到有无VLAN标签的仿真对比图,验证了其网络流量和故障延时满足继电保护对网络通信性能的要求。

关键词：两层一网,数据流量,VLAN,OPNET

参考文献

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[3]黄忠胜,王晓茹,童晓阳.基于EPOCHS的数字化变电站通信网络仿真分析[J].电力系统自动化,2009,33(21):77-81.

[4]张志丹,黄小庆,曹一家,等.基于虚拟局域网的变电站综合数据流分析与通信网络仿真[J].电网技术,2011,35(5):204-209.

[5]童晓阳,廖晨淞,周立龙,等.基于IEC 61850-9-2的变电站通信网络仿真[J]电力系统自动化,2010,34(2):69-74.

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[7]窦晓波,胡敏强,吴在军,等.数字化变电站通信网络性能分析[J].电网技术,2008,32(17):98-104.

[8]陈宏辉,蔡泽祥,王海柱.基于IEFE 1588的的变电站过程层采样值同步技术研究[J].电力系统保护与控制,2012,40(12):141-145.

[9]王松,陆承宇.数字化变电站继电保护的GOOSE网络方案[J].电力系统自动化,2009,33(3):51-54.

[10]易永辉,王雷涛,淘永健.智能变电站过程层应用技术研究[J].电力系统保护与控制,2010,38(21):141-145.

[11]牛占平.VLAN技术在智能化变电站网络中的应用探讨[J].电力系统保护与控制,2009,37(23):75-78.

智能建筑通信网络研究 篇5

基于Agent的网络化智能教学系统的研究与设计

现阶段的一些网上教学系统一般都缺乏智能性,学生不能根据自己的情况自主选择学习内容和进行有效测试,而且这些教学系统大多缺乏协同学习能力,师生相互之间的交流环节比较少,难以发挥网络时代资源共享的优势.本文从智能教学系统的`理论基础和Agent技术的研究出发,构建了学生Agent、教师Agent及协同学习Agent模块,综合利用人工智能技术、教育心理学、计算机科学等学科的成果,将Agent技术和网络化教学系统相结合,充分发挥Agent的认知水平评测和协同学习等特性,增强系统的自适应性,达到了智能教学的效果.

作 者：王慧慧 邹卫国  作者单位：盐城纺织职业技术学院机电工程系 刊 名：科技信息 英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)： “”(12) 分类号：G64 关键词：智能教学系统   Agent   认知水平  协同学习 

智能建筑通信网络研究 篇6

【关键词】智能电网；网络营销；研究

随着互联网的崛起，他不再只是一个传播信息的工具，它还可以使人们足不出户的购买商品，让快递送货上门。这种方便、快捷、目的性强的营销方式起初并不被人们所接受，但随着计算机的普及。人们消费观念的转变，网络营销已经基本取代了老旧的实体店营销成为了社会的主流，而将智能电网下的电力以网络营销的模式进行销售具备了快速性、准确性、目的性等优点，似乎是当今状况下不错的选择。

1.智能电网的概念

智能电网与传统电网有很大的不同，传统电网仅靠集中、单一的发电方式接入电网，并且相对于智能电网的电力双向流动、利用效率高、供电可靠性高的特点而言，传统电网更加的显得“不靠谱”，而且化石能源发电的方式不仅会造成大量的污染，还给世界能源的储备造成了很大的负担。但智能电网就不会出现各种各样的问题，智能电网是将现代信息、通信、控制技术和新能源发电技术深度集成应用于电网各个领域，涵盖发电、输电、配电等各个环节，智能电网具有信息化、自动化、互动化的特点，是新世纪供电领域一项重大的突破，是实现电力、信息、业务一体化的载体。由此可见，实现智能电网技术对我国电力的发展至关重要，这项技术将预示着我国电力行业进入新的里程碑。目前我国对智能电网的研究主要集中在水电、火电、核电以及可再生能源发电的最优模式，胥威汀等研究了分布式能源发电技术非常适用于我国。

2.智能电网的利弊

相对于传统发电方式而言，智能电网的分布式发电无疑存在着巨大的优势，首先其对电力市场的营销模式的改变起到了至关重要的作用，即电力市场由原先的单一的、垄断式的售电模式转变成为了自由的、随市场价格而变动的售电模式，这样的的电价可以因为市场因素的改变而得到调节，这样不仅可以使电力能源得到合理、有效的利用，还会使电力的多少可以随着价格信号的波动而适当的增加或减少，这种机制大大的减少了电力浪费的情况，使输电的终端也可以根据自己的需求来“订制”电力。其次，智能电网的存在可以有效的调节市场，电是我们每家每户的必需品，智能电网的存在，可以通过经济杠杆作用调节用户对电量的使用的多少，这样就会使每家每户了解到自身是否造成了资源的浪费，总的使资源得到了合理的利用。最重要的是智能电网的多元化的、分布式的能源发电接入电网使电负荷得到了很大的缓解，同时也让传统能源的紧张的状况得到了一定的改善机会。智能电网的接入大多靠可再生能源发电，这对环境的保护起到了巨大的作用。最后，智能电网的启用可以最大程度的提高电力基础设施的利用效率，尽可能的杜绝电网堵塞、供电不足等状况，提升整个电力资产运营的效率，新兴行业还会带动国家经济的发展，为国家提供新的就业岗位。当然智能电网的发展并不是一本万利的，从其本质来看智能电网打破了国家传统电网行业的垄断行为，在实行智能电网的过程中会对传统电网行业造成巨大的冲击，没人可以估量这种冲击所带来的后果，也许只是企业的经营模式的改变，也可能引起一场亚洲金融风暴。除此之外，我国对于智能电网的认识并不深刻，对于国家是否采取这种供电方式还有很多争论，而建设智能电网，需要各行业（电力、通信、网络）互相沟通、通力合作，但我国并不能做到各行业统一行动，因此需要国家建立统一的规范标准，成立主导部门。

3.网络营销的概念

网络营销是现代社会节奏快、互联网技术发达、人们不愿意逛街催化出的产物，它是现代通讯技术、与快递行业、网上支付行业的载体，随着电脑、手机、平板等接入端及wifi等中间传输体的普及，网络营销愈发的火爆。网络也已经脱离了工具的范围成为了人们生活的一部分，网络改变了人们的生活，改变了人们的消费观念，甚至于改变了人们的信仰。这些改变本文不会去善加評论，但网络确实的给我们带来了方便，即使是经过千年而没有改变的实体店营销方式也要甘拜下风，而如果将智能电网下的电力以网络营销的方法进行销售，那将会取得难以想象的成就，这将是人类新时代的里程碑。

4.智能电网电力的网络营销

目前我国的电力价格仍以国家规定为主，并不会根据市场的需求量而改变。这样一来，供电的价格就会是机械的、死板的，不能够像寻常商品的价格那样反映出市场的需求问题，对于供电公司来说无法以此为依据调整供电价格，这就对供电公司售电造成了很大的阻碍，拓展业务变得很困难。如果实施电力的网络销售策略，不仅可以保证电力销售的价格的平衡性、公正性，还能使电力公司与用户双方避免一些因资金原因产生的不必要的误会。同时可以将用户的一些用电信息录入电脑中，根据这些信息供电企业可以制定相应的电力营销发展策略、调整电力的价格，这样的方法不仅减少了人力、投资，还会为公司未来的发展奠定基石。不仅如此，电力这一商品还有不易储存、无实体化等特点，我们可以将电力看成信息的一种。如果采用网络营销这种方式，可以省去物流这一步骤，节省了资金，还最大化了电力传输过程的迅速、准确的特点。而对于智能电网而言，网络销售明显更为重要，在采用分布式能源发电技术进行电网接入供电后，原先的企业垄断式的销电方式不存在了，而是变成了每个用户都是用电个体、每个用户也都可以是供电个体。用户没有用完的电力也可以通过电网返还回去，因此对于企业来说要改变自己的经营理念，以客户为中心，满足客户的个性化、定制化，对于这些条件而言明显网络营销更适合于智能电网销售电力。由此可见采用网络营销是一个明确的选择，而虽然这一方式十分的方便快捷，但却对网络的基础设施要求极高，一方面企业应该尽快完善网络基础设施以应付庞大的用电群体，另一方面企业应该加强网络防火墙的建设，预防某些犯罪分子偷电、盗电。而就算使用了网络营销的方法，企业也不应该忽视服务质量的问题，从垄断式销售变为竞争式销售，客户就是自己的“上帝”，创造完善的网络销售服务系统会为你的公司带来更多的收益。这样就会在获得足够利益的基础上还会获得好的口碑，实现双赢。

5.结语

从未来来看，智能电网供电已经成为了一种势不可挡的趋势，而网络营销正是这种供电模式下最好的营销方式，因此希望各企业重视这一问题，做好改革的计划和准备，争取与世界领先水平接轨，为自己未来的发展道路奠定良好的基础。

参考文献

[1]刘振亚.智能电网技术[M].中国电力出版社，2010.4.

[2]姚掘玉，刘俊勇，刘友波，张建明.智能营销研究概述（二）—我国智能背销发展战略与机[J].电力自动化设备，2010（3）：129-144.

[3]鲁刚，魏纷，马莉.智能.智能电网建设与电力市场发展[J].电力系统自动化，2010，34（9）

网络入侵智能识别技术研究 篇7

人们常用的保护网络信息安全手段是利用Windows系统自带的防火墙保护手段, 对于网络传输的数据进行数据加密处理, 但这种方法面对如今复杂变化的网络信息, 显然是捉襟见肘的。 目前防火墙主要依托于模式匹配与统计分析技术来检测网络信息, 这种方法具有较大缺点, 即使用一段时间出现故障后需要很多的专业人员进行维护, 且在维护期间不能对网络信息继续检测, 这就很容易让系统出现漏洞, 给黑客入侵制造机会。 因而提出了一种新的识别入侵信息的方法, 并通过从向量机和自组织特征映射神经网络的实际应用中吸取经验, 以便能研制出检测能力更强的智能识别技术。

1 网络入侵的内涵与特征

网络入侵指的是存储在网上的信息系统被破坏或保密的数据被盗取等行为活动的集合[1]。 在20 世纪90 年代, 由于互联网技术刚刚起步, 因此网络环境相对简单, 用户量较少,几乎都是企业用网, 传统入侵技术并不复杂, 且容易防护。而当前的网络环境复杂多变, 涉及到个人隐私、 企业技术信息、 国家机密文件等方方面面的内容, 违法者为了获取这些敏感信息, 可以说是不择手段, 这就导致使用的网络入侵方法呈现多元化特点:(1) 操作简便速度快, 少则几秒, 多则几分钟;(2) 时间不定, 随时攻击侵入网络; (3) 地点不定, 不需要去现场, 直接在网络虚拟世界上发布侵入行为;(4) 不易被发现, 因为入侵技术一般都被混入到正常信息中, 很难被用户察觉;(5) 使用的方法极其复杂多变, 一般用户很难发现它们。

正是因为网络入侵途径的复杂多变, 导致当前网络环境并不如用户心中想象的那么安全。 为了保护网络用户的个人信息等数据, 当前重中之中的任务是快速开发出能够有效保护网络数据安全的主动防御技术。 从当前的形势来看, 目前黑客常用的网络入侵类型有如下几种:(1) 采用发现的网络协议漏洞, 然后反编译出一系列代码, 进行攻击;(2) 通过系统协议栈中的漏洞, 编写代码攻击;(3) 侵入者利用用户网络账号的漏洞进行攻击主机;(4) 通过一些常用的操作过程采取特殊手段攻击, 破坏系统的稳定性;(5) 通过编写逻辑紊乱的代码攻击系统, 使系统紊乱;(6) 通过向正常的机器发送特殊信息, 使机器中毒瘫痪, 无法正常工作。

在这样复杂多变的情况下, 网络入侵智能识别系统应运而生。 在安全系统中, 如果把防火墙比作一道门的话, 那网络入侵智能识别系统就是防火墙之后的第二道安全闸门, 它是防火墙和访问控制机制的合理补充。 其通过收集信息和分析计算机的内部信息情况进行智能识别, 帮助系统应付网络攻击, 通过监视和进攻识别来提高信息安全基础结构的完整性[2]。

2 网络入侵检测系统基本原理

网络安全是健康网络环境的重要环节。 在网络安全系统框架中, 网络入侵检测系统的重要性是不言而喻的, 其检测的目的是为了查看系统中是否有未经系统允许运行的进程以及后台程序, 亦或是对机器的资源恶意使用, 进而可有效保护系统资源的完整、 隐私、 可用等特性, 且一整个保护过程是检测系统自发运行的过程。

如图1 所示, 展示出了完整的网络入侵检测过程。 在此过程中, 系统首先利用粒子群RBF神经网络对网络数据进行安全检测, 检测后再进行数据处理分析, 接着通过PCA的功能特性, 对检测到的这些数据进行降维处理。 通过分析数据,系统把不需要的数据去掉, 避免检测结果的不准确性, 同时也大大地减少了RBF神经网络的输入数据的维数。 因为数据的维数越少, 计算结果越精确, 利用的效率越高, 从而能够优化数据的结构。 粒子群RBF神经网络对非线性网络数据具有非常好的处理能力和较高的处理效率, 通过网络数据的输入与输出间的某些关联, 能够很准确地识别出入侵者通过什么方式入侵到系统中以及入侵方式的类别。

3 网络入侵智能识别技术

智能识别技术的最高级别是人工智能识别, 但是在传统观念中, 意图识别的Agent扮演eyhole recognition和intended recognition两种角色, 其中eyhole recognition自身不能感知到自己的行为是否被监控, 而intended recognition则需要Agent帮忙识别。

3.1 基于文法的意图识别

系统可通过前后文章的关联顺序来展现Agent意图, 然后利用下推自动机的自动识别技术来检测出其入侵意图。 但是使用这种识别技术有着一个明显的缺陷, 即需要事先做出一些假设, 但是这些假设在检测时并不实用, 所以这种方式本身具有局限性, 不易推广使用。

在实际的网络信息攻击过程中, 当黑客使用一些攻击代码失败时, 往往会立即返回退出, 然后马上尝试另外的代码去攻击, 但是所使用的这些攻击序列基本上都是不标准的。因此, 在操作之后, CFGPRA中的n值的图像为指数函数的图像, 很容易造成较大的误差结果, 难以准确对其识别。

3.2 警报关联方法

警报关联具体指的是从入侵检测系统(IDS) 报送的警报中, 发现警报之间的逻辑关系的过程。 一般情况是因为入侵检测系统传送的警示较多, 其中存在误报、 漏报的情况, 而且不同的处理技术所处理的结果不全相同, 因此必须要将这些警报内容相关联。 现阶段的警报关联技术相对成熟, 其工作过程是先收集由IDS传送来的警报, 然后再将这些警报进行关联, 其关联过程一般是先聚类, 然后排列优先权, 再关联, 最后模拟攻击网络的场景。

3.3 基于贝叶斯网络的意图识别

近20 年来, 贝叶斯网络是人工智能领域首屈一指的研究成果, 它是上世纪末由Pearl所提出的, 主要通过采用概率推理的方法来解决实际中不确定性问题。

在意图识别技术中, 系统采用单一连接的因果树来刻画攻击策略图, 这样就可以在线性时间里完成概率推理。 因果树的根节点代表了最终的攻击目标, 各个非叶节点代表了其父亲节点的各个子目标, 叶子节点表示了最低级的攻击步骤。每个节点具有两个状态: 1 状态表示为真, o状态表示为假。叶节点为真, 表示检测到了响应的攻击警报, 非叶节点为真,表示攻击目标/ 子目标达到, 各个兄弟之间只有 “ 与” 和“或” 的关系。 攻击知识库由攻击树组成的森林描述, 边表示节点, 代表了攻击事件之间所存在的直接因果关系。 依据贝叶斯网络所提供的有效诊断信息, 系统会在遭受到攻击警报后激起因果树的信念更新, 此时每一次出现的可信度最大节点则证明可能遭受到入侵者的攻击。

4 结语

智能楼群网络布线的研究 篇8

网络布线技术的目标是将一个建筑物中的所有计算机网络、安防、广播、不间断电源、以及空调、电梯、照明等系统纳入到网络布线中,结合成为一个多功能、自动化的智能建筑实体。通过网络布线,使大楼成为一个有机的整体,为大楼的用户创造先进的信息化、多功能的系统环境,减少了整个大楼的人员管理资本。

1网络布线在智能楼宇的应用

1.1通讯系统应用

随着经济的飞速发展以及科技的不断进步,21世纪已经成为一个网络信息技术占据主导地位的全新时期,计算机网络不仅完成了对数据的传递以及对诸多资源的整合管理,还在大程度上提高了人们的工作效率。但是要实现数据的互联和共享,必须要有传输介质,而这个介质便是网络布线。由此可见网络布线对智能建筑的重要性。

智能建筑的通讯系统不外乎语音和数据,一般的智能建筑通讯系统的建设主要包括语音通讯和网络。语音通讯主要是通过通讯介质进行与外界的联系,在建筑物内布置程控交换机, 以它为中心构成星形网,其主要功能是向大楼内的所有用户提供电话服务以及对外的通讯线路。网络主要实现楼宇与外部信息进行交换和内部的数据共享,实现网络办公的需要,为智能楼宇提供设备平台,使整个大楼成为一个智能整体。

1.2安全防范系统应用

随着现代计算机网络技术的飞速发展,越来越多的智能化系统依赖于网络来实现。建立数字化的安防系统符合未来数字化的发展方向。

安全防范系统是公共安全管理的一部分,它是集监控摄像技术、报警技术等多功能于一体的智能系统。这些系统在集成的同时,网络必须遵循TCP/IP协议标准,并提供开放的TCP/IP标准协议和接口,使各个系统既可以相互独立运行, 又能做到集中管理、维护和扩展。

1.3一卡通系统应用

一卡通系统不仅是现代建筑的安全防范系统中是不可或缺的一部分,更是建筑现代化管理的一部分。目前,一卡通系统的技术正被广泛的应用于社会中的各个领域,并得到了大家的认可。

一卡通系统的实现是建立在楼宇网络布线系统之上的,它通过运用先进网络技术和IC卡技术,为智能楼宇提供各种管理服务功能,减少了人员管理上的工作量,提高了管理质量水平。

一卡通系统通过TCP/IP通讯协议与一卡通的管理主机进行实时通讯,确保在联网的状态下与建筑物的其他系统进行实时性联动,确保大楼的安全。所有的IC在管理中心的授权下可以实现身份识别、出入控制、停车管理、考勤等多种功能, 真正做到“一卡通行”。而如此功能强大的系统,也离不开网络布线,唯有在网络平台上,它才能发挥的淋漓尽致。

1.4其他系统应用

网络布线对智能楼宇的重要性是显而易见的,除了在通讯、安防、一卡通等系统上的应用。其他的如在信息发布、 楼宇控制等系统上的应用也是比比皆是。由此可见,网络布线的应用是多么的广泛。

2总结

在信息快速发展的时代,智能楼宇越来越影响着人们的生活。本文从网络布线入手,对网络布线的应用进行分析,结合了生活周边的实际应用,发现网络布线对人们的生活工作是如此的息息相关,也看到了智能楼宇网络布线研究的光明前景。相信在不久的未来,人们的生产生活将因网络布线的应用而改变。

摘要：随着现代信息技术和建筑行业的迅速发展,智能楼宇的市场越来越大,其便捷、安全、高效、科学的优势受到了大家广泛的认可和应用。智能楼宇结合了现代信息技术与建筑理念,拥有良好的发展前景。网络布线是智能楼宇最基本核心的部分,它是现代社会信息化的必然产物,是多功能、智能型大楼的必然要求。基于此,将对智能化楼宇的国内外现状进行分析,对网络布线在智能楼宇中的各个应用展开简单的叙述。

智能建筑通信网络研究 篇9

关键词：无线通信,网络融合,智能家居,Zigbee,WLAN,GSM/GPRS

智能家居是一个多功能的综合技术系统。对目前经济条件较好的别墅用户或智能小区来说,智能家居系统不仅有旺盛的需求,而且对系统的性能要求较高。课题将Zigbee网络技术、IP网络技术、GSM/GPRS/3G等各种无线通信技术融合应用于智能家居系统。这不仅因为无线网络可以提供更大的经济性和灵活性,可以省去花在综合布线上的费用和劳力,而且更因为它符合家庭网络的通信特点,把安防报警功能、远程视频监控、远程控制多项功能融为一体,合力打造家居生活的智能化。

1 多种网络的融合应用

无线智能家居系统中主要使用了以下通信网络:Zigbee网络、GSM/GPRS/3G网络、WLAN以及与之相连的Internet网等。

Zigbee网络技术具有功耗低、成本低、时延短、安全、网络容量大、工作频段灵活等特点。其物理层和MAC层的通信协议遵循IEEE802.15.4标准,可以使用全球统一的无需申请的2.4 GHz频段[1]。Zigbee可以组织成星形网络、网状网络和簇状网络3种拓扑结构,如图1所示。3种网络都以协调器作为网络建立的发起者。星形网络(Star)适于小型室内网络;网状网(Mesh)范围较大,只要在无线辐射范围内都可以通信;簇状网(Cluster Tree)可看作分层的星型网,相对Mesh网构建较为简单。在大型别墅或小区中应用基于簇状网结构组建的安防网络较为适宜,小型别墅或单层楼房用星形网络就可实现。

GSM/GPRS是目前人们正在使用的移动通信网络,中国移动、中国联通、中国电信都拥有各自的网,且可以互联互通,为世界最大的商用移动通信网络。

WLAN(Wireless Local Area Networks)即无线局域网络,是一种利用射频技术进行数据传输的系统。WLAN包含的协议标准有IEEE802.11b协议、IEEE802.11a协议、IEEE802.11g协议、IEEE802.11e协议、IEEE802.11i协议、无线应用协议(WAP)。WLAN的IEEE802.11a标准使用5 GHz频段,支持的最大速度为54 Mbit/s,而IEEE802.11b和802.11g标准使用2.4 GHz频段,分别支持最大11 Mbit/s和54 Mbit/s的速度。WLAN技术的出现可以弥补有线局域网络之不足,达到网络延伸的目的。

无线智能家居系统管理中心至家中Internet接入无线路由器之间的网络通信主要采用WLAN无线技术与外网连接。管理中心至用户手机之间的报警或控制信息通过GSM/GPRS网络,它利用的是移动通信公司的商业运营网。

2 系统的总体结构

无线智能家居系统的总体网络结构如图2所示,系统主要由传感单元、控制中心(视频处理模块、Zigbee协调器、GSM短信报警模块)、用户终端等几部分组成。传感单元负责用户家中各种警报的采集,如窃贼非法侵入、煤气泄露、意外火灾探测种危害人们生命财产安全的信息。非法侵入、火灾探测虽然可以采用常规的红外或温度探测器等方式实现,但为减少节点,同时提高信息量(通过视频监控可获得更多的信息量),本系统采用了兼有多种功能的视频探测器。各种不同硬件组成了不同的通信网络通道,既包括室内各种视频、音频、数据等信息在各种探测器间及探测器与控制中心之间的近距离信息传输通道,也包括室内发出的各种信息与用户手机或计算机之间的传输或控制。用户终端主要指手机与计算机。在平时用户外出时,手机通常处于随时工作的待命状态,报警信息会首先到达手机。手机用户一旦接到从家中报警中心传来的信息,可以通过手机随时控制家中的控制点,如果希望更详细地了解家中的情况,这时可打开身边的计算机或3G视频手机,通过网络视频监控家中的一切,以便进一步处理。

3 系统硬件组成

3.1 传感单元

传感单元采用无线传感器与视频探测器相结合的手段。视频探测器是由模拟摄像机和控制中心的视频处理单元组成的。常规传感器如煤气泄露检测传感器、红外传感器等都有成熟电路。本方案中只需要将传感部分与Zigbee模块配合起来就可以做成无线传感器。无线传感器结构框图如图3所示。在Zigbee网络中无线传感器作为终端节点或路由节点模块,它感应的信息既可与Zigbee模块的其他路由节点通信,也可与控制中心的网络协调器通信[2,3,4]。Zigbee模块采用CC2530芯片来实现。

3.2 视频处理模块

在智能家居系统中,视频处理模块有两个作用,一个用于视频探测报警,另一个用于远程监控。视频处理模块采用了性能价格比较高且研发周期较短的So C Hi3510(ARM+DSP),以H.264格式作为视频压缩方案,支持网络数据流畅传输。实际使用时,只需增加无线网络适配器,通过软件配置,就可与用户家中的无线路由器联网。视频处理模块如图4所示。正常情况下,用户的外网是长通的,无线路由器不间断工作,这样,户主在外面可以通过计算机随时访问家中的监控视频,同时还可以通过网络远程控制调节视频探头的云台、摄像机的焦距、光圈等。视频探测是在其基本硬件基础上运行软件识别算法,通过对视频帧在不同场合中表现出来的特性,达到对视频流分析的目的。

3.3 GSM模块与Zigbee协调器

Zigbee协调器在控制中心里是用于与室内各种Zigbee终端传感器节点或路由器节点进行通信的中心节点,其硬件以CC2520为主芯片,以高效能低功耗的16位MSP430微处理器[5]作为控制器。GSM用于将报警信息通过移动运营网络把报警短信发送到用户手机,同时用户也可通过手机对与Zigbee传感模块相绑定的家用电器实行控制。GSM模块采用兼有GPRS功能的SIM300C作为主芯片,以方便将来的功能扩展。MSP430既可用于Zigbee模块的控制器,也可用作GSM模块的控制器,这样在满足设计功能的基础上可降低硬件成本,结构如图5所示。单片机与SIM300C可直接通过UART口通信,但为了各自与计算机联机调试的方便,实际电路加了串口转换电路,并采用了跳线进行选择连接。存储器用于系统供电采用5 V,由于GSM模块与Zigbee模块工作电流差别较大,可对他们分别设计电路供电。它们的射频电路也要分开,避免互相干扰。

4 系统软件设计

系统软件设计内容较多,主要包括Zigbee网络的软件设计、GPRS模块的控制设计、图像处理的软件设计等。

4.1 Zigbee网络的软件设计

Zigbee网络由协调器、路由器和终端节点组成。采用TI的Zigbee协议栈作为编程基础。开发中,针对具体硬件,物理层、网络层等已有开发板提供的源码,不需要再花时间与精力。课题研究主要在应用层进行软件设计。应用层程序包括传感、安防报警、无线传输和人机交互等模块。网络系统应用层功能图如图6所示,左侧为协调器,右侧为终端节点。

4.2 GSM/GPRS模块软件

在无线智能家居系统中,GSM模块接收Zigbee网络模块传来的报警信息后,立即发出相应的报警短信给用

户,也可以接收用户短信,执行相应的控制命令。GSM模块使用AT命令集来工作。软件流程如图7所示。

4.3 视频处理模块软件设计

视频图像的采集、压缩、打包等流程都已商业化,这里不再重复。主要介绍利用处理模块的硬件DSP进行软件算法的设计。由于探测器在室内工作,受外界影响较少,可以采用效率较高的帧间差分算法并加以改进。它的原理是基于图像分块的方法构建的。对基于块的图像编码一般采用8×8像素进行分块。视频图像的采集采用BT656格式即576×720的图像帧,分成72×90块。分块后,对获得的每帧图像得到与像素一一对应的三分量值,并存储和标识,转化为以灰度表示的图像,用图像亮度帧序列中的每一帧减去前面一帧,并减去阈值,获得差分帧;然后按设定的移动阈值,满足移动阈值的差分帧块数达到一定的帧数积累并经开闭处理即获得一层判据,输出标志为非法入侵的报警信息;再根据图像色度和亮度阈值进行灰度选择,满足阈值块数达到一定的帧数积累,输出标志为有明火报警信息。如果发生非法入侵或火灾,DSP完成识别以后,将由IO口输出报警信号或通过GSM模块将报警信号发出。DSP的软件算法流程图如图8所示。

5 系统测试

目前这套系统已完成样机设计和初步实验,各单板进行了一些仿真测试。无线传感器对现场的红外和温度进行了实时采集,采集的数据在Zigbee协调器上有时可以响应,但有时收不到,需要进一步调试;GSM模块部分首先通过串口与计算机相连,通过串口调试助手发送AT指令,已能调通。接着,将触发CPU中断报警的代码写入MSP430存储器,发生报警时,可回调不同的短信传送至用户手机上。视频处理模块已完成IP地址、动态域名及各种参数的设置和远程调试,实验时,在办公室可监控样机在笔者家中的视频,同时视频探测已初步达到设计要求。图9是实验中在家中实拍的火焰视频探测的原始视频截图和报警响应图片。

6 结论

本研究提出并设计完成了一种基于Zigbee,IP,GSM/GPRS等各种无线通信技术融合应用的智能家居系统。分别从硬件设计、网络应用、软件设计等方面分析了系统的组成。实现了将无线传感器报警、视频智能探测系统和图像监控系统相结合的新型智能系统。用户可以通过手机接收报警信息、发出控制指令,也可通过计算机或3G手机远程实时监控家中情况,从而实现灵活、便捷的家居安全保障。

参考文献

[1]李文忠,段朝玉.Zigbee2007/PRO协议栈实验与实践[D].北京:北京航空航天大学出版社,2009.

[2]张庆海,杨战民.视频探测器探测算法的研究[J].电视技术,2008,32(11):82-84.

[3]张维勇,冯琳,魏振春.Zigbee实现家庭组网技术的研究[J].合肥工业大学学报:自然科学版,2005,28(7):755-759.

[4]侯俊,吴成东,袁中甲,等.基于Zigbee的智能家居安全监控系统研究[J].机电工程,2009,26(1):67-70.

智能配电网通信系统访问控制研究 篇10

电力是国家的支柱能源和经济命脉,电网是经济社会发展的重要基础设施。电力系统的安全、可靠运行对保障社会经济发展以及社会稳定至关重要。现代电网的发展已经迎来机遇与挑战并存的关键期。一方面,电网需要应对日益严峻的资源和环境压力,实现大范围的资源优化配置,提高全天候运行能力,满足能源结构调整的需要,适应电力体制改革;另一方面,输配电、发电以及信息通信等技术的进步也为解决这一系列问题提供了坚实的技术支持。因此,智能电网将成为现代电力工业发展的必由之路[1,2,3,4]。

智能电网,又称为知识型电网或者现代电网,是将现代先进的传感与测量技术、信息通信技术、控制技术和原有的输配电基础设施高度集成而形成的新型电网。以信息通信技术为支撑的智能电网,通过电力流、信息流、业务流的高度一体化融合,可实现多元化电源和不同特征电力用户的灵活接入和方便使用,极大提高电网的资源优化配置能力,大幅提升电网的服务能力。

智能电网是传统电力基础架构与信息通信基础架构共同建设与管理的过程,其安全运行将建立在设备的安全运行和信息的安全维护基础上,而且信息的安全性在很大程度上意味着电网控制系统的安全性。因此,如何有效保障智能电网的信息安全已成为一项非常紧迫的任务[5,6]。

电力系统信息安全问题受到人们的关注和重视,国外相关研究机构对此已展开了广泛的研究,其中以IEC TC57 WG15制定的IEC62351安全国际标准最为典型。然而,IEC62351只提出了使用哪些措施从哪些层面上保证整个通信体系的安全,并没有给出一套具体且完整的实现方案[6]。另外,相对于智能电网,传统的电力系统没有建立在开放的系统和共享的信息基础之上,因此,针对传统电网的一些安全方面研究成果并不完全适用于智能电网应用环境。电力系统由发电、输电、配电、用电等环节组成,智能配电网是智能电网体系结构中的关键组成部分。配电网信息数据的重要性在建设智能电网中日渐显露,并且在未来将日益突出。然而有关智能配电网信息安全方面的研究到目前为止并不多[7,8,9,10]。

智能电网信息安全问题是信息通信技术在电力系统中广泛应用的产物,而密码技术是保障电力系统信息安全的核心技术。本文针对智能配电网通信系统访问控制开展研究,在现代密码理论的基础上,以IEEE34节点系统作为应用实例,提出一种基于身份密码体制(Identity-based Cryptosystem,IBC)的智能配电网访问控制方案。

1 密码技术基础

密码学能够为网络信息安全提供关键理论和核心技术。利用密码算法能完整地解决信息安全中的机密性、数据完整性、认证、身份识别、可控性和不可抵赖性等问题中的一个或几个问题[11]。

早期的加密系统是基于对称密码理论,其特点是通信双方需要共享一个密钥,发送者和接收者在安全通信之前需要商定或分配一个密钥。随着对称密码理论的发展,出现了许多对称密码算法如DES、AES等。对称加密算法虽然解决了数据的保密传输问题,但是存在密钥的分发和管理困难问题。

1976年,Diffie和Hellman提出了公开密钥理论。而在公开密钥体系中,加密和解密使用两个不同的密钥。公开密钥理论提出后,出现了一些著名算法,例如RSA、DSA等。公钥密码理论解决了对称密码系统的密钥交换问题。公钥基础设施(Public Key Infrastructure,PKI)是目前被广泛采用的公钥密码体系结构。PKI基于证书机制,而证书的管理是PKI的瓶颈。

为了解决证书的管理问题,Shamir于1984年提出了IBC的概念[12]。然而Shamir并未给出IBC系统的实现。直到2001年D.Boneh和M.Franklin利用双线性配对设计出了实用的基于身份的加密方案[13]。之后,许多学者也利用双线性配对性质,提出了各种基于身份的密码学方案[14]。IBC简化了传统基于证书的公钥体制的密钥管理,为1976年以来的公钥密码学增添了新的内容,也是目前密码学界的一个研究热点。基于此,本文将采用基于身份的密码体制实现智能配电网的访问控制。

2 智能配电网通信系统模型

从智能化的程度来讲,集中控制模式是智能配电网最为理想的控制模式,而通信系统是建设智能配电网的一个关键环节。智能配电网需依靠有效的通信手段,将控制中心的命令准确地传送到众多的终端智能电子设备(Intelligent Electric Device,IED),并且将终端IED采集的各类实时信息传送到控制中心。智能配电网通信系统可采取如下的两种通信方案:第一种是主站、子站、终端三层结构;第二种是主站、终端两层结构。由于配电网终端设备数量大、种类多、分布广,主站、终端两层通信结构形式并不适合智能配电网通信结构。因此,本文将针对智能配电网主站、子站、终端三层结构的通信系统加以研究。相应地,智能配电网通信系统可分为主站-子站以及子站-终端IED两个层次。每个层次的通信网络架构可采用总线型、星型和环型形式或它们的混合形式。图1所示为一种主站和子站之间采用星型架构、子站1和子站2和终端设备间采用总线型架构、而子站n则采用了总线和星型混合架构的通信模式。

3 访问控制方案

本方案采用基于身份的密码体制。在基于身份的密码系统中,用户或设备的公钥可由其唯一的身份信息确定,这样就避免了公钥目录的使用,而对应的私钥由一个可信任的密钥生成中心(Key Generation Center,KGC)来取得。在密码学的研究领域里,通常会有许多计算难题的假设,例如广泛使用的公钥密码算法RAS和DSA就分别基于因子分解的难题和离散对数的难题。基于身份的加密系统的困难问题则是双线性Diffie-Hellmen问题,更详细的描述见文献[11]。

3.1 系统初始化

设q为大素数,G1和G2分别为q阶加法循环群和乘法循环群,W为G1的生成元,映射为双线性映射,系统主密钥s∈Zq*是密钥生成中心KGC的私钥,H1:0{1,}*→G1是一个将任意长度的字符串映射到群G1上的点的Hash函数。H2:{0,1}*→Zβ*是一个将任意长度的字符串映射到固定长度为l位的字符串Hash函数。公开,同时规定一个供协议使用的对称加密算法(可使用传统的分组密码如DES或AES),其加密和解密操作分别表示为EK(⋅)和KD(⋅)。

3.2 节点密钥提取

节点密钥提取包括子站密钥提取和终端IED密钥提取两个部分。每个节点离线向密钥产生中心申请一个私钥/公钥对,密钥分配中心为子站节点和终端IED节点产生的私钥为IK=s H1(ID),其中H1(ID)∈G1为节点的公钥,ID为节点的身份标示,例如设备的MAC地址或IP地址。为了简化表示,以后本文以IDi来表示节点i的身份标示。考虑到配电网络子站与各终端IED之间的拓扑关系相对固定,在终端IED获取节点密钥的同时,密钥分配中心将其ID信息传输给所隶属的子站。

由于终端IED的计算能力相对有限,在为终端IED生成私钥/公钥对后,KGC并不直接将其私钥/公钥对注入终端IED节点,而是根据该终端IED所隶属的子站信息,首先利用双线性性质计算配电网络子站与该终端IED的共享密钥,然后将共享密钥并注入到终端IED中。

3.3 访问控制

协议总的目标是通信双方进行相互认证,从而达到访问控制的目的。协议由新配置到配电网的终端IED发起会话,具体执行步骤描述如下:

1)终端IED产生一随机数nj,向所属子站发出连接请求,其内容包含自己的ID信息。

2)子站收到终端IED的信息后,将执行如下操作:

(1)查询自己的ID信息数据库,若该终端IED的ID存在,则表明其是一有效的IED设备;否则协议终止;

(2)计算与终端IED的共享密钥;

(3)选择一个随机数ni,用K加密ni和nj并发送EK(n i,n j)给终端IED。

3)终端IED收到消息后,将执行如下操作:

(1)用K解密EK(n i,n j)求出ni和nj;

(2)如果nj与自己发送给子站的随机数一致,则确认对方为掌握K的实体,并将ni发送给子站。

4)子站收ni后,比较ni与原先自己产生的随机数是否相同。如果相同,则终端IED的合法性得到验证;否则,子站拒绝终端IED的连接请求。

4 实例应用分析

为了论述方便,应用实例采用物理电网结构相对简单的IEEE34节点系统。IEEE34节点系统见图2,详细参数见文献[15]。智能配电网的发展目标之一是解决大量分散的分布式电源在配电网中的运行问题,为了体现这一思想,假定在节点848、840以及890位置连接有不同容量和类型分布式电源DG。

DG接入传统配电网,由于电网的双潮流特性,将对配电网的保护产生根本性的影响。如果以通信系统为支撑并利用多点信息,将极大地提高系统的可靠性。为了有效地监控三个分布式电源以及两个电压调压器,这里将系统被分割成六个监控域,并根据智能配电网通信系统三层网络模型建立如图3所示的通信网络。

信息通信技术给系统带来保护与控制便利的同时,也带来了安全隐患。在安全通信领域,访问控制具有重要的基础性作用。基于上述通信系统模型,利用本文提出的访问控制方案,能够保证非法使用的终端IED无法接入到系统中,从而阻止非法入侵者对系统的恶意攻击。分析如下:

首先,由于电力自动化系统严格的集中化管理等特点,子站和终端IED被配置到系统之前需要到KGC离线注册,并获得KGC颁发的私密钥,因此,子站和终端IED的隶属关系通过KGC被建立起来。由于方案使用了基于身份的密码体制,因此,根据双线性性质,子站利用终端IED设备的身份信息即可计算出与终端IED设备的共享密钥K,即

对于终端IED设备来说,由于在会话期间双方始终没有传递密钥K,因此该机制也阻止密钥K的泄露问题,简化了系统实现的复杂度。

其次,协议使用了询问-应答机制。随机数ni为子站向IED发出的询问,nj为IED向子站发出的询问,使用对称密码算法,如果子站和IED能分别正确解密ni和nj,则子站和终端IED能验证它们是共享密钥的实体,并成功地完成双方实体认证。运行了密钥建立协议。由于询问-应答机制属于强实体认证机制,非授权的设备则无法获得正确的密钥,从而无法完成询问-应答过程,该机制阻止了非授权使用的IED接入智能配电系统。

最后,由于终端IED设备在访问控制的协议执行过程中只需要执行对称密码算法,减轻了终端IED设备的计算和通信开销,从而简化了系统实现的复杂度和实施的难度。

5 结语

智能建筑通信网络研究 篇11

【关键词】移动通信 客户投诉 投诉处理 智能诊断

一、引言

随着网络通讯的普及和移动通信技术的快速发展，企业在为客户提供各种业务和应用服务的同时将面临着越来越多来自不同方面不同渠道的客户投诉信息。客户不仅通过电话，而且能够通过网络、微博、微信等方式进行投诉，投诉数据每日呈现爆炸式增长，如何能及时有效地处理这些投诉，使客户满意，这对企业来说是个新的挑战。

在如今的大数据时代，数据挖掘技术有了很大的进步，若是能够利用这些技术，分析处理大量的历史投诉数据，诊断出导致顾客投诉的主要原因，从而快速地处理投诉，将有助于运营商提高客户响应时间，获得更高的顾客满意度。文献[1]研究了移动互联网背景下的多媒体智能客服系统，文献[2]介绍了一种基于智能客服机器人的即时通信客服系统；文献[3-4]提出将人工客服与智能客服相融合的方式，来提高移动电子商务消费者对商家客服的满意度，降低商家人工客服的工作量和消费者在线咨询的平均等待时间。本文将基于数据挖掘技术中的贝叶斯网络方法，首先对大量的历史投诉数据进行预处理，识别出影响顾客投诉的主要原因；然后基于历史数据进行机器学习，建立顾客投诉的智能诊断模型。该模型能够自动判断出导致客户投诉的原因，从而给客服部门和技术支持部门提供关于投诉处理的决策支持和意见参考。

二、移动通信客户投诉处理的现状

国外研究数据表明，会抱怨的客户实际上比普通客户更容易成为忠诚客户，企业发展一个新客户所花费的成本是留住一个老客户所需成本的两倍，而且长期客户对企业更忠诚。只要企业能够正确、合适地听取并处理好这些客户的诉求，这些投诉客户通常会成为企业口碑的宣传者和品牌的免费推广者，不仅可以消除客户的不满，还能为企业带来新的客户，将客户投诉转化为企业的利润和收益。

目前各大通信运营商对投诉问题的处理大多采用“一点受理、多点回复”的模式，如图1所示。客户服务中心的客服人员收到客户投诉后，如果能够简单判断出原因的，则直接给客户提供解决方案；如果原因复杂并涉及到移动通讯技术方面的，则将其投诉工单发送给相关技术支撑部门，由技术工程师给予相关的处理，并将解答通过工单方式反馈给客服中心，由客服人员回复给顾客。由于投诉问题的处理涉及多个部门，部门之间的沟通及信息传递不及时会大大地延长了投诉处理和解决的时间，不仅降低了投诉处理的效率，而且影响了客户对于投诉处理的满意度。更为重要的是，技术部门的人反映，客服部门传递来的工单30%以上并不是移动通信质量问题造成的投诉，而在于客户自身使用不当造成，例如手机终端配置不对或者使用感知不同等。如果客服人员能够具备更全面的知识体系，可以及时诊断出因客户自身原因造成的投诉，就会大大减少技术部门的工作量，从而提高投诉处理效率。

三、客户投诉的智能诊断

本文基于贝叶斯网络，建立一个面向移动通信客户投诉的智能诊断模型，帮助客服人员实现对移动通信客户投诉问题的诊断和分类，也为客服部门和技术支撑部门提供决策支持。客户投诉智能诊断的流程如图2所示。

其中的智能诊断过程主要包含数据预处理和贝叶斯网络构建两部分内容。当客服人员将投诉内容记录为工单信息输入该模型后，模型会结合历史数据及相关的专家知识，构建贝叶斯网络，进行机器学习，从而实现分类诊断。最终判断出客户投诉的故障原因是通信质量原因还是客户自身的原因。如果是前者，则将该工单传递给相关的专业部门解决；如果是后者，则客服人员可以与客户沟通，自行解决。

3.1数据预处理

投诉工单上的信息主要包含故障发生的时间、地点和客户的描述三大部分，客户投诉描述又可以细分为无线信号格的多少，能否上网，通话质量问题等方面。

当投诉工单传递给后台的技术支撑部门后，技术工程师会根据故障发生的时间、地点和手机号码来判断故障发生区域是否是信息干扰区域（D）、是否人群密集区域（F）、该区域的基站设备状态（BS）是否良好、是否拟建设区域（B）、该手机终端配置（MP）等方面的信息。

当这些信息从不同的数据库中提取出来以后，工程师再根据自己的专业知识来判断造成该投诉的原因（R）是：（1）移动通信质量问题；（2）客户自身原因；然后再根据原因的不同给出不同的处理方案。通过对这些信息进行预处理，采用1和0分别表示“是”和“否”，处理后的样本数据如表1所示。

由于影响顾客投诉的各因素之间的因果关系未知，本文先采用传统K2算法对样本数据进行结构学习，获得初始的贝叶斯网络，然后再融合专家知识对该网络进行修改。在贝叶斯网络结构确定后，采取最大似然估计法进行参数学习，完成客户投诉原因的诊断。整个系统借助数据挖掘软件SPSS modeler中的贝叶斯网络建模技术实现。

本文选取某通信公司2015年8月至9月的500条投诉数据，经过数据预处理后，删除部分无效投诉后得到410条数据，输入该软件中，得到客户投诉智能诊断的贝叶斯网络模型。采用该模型对410条历史投诉工单进行智能诊断，结果发现判断正确的有345条，错误的有65条，模型对故障原因归类的准确率为84.15%。

3.3结果分析

为了评价该智能诊断模型的有效性，我们将模型输出结果与实际工程师诊断结果进行比较，通过建立一个诊断评价矩阵，如表2所示，来验证模型的灵敏度和特异性。灵敏度表示模型正确判断是通信质量原因的准确度；特异性表示模型正确判断是客户自身原因的准确度。

TP（True positive）表示真实值为通信质量原因1且诊断为1，共有186条数据；TN（Time negative）实际是客户自身原因2且诊断为2，共计159条；FP（False positive）表示实际为通信质量原因但被诊断为客户自身原因，有39条数据；FN（False negative）表示实际为客户自身原因但被诊断为通信质量原因，有26条数据。由此，可得到该智能预测模型的灵敏度和特异度。

0.83，特异性==0.86

可见，模型在判断是客户自身原因的方面准确率稍高。

四、结论

面对客户投诉的不断增加，移动通信运营商如何加快投诉处理的效率，提高客服回复的准确率，对于保留老客户，提高客户满意度，具有至关重要的作用。目前对于涉及到无线信号、上网速度和通话质量等方面的投诉问题，是由客服人员传递给技术工程师手动处理，涉及到多个部门间的沟通，而且处理效率较低，时间较长。

智能电网的关键通信技术研究 篇12

在智能电网的建设过程中，如何建立双向、高速、可靠的通信网络是首先需要解决的问题，是实现电网智能化的基础。

1 智能电网中的关键通信技术

1.1 IPV6

IPV6协议采用128位编码方式，是下一代高速互联网的地址管理协议，具有极为丰富的地址资源。IPV6协议具有更加灵活和简化的IP报头格式，更高的安全性和数据吞吐量。通过采用IPV6协议，可以使电网上的每个设备拥有一个IP地址，从而使电网的调度和管理变得更加容易。

1.2 电力线宽带通信

电力线宽带通信技术通过在电力线路上叠加2～50MHz的载波，可以在短距离下实现20～100Mbit/s的通信速率。这一技术利用现有的电网作为通信基础，有着网络覆盖面广、建设投入少、安全性高等特点，目前已经在一些长输电力线路上得到应用。

1.3 3G通信技术

随着手机通信技术的发展，我国已逐步进入3G通信时代。3G通信技术安全可靠、网络覆盖率高、而且无需通信线缆，能够为智能电网提供高速可靠的网络通信。基于3G通信技术，可以实现智能电网的远程监控、应急指挥、远程抄表、线路巡检、优化调度等功能。

1.4 Zigbee无线通信技术

Zigbee指的是IEEE802.15.4协议，该协议使用跳频扩频无线通信技术，提供了一种低成本、低功耗、短距离、低速的一种通信方式。主要用于传感器和设备的组网。Zigbee协议使用的开放的通信频段，其设备体积小巧，组网能力强，简单且安全可靠，是一种构建智能电网的极为有用的通信技术。

2 智能电网通信系统的关键问题

2.1 层次模型的构建

作为一个复杂的调度决策系统，智能电网由多个层级构成，每个层级是一个单独子模块，多个层级协调统一，为智能电网高效可靠的传输提供了保障。在设计智能电网时，应首先根据功能需求确定好其层次模型，充分发挥各个模块的优势。一般来说，智能电网的通信系统应由四个层次构成，包括：基础设备层、通信架构层、数据管理层和数据应用层。1)电网设备层主要由各类通信设备和数据终端构成。2)通信架构层利用建立的有线或无线通信网络将设备层的各类通信设备和数据终端连接起来，形成一个有机的整体，并采取合适的安全策略。3)数据管理层主要负责数据的存储、整合、访问控制等工作。智能电网的基础是信息化，而信息的载体则是数据，数据管理层的主要功能是进行信息存储和管理，为信息的进一步发掘和利用提供基础。4)数据应用层指的是对数据管理层所存储的数据进行整理和分类，发掘其中包含的有效信息，最终实现智能电网的各项功能。如：电网智能调度、自愈、经济化运行等等。

2.2 标准体系的构建

由于智能电网发展的时间短，包含的设备种类众多，体系结构繁杂，涉及地域较广，为了保证各部分之间能够协调、有效地运行，就必须构建统一的标准体系。目前，智能电网的标准体系有：IEC61850、IEC61970/61968、IEEE802、IEC61400-25、ANSIC12等等。

就目前的情况而言，IEEE在发电、输电和配电领域已有了相对完善的标准体系，但在用电领域，由于涉及方面较广，目前尚未形成统一的标准规范。

2.3 加强安全防护措施

相比于传统电网，智能电网对信息通信的依赖性更强。而且由于覆盖范围广、通信设备多，更加容易出现安全问题，导致电网故障，引发安全事故，造成财产损失。传统电网的安全防护主要是针对电网本身的防护，目前技术已较为成熟。随着智能电网的建设和普及，电网维护人员应转变观念，充分认识到智能电网网络安全的重要性。在电网的通信网络上增设网络安全防护设备，制定应急处理策略，保障电网的通信系统能够抵御一定的安全风险和袭击。并且要定期针对电网的网络进行安全评估，增强某些重要环节的可靠性，提高对威胁的应对能力和关键信息的防护等级，加强管理人员培训，培养网络安全意识。此外，应特别加强无线网络的安全防护，采取必要的安全措施。

2.4 信息网络的完善和优化

目前，我国已基本建成了一整套完整可靠的电网通信系统，该系统以光纤技术为主，载波、卫星、微波等多种通信方式并存，构成了一个具有自愈能力的多机分层环网。但仍然存在一些问题，包括：骨干通信网络不够强大，支线通信网络尚不完善，配电、用电通信水平较低等等。网络的高可靠性、高覆盖率、易于控制维护是智能电网得以良好运行的基础，然而，实际的电力系统较为分散，设备之间差异较大，采用的通信种类较多，通信系统建设水平良莠不齐，给智能电网优势的充分发挥带来了很多困难。在此形势下，应大力加强对智能电网通信体系结构的研究，通过网络协议优化、控制方式优化、层级结构优化等措施有效地提高电网信息系统的可靠性。

3 结语

智能电网是未来电网的一种发展趋势，可以有效地增强电网的安全性、可靠性、维护性和灵活性，保证电网的经济运行。我国的电力系统作为全球最大的电力系统，目前已初步建成了较为完善的电力通信网络，但在体系结构、技术开发、标准构建等方面仍与国际先进水平有着一定的差距。为了满足我国智能电网建设的需求，要大力加强相关通信技术的研究，实现关键技术的自主创新，建设具有中国特色的坚强的智能电网体系。

摘要：如今的时代是一个高度信息化的时代, 通信技术在其中扮演者重要的角色。智能电网作为未来电网的一种发展趋势, 可以为我们的生活带来极大的便捷。本文主要针对智能电网中涉及到的关键通信技术进行了研究和阐述, 为今后智能电网的发展提供一定的参考。

关键词：智能电网,通信技术

参考文献

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[2]CLEVELAND F.IEC TC57 security standards for the power system's infor-mation infrastructure:beyond simple encryption[C].Proceedings of 2005/2006IEEE PES Transmission and Distribution Conference and Exhibition, 2006.

[3]林宇锋, 钟金, 吴复立.智能电网技术体系探讨[J].电网技术, 2009.

[4]王若黎.关键通信技术在智能电网中的应用[J].硅谷, 2010.