社区智能化服务

社区智能化服务（共9篇）

社区智能化服务 篇1

随着internet的普及和通信技术的发展, 家庭智能化、数字化社区等概念渐渐的变成了智能化产品厂商及房地产商炒作的对象, 那么, 数字化社区到底能为社区居民做些什么、带来哪些好处?这是一直困扰我们的问题, 也是一直阻碍数字化社区发展和普及的重要因素之一。本文创造性的提出了“社区服务”的概念, 通过家庭网、社区网、互联网的融合, 使得社区服务可以方便、快捷的深入到每个家庭。

1 数字化社区行业现状

智能化社区, 是近几年房地产行业的炒作的对象, 特别是2007年以来, 随着房地产行业“拐点”的出现, 开发商争相寻找房地产的卖点, 所以, 智能化社区成了大家不得不考虑的一个问题。但是, 传统的、模拟的布线方式, 使得各个系统 (可视对讲、闭路电视、停车场、电子巡更、出入口管理、社区监控) 难以融合, 且各自布线, 浪费了大量的物力、材料, 最终却形成一个个的独立系统。所以, 近几年可视对讲、视频监控等系统逐渐的开始使用TCP/IP协议, 进行数字化传输, 从而形成了数字化社区的概念。早在2003年笔者曾看到过一篇文章《可视对讲系统开始升级换代——数字化是必由之路》, 讲的就是数字传输代替模拟传输、数字处理代替模拟处理。时隔这么多年, 虽然很多厂家都有了数字化的可视对讲系统 (或者称为家庭智能终端系统) , 但是, 数字化可视对讲系统并没有流行起来, 也没有代替模拟系统, 更多的是产品厂商或房地产开发商炒作的一种概念。为什么?一方面在于产品的成本, 我们知道数字系统由于技术、生产等原因, 其成本远远高于模拟系统;另一方面, 数字系统带来的好处并没有达到预期。而老百姓的选择, 看的是性价比, 价格高了一倍, 功能倒没有太多的改善, 老百姓当然不买账。

2 什么是老百姓最需要的

这个问题, 是值得每个行业、每个厂商去考虑的, 就社区智能化行业而言, 其实老百姓最需要的不是什么“智能化”“数字化”, 而是需要的一种智能的、方便的、安全的、舒适的生活模式。也就是说, 消费者需要的不再是单一的产品, 而是由各种产品组成的智能化系统, 严格的说, 也不单是系统, 而是在系统之上提供的一种服务。谁能为消费者提供这种服务, 谁就占据了市场的主动。这种服务包括哪些内容呢?

(1) 安全

海尔U-home通过权威调查公司做过这方面的调查, 最终发现“安全”是人们的第一需求 (如图1所示) 。

(2) 方便

这个概念说起来有点宽, 但的的确确又是消费者所需要的。比如, 我今天不想做饭了, 但又想弄点好吃的, 去饭店吧, 价格贵不说, 也缺少了家的温馨, 怎么办?如果能在家里点菜, 饭店外卖自动送货上门就好了, 这就是方便。再比如, 家里矿泉水喝完了, 打电话吧, 太麻烦。如果能按一个按键, 矿泉水公司自动过来更换就好了, 这也是方便。

(3) 娱乐

IPTV已经被吆喝了很多年, 最终也没有普及到老百姓的家里。我们的娱乐享受, 除了看电视并且被动的接受不厌其烦的广告外, 就没有别的了么?答案当然是否定的。我们还可以上网玩游戏, 如果你还不尽兴的话还可以看网络电影, 但是, 我们从普通老百姓的角度考虑一下, 有多少人会上网呢?又有多少人愿意在那么小的屏幕上来看电影呢?看来, 我们的娱乐享受不能被网络给捆住, 也不能电脑显示屏幕给束缚住。

(4) 健康

这种需求是每个人都需要的, 在医学比较发达的今天, 仍有很多人处于亚健康状态。

3 如何满足老百姓的需求

这里要说的是服务, 我们服务的目的便是满足消费者的需求, 而这种服务, 便可以通过社区智能化系统来实现, 更确切的说, 有了社区智能化, 才使得我们可以方便的提供这些服务。海尔集团投入上千万元, 在青岛东城国际某社区做了1000户的示范体验点。下面我们就来具体介绍一下。

(1) 系统组成 (如图2所示)

主体网络分为3个部分, 分别为家庭网、社区网、互联网, 在家庭网中, 用户可以方便的实现电脑与电视、家电与手机的互联;在社区网中, 物业管理人员可以通过社区服务器与社区居民进行实时沟通, 了解居民需求, 并满足居民需求, 同时, 社区也提供了幼儿园、停车场、小区广场等地方实时视频传输, 可以让居民方便的进行观看;在互联网中, 居民可以通过自己的手机或电脑与家里的设备进行沟通。

(2) 系统功能

◆无线上网, 用户只要开通了运营商的上网功能, 便可在家里的任何地方上网。

◆电脑与电视的互联, 通过电视观看互联网上的电影, 这是很多人梦寐以求的事, 有了海尔流媒体播放器, 一切都变得那么简单。电脑该干什么还干什么, 海尔流媒体播放器便可以对电脑里的影片取出来在电视上进行播放。

◆社区实时监控, 如果你在家里看电视, 担心你停车场里的车子是否安全, 或者你的孩子在小区广场上玩耍, 你比较担心他是否被小朋友欺负, 你根本不用出门, 在电视里就可以看到了。

◆网络空调, 在上班的路上, 忽然想起来家里的空调还没有关掉, 你只需拿起手机发个短信就可以了。当然, 网络空调的功能还不止这么简单, 它能够实时监测自己运行状态, 当运行不正常时, 它可以自动向海尔售后服务中心进行联系, 从而使自己有了“自诊断”的功能。

4 社区服务将带动智能化家庭的普及

一种新技术能否得到发展的最根本因素在于它能给老百姓带来多少好处, 家庭智能化被炒作了这么多年, 终于可以进入“寻常百姓家”了, 因为它有了最直接的应用。当然, 社区服务目前还处在比较初级的阶段, 海尔在青岛东城国际、哈尔滨哈公馆等项目上进行了一些探讨, 很愿意与更多的厂商及房地产开发商一起, 把这项产业做大, 把更多的服务带给老百姓, 从而带动家庭智能化的普及。

社区智能化服务 篇2

智能化社区布线线缆的选择

。当前所采取几种方案有：1、双绞线;2、同轴电缆;3、光纤。从实际应用来看，双绞线由于价格因素较后两种线缆有优势，但因其不宜用在视频需求上，加之理论长度不能超过100米(传输数据时)，所以后两种线缆值得考虑。下面笔者将一一列出三种电缆的优缺点和应用。

双绞线

可用来传输模拟，数字信号，其宽带可达268KHz，在数字信号、基带信号发送时，其上限为几个Mbps，例如T1线路总的数据传输率可达1.544Mbps，可实现15km的数据传输(增加中继器)，但不适合传输高频率数据，如视频等。适用点到点和点到多点的选择。

同轴电缆

可用来传输视频、数据信号。传输模拟信号时其频率能达到300-400MHz。高速数据传输率能达到50Mbps。典型的数据传输范围1km内10Mbps(能实现几十公里的传输，但需加中继器)，其费用高于双绞线，但设备数目可限制在20-30台左右。适合传输视频、数据等，适用点到点、点到多点的连接。

光纤

不仅可用来传输模拟信号和数字信号，而且不满足视频传输的需求。其数据传输率能达几千Mbps。如果在不使用中继器的情况下，传输范围能达到6-8km。

从下表中我们不难看出，光纤的各项指标均优于前两种。但由于众所周知的造价因素，似乎采用光纤不大适合。究竟我们该采用哪种配线方式最好呢?

社区智能化服务 篇3

简单地讲,专家系统就是一种具有智能特点的计算机程序。医学专家系统应该能够像真正的医学专家那样,诊断病人的疾病,判别出病情的严重性,并给出相应的处方和治疗建议等等。

针对我国社区医务人员普遍存在的医技水平较低的现实,政府部门正在采取各种措施对社区人员进行业务知识培训,组织参加继续医学教育学习等,以达到提高社区卫生人员的业务水平和服务能力;另外也应该调动社会力量在社区医疗技术资源方面给予支持,满足广大居民基本医疗卫生需求。

基于案例推理技术近些年来在人工智能(AI)和专家系统(ES)领域中比较活跃,部分原因在于人们对人工智能、专家系统的反思与再认识。AI的研究初期,人们希望能够为AI寻求一种唯一的理论基础。实践证明,如同人类的思维不存在一个死板的理论或模式,不存在那样一个理论能够将人的思维行为完全形式化的表示出来。因此,ES中必须采取多种推理技术,互相协调,才能构成比较成功的应用专家系统。

2 知识的表达方式

知识表示是知识处理中热门的研究课题之一。智能系统中常用的各种表示法及相关推理有各自的优缺点,但创造性思维的表达不够充分是它们的共性,因此改进现有的知识表达方式,提高它们创造性的表示能力,挖掘基于它们之上的推理具有重大的现实意义。任何智能系统的核心都是知识,知识获取、知识表示、知识处理是构造人工智能系统的三根支柱,而知识表示处于中心地位,知识表示直接对智能系统的知识库的操作产生最主要的影响。知识表示既是知识获取的基础,也是知识运用的前提。人工智能系统中将已获取的知识以计算机二进制代码的形式加以存储以便有效利用知识即为知识表示。目前用得较多的知识表示方法主要有:一阶谓词逻辑表示法,产生式表示法,框架表示法,语义网络表示法,脚本表示法,过程表示法,Petri网表示法,面向对象表示法。

对同一知识,一般都可以用多种方法进行表示,但其效果却不一样。因为不同领域中的知识一般都有不同的特点,而每一种表示方法也各有自己的长处与不足。在建立一个具体的智能系统时,究竟采用哪种表示模式,目前还没有统一的标准,也不存在一个万能的知识表示模式。本文利用物元及其运算,给出一种知识的物元表达式,这种表达方式具有表达能力强,层次分明,结构统一,语义明显等特点。以有序三元组R=(N,c,x)作为描述事物的基本元,称为物元。其中N表示事物,c表示该事物的某一特征,x表示N关于c的量值。物元不仅可以用来陈述事实(或对象),描述问题(或过程),而且可以建立物元之间的各种联系,乃-形成一个物元树或网络。由于物元可以运算(物元的运算见[1],而且有较明显的语义解释,因此可以采用一般程序设计的方法,从基本的物元开始利用物元运算[1,2,3],逐步构造出一个完整的知识表达式。例如:

R1=(病人,性别,男),R2=(某病人,空腹血糖,8.6)一个事物有多个特征,如果事物N以n个特征和相应的量值描述,则表示为:

3 基于实例和规则综合推理诊断淋巴肿瘤细胞的智能系统

基于实例和规则综合推理诊断淋巴肿瘤细胞的系统所要解决的问题是从患者症状描述和患者肿瘤细胞参数来判断患者肿瘤为恶性或良性。由此同时给出相应的诊断报告,提议相应的治疗方案,系统处理的对象是患者的症状以及肿瘤细胞的属性参数。

我们把面向对象的实例表达引入到物元知识的表示中来,称为信息物元,就病理诊断而言,一个实例类的成员即实例属性主要包括患者症状、肿瘤细胞属性等,实例方法集合包括对本病例判断结果、判断效果评价,以及相应的治疗方案,这样,一个实例类的结构如下:

3.1 病历推理系统实例开发

对于基于实例与规则混合推理的专家系统[4],当系统应用于淋巴肿瘤细胞的诊断过程中时,系统应该具备以下四个操作库:

3.1.1知识库(knowledge Base)是指专家系统在进行实例匹配时所需要查找的对象。知识库最初需要建立一定基本实例,随着知识库自身学习的不断深入,知识库会得到不断完善。

3.1.2知识库对应的属性矩阵(Feature Matrix)是指系统进行匹配时采用不精确匹配,这需要对知识库中的每一个病例都将其属性值记作向量的形式,按匹配算法进行运算比较,得出一个最为相似的属性向量组,然后在知识库中按完全匹配方法寻找病例。要求:知识库中的每一个病例,对于矩阵里的向量组须一一对应。

3.1.3规则库(Rules base)是根据系统分析得到的一系列治疗结果,根据这些结果生成治疗方案的规划集合。

3.1.4 良性肿瘤属性数据库(Data Base)是指系统在匹配失败时需要利用规则生成新的诊治方案,而在诊治方案生成过程中,基于规则推理需要将目标病例与良性肿瘤病例进行比较,并利用规则推理诊断方案。

基于实例的推理系统(CBR)即基于实例推理的专家系统[5],其具体流程图如下图1所示:

3.2 基于规则的推理系统(Rule-Based Reasoning,RBR)

CBR系统中,由于知识库的有限,在匹配度不够时,所给出的治疗方法并不可信,还需进行规则推理,并判断是否需要返回CBR系统中的知识库进行学习。基于规则的推理算法如下:

3.2.1 由CBR系统得出已得的治疗方案1可能不正确,将目标病例属性C及方案1输入;

3.2.2 调入良性肿瘤细胞数据库E;

3.2.3 比较算法,计算差度d(C,E);

3.2.4 Case差异度不同,对应不同的治疗手段;

3.2.5 得出治疗方案2;

3.2.6 比较方案1与方案2是否无全匹配;

3.2.7 IF匹配THEN News-output;

ELSE Newoutput;

通知CBR系统,知识库学习;

3.2.8 进程完毕

系统简单流程图如下图2所示:

4 结语

本文利用案例和规则推理技术,在医学智能专家系统方面进行了应用研究,与病理诊断相结合的尝试方法还需进一步增强其可移值性,使其不仅可以在淋巴肿瘤病理中开展诊断,也可以延伸-其他肿瘤的诊断领域,早发现和早诊断是许多恶性肿瘤惟一的防治措施[6],因此在社区应用这种有效的医疗技术手段,从而提高医疗服务水平,更好的满足人民大众对卫生保健的需求。

摘要：本文根据案例和规则推理的技术理论,利用物元的知识表示形式,构造出一种具有通用性的适合医学病例的表达方式。即物元思想与面向对象相结合的思想方法。并以一种医学病历为例介绍推理系统的设计流程。研究适用于社区医疗的医疗资源新途径,提高社区医务人员的医疗服务能力,改善我国社区卫生技术力量薄弱的现状。

关键词：基于实例推理,知识表示,物元,人工智能,社区医疗资源

参考文献

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[2]蔡文,杨春燕.可拓工程方法[M].北京:科学出版社,1997:90.

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[4]史忠植.高级人工智能[J].科学出版社,1998:99.

[5]LiDX.Developing a Case-Based Knowledge System for AIDSPrevention[J].Expert System,1994,11(4):237-244.

智能社区安防心得 篇4

随着智能化和安防新技术的发展，社区安防整合运营趋势的影响，以及不可避免的房地产波动，智慧社区安防的发展更加值得关注。国内安防企业面临着竞争中的调整，无论是产品、平台、技术，还是市场，都将与新的发展潮流共同起伏。

智慧社区安防系统注重整体联动性

安防系统是智能化住宅小区的重要组成部分。智慧社区包的安防系统分为全社区安防系统与家居安防系统两大类。安防企业的竞争也主要体现在安防产品与系统管理平台两大类。

智慧社区安防注重整体的联动性。社区安防综合管理平台是整个社区安防整体解决方案的核心，是综合计算机IP视频技术、视频和音频数据压缩及解压缩处理技术、互联网应用技术相结合的系统。其通过分布式计算机网络将各子系统集成到同一个计算机支撑平台上，建立起整个社区的中央监控与管理界面，通过一个可视化的统一的Web图形窗口界面，系统管理员们可以十分方便、快捷地对社区内被集成的各功能子系统以及相应更下层功能系统实施监视、控制和管理等功能。

智慧社区安防发展存在的问题

物联网技术应用还较少。虽然已经出现很多结合了物联网技术的社区应用，但还处于试运行阶段，物联网应用需求的发掘还不充分。目前的智慧社区应用已经实现了设备的自动监控，但并未实现自动控制网络与互联网的互联。随着物联网技术的发展，自动抄表、智能家居等物联网应用走进社区，进入家庭，智慧应用逐渐增多。

近年来，充分融合了物联网技术与传统信息技术的智慧社区解决方案逐渐出现，并在一些发达地区实施。

产品及方案尚不成熟。技术方案选择时存在考虑不全面的情况。有的小区区域报警系统采用电话网+无线前端设备模式，虽然此种方案因为不破坏住户的室内装璜，技术上比较可行。但由于这种方案需要依赖于电话通信网络，及住户通过电话线经电信局交换中继与物管中心连接，住户的每一次报警都要占用电话线路，因而会给住户增加额外的通信费用，物管部门当初没有意识到这一点，没有与电信部门协商，匆匆上马，等到系统调试时才发现问题，从而导致住户的不满。

智慧社区产品的“智能化”程度还不够高。比如，只能在家中无人时，开启防盗报警系统，住户回家后必须关闭防盗报警系统，否则就会发出误报信号。而事实上只要在夜间就需要能够对住宅边界(阳台、窗户等)进行设防，所以一方面要提高产品的智能程度，锁定监控区域，同时还要能够根据环境的需要灵活设置安防系统。另外，探测设备，如红外探头等的可靠性能不理想，无线探测器由于靠电池供电，所以能否及时、准确传送电池欠压状态，是保证系统可靠性的必要条件。

智慧社区建设缺乏标准与规划。住宅小区建设过程中往往只能参照各相关系统的有关标准执行，有的甚至是凭感觉，因而导致工程设计、施工安装、设备选型的随意性较大。而且，系统建成后缺乏相应的验收、测试标准，也没有相关部门组织验收，所以目前急需针对智慧社区的此类技术规范出台，从而更加规范系统的实施。各厂家的相同产品的兼容性、互换性、开放性差，造成住户家中设备种类很多，管理和维护也非常困难，给未来系统的集成与数据共享带来很大困难。

亟需具有实际经验的专业人才。如果一个小区的监控系统，由于系统管理不善，出现人员误操作，使得系统通信参数被修改，致使整个系统瘫痪，这就是由于管理人员缺乏实际经验和技术造成的问题。

社区智能化服务 篇5

关键词：GIS,社区管理,智能化

引言

科学技术的发展日新月异并且快速渗透到各个领域, 使得人类的生产和生活方式也随之发生变化。表现之一就是在人类居住环境的改善上发挥的作用越来越重要。而随着人们消费水平和生活观念的转变, 人们对自身的居住环境和条件要求逐步提高, 不再仅仅追求居住的面积是否合适、周边环境是否优美、交通是否便利, 而更注重居住环境中服务、安全等更高层次的需求, 因此对住宅小区管理提出了更高的要求, 更青睐于数字化、智能化的住宅小区。

社区管理信息化、智能化是一个崭新的研究领域, 要求管理者掌握比较全面的现代信息技术和信息产品的应用知识, 研究信息化智能社区的管理模式。传统的社区管理大多数与地理空间分布无关, 无法实现文字信息与图形信息的统一管理。所以利用自动化高的GIS技术, 发展数字化、智能化社区管理是一种趋势。

1 GIS技术

地理信息系统 (GIS) 技术是近些年迅速发展起来的一门空间信息分析技术, GIS技术不仅可以有效地对具有空间属性的各种资源环境信息进行管理, 还提供了丰富的空间分析功能, 可以对资源环境管理和实践模式进行快速和重复的分析测试, 便于制定决策、进行科学和政策的标准评价, 这种面向空间决策分析的GIS应用正是社区管理决策支持系统所要求的定性、定量和定位相结合的综合分析的技术体现。

将GIS技术引入社区管理领域, 将社区安全监控、建筑智能化与数字化监控、消防监控、房产资源、物业管理等各种信息与地理空间位置很好地结合在一起, 可以实现文字信息和图形信息的统一管理, 使原来显示单纯的表格信息, 变为直观易接受的图文并茂的信息, 同时也可进行与地理位置相关信息的快速查询与定位, 实现图形数据与属性数据的双向查询以及对各种信息进行统计分析, 为决策提供依据, 建立一个能科学地、动态地监控居住小区, 集图、文、表一体化的智能化管理系统。

GIS技术在社区物业管理项目中有着不可低估的潜力, 将GIS技术更好的应用于智能化社区管理中, 并且实现与其他MIS系统和办公自动化系统的集成, 拓宽电子商务功能是将来研究的热点。

2 基于GIS的智能化社区管理的具体内容

基于GIS的智能化社区管理综合应用数字化技术、GIS技术、网络与数据库等现代信息技术, 给社区管理提供一个全新的工作环境和管理模式, 提高社区物业管理的能力和效率, 为居民提供各种便捷服务, 加速社区管理智能化、信息化发展进程。

2.1 基于GIS的智能化社区管理的基本功能

基于GIS的智能化社区管理要在社区空间数字化的基础上, 对社区进行综合管理, 主要内容包括电子地图导航、信息查询检索、视频监控、停车场管理、周界报警、消防报警、防盗报警、公共设备监控、电子物业管理等功能, 具体结构如图1所示。

2.2 基于GIS的智能化社区管理的实现步骤

2.2.1 建立社区资料信息。

以一定比例的地形图为基础, 将社区的建筑信息、道路信息和地下地上管网信息绘制到社区电子地图中, 并将相对应信息存储至数据库, 以满足社区管理和信息输出的需要。

2.2.2 实现信息检索分析功能。

可以在地图上和系统数据库中对各种已输入的空间信息进行查询检索, 并显示在地图上, 并能够根据实际的操作需要进行相应的分析以帮助决策。

2.2.3 信息的输出。系统中的相关检索信息或分析结果可以在打印机、绘图仪或屏幕进行输出, 同时还可以用磁介质进行存储。

2.3 基于GIS的智能化社区管理的关键技术

2.3.1 社区空间矢量化、数字化处理。

基于GIS的智能化社区管理是以GIS为基础的, 所有显示和操作都可以在数字地图上完成, 例如:查询住户信息、查询停车场的现况以及查询消防报警的信息等, 都可以通过对应的操作在地图上标注出位置及信息, 这样可以使系统操作更具直观性和简洁性。因此, 社区空间矢量化和数字化处理是数字社区建设的基础工作。社区空间矢量化、数字化处理主要包括将社区CAD平面图、建筑设计CAD图、地下管网施工CAD图转换为GIS数据层集, 并建立空间与属性拓扑关系。

2.3.2 与周界报警系统的集成。

基于GIS的智能化社区管理可以与多种类型的周界报警系统协同工作, 当出现报警时, 可以在社区电子地图上进行地点定位, 并报警, 以便相关人员可以及时处理。

2.3.3 社区突发事件应急预案。

报警应急预案是实现社区发生的突发报警事件快速指挥调度的保障。基于GIS的智能化社区管理可以在其中根据不同突发报警事件类型、性质、报警发生地点及环境, 综合考虑安防配备条件, 根据以往的经验预先建立好的可以处理各类报警事件的人机交互的智能化与数字化应急预案。

3 基于GIS的智能化社区管理的特点

3.1 采用Client/Server+Browser/Server体系结构, 使得用户服务层、业务服务层、数据服务层三层架构之间的功能相对独立, 保证了安全可靠和可扩展性。

3.2 能够提供全方位的服务, 对各功能进行统一的监测、控制和管理, 并提供快速查询, 减少重复性劳动, 提高工作效率。

3.3 各功能是基于网络的开放平台和相同的开放的数据结构, 共享信息资源。而Browser/Server模式也使集成的信息系统的强大功能得以发挥。

3.4 可以实时交换包括消防报警、视频监控、公共设施的运行状态、社区车辆出入数据等社区实时管理的数据。

4 结束语

GIS技术在社区管理智能化建设中起着十分重要的作用, 它可以使管理的数据量更大, 分析功能更强, 课题提高工作效率和经济效益, 提高市场竞争力, 具有重大的社会效益。

参考文献

[1]朱赤, 高海滨, 朵成旭.GIS技术在现代社区管理与服务中的应用[J].科技管理研究, 2010 (18) :184-186.[1]朱赤, 高海滨, 朵成旭.GIS技术在现代社区管理与服务中的应用[J].科技管理研究, 2010 (18) :184-186.

[2]王梅峰.智能化住宅小区物业管理信息系统架构研究[D].北京:北京林业大学, 2007.[2]王梅峰.智能化住宅小区物业管理信息系统架构研究[D].北京:北京林业大学, 2007.

[3]张统华.我国住宅小区物业管理中存在问题及发展趋势[J].改革与开放, 2011, (20) :109-110.[3]张统华.我国住宅小区物业管理中存在问题及发展趋势[J].改革与开放, 2011, (20) :109-110.

[4]杜玫芳.GIS在小区物业管理系统中的应用[J].市场周刊.理论研究, 2006 (1) :133-134.[4]杜玫芳.GIS在小区物业管理系统中的应用[J].市场周刊.理论研究, 2006 (1) :133-134.

社区智能化服务 篇6

北京世茂奥临花园位于国家奥林匹克森林公园的正北侧，占地超过100000m2，建筑面积约300000m2。社区共有1237户，分为东西两个区，中间由市政路分割。

社区智能化系统由建设方进行前期的方案规划，对设计院的初步电气图纸进行补充和完善，为后期弱电集成商招标和深化设计提供依据。该方案同时作为土建/机电总包、弱电集成商、园林等单位施工界面划分的参照。主要包括如下子系统：

◆视频监视系统;

◆周界防越报警系统;

◆可视对讲(门禁)系统;

◆停车场管理系统;

◆电梯刷卡控制系统;

◆家居综合布线系统;

◆弱电小市政管网。

2 规划设计原则

世茂奥临花园社区智能化系统的规划考虑功能性、实用性和经济性的最佳结合，根据建设方的销售模式和物业的管理模式进行规划设计。

原设计方案于东区7#楼(商业)的首层设置一个弱电中控室，与消防系统合用。考虑到社区面积较大，在位于西区的2#楼增设一个弱电中控室，按照东西两个区域设置两套智能化系统，功能上实现两套系统分级调用、集中管理。这样可以大幅减少跨越东西区市政路的线缆路由，最为重要的是两个中控室满足了社区分两期交付投入使用的建设要求。各弱电子系统的设计在此基础上展开。

前期设计阶段参照的物业管理模式往往与交房的实际情况有一定差距，因此社区智能化系统的设计要对今后的调整有一定的前瞻性和预见性。比如，在土建结构预埋阶段，做出充分的线管、线槽预留，用来满足系统扩容、设备移位等调整需要，用少量的前期投入减少今后的二次施工量。

3 弱电子系统的规划

3.1 视频监控系统

（1）摄像机

在社区进出口、地下车库、首层单元门口、地下一层自行车坡道进楼口、电梯轿箱等处设置摄像机进行保安24小时监视，完成对社区、各住宅楼全部出入口的监视。社区内园林、道路没有设置监视点，主要考虑园林景观效果、侵犯业主的生活隐私等原因，但为今后的扩容预留了一定的室外管线路由。

社区主要出入口设置室外彩色高速智能球型摄像机，根据社区景观效果设计安装立杆的样式，做到美观隐蔽。单元首层门厅和中控室门口设置彩色半球摄像机，吊顶下安装，隐蔽且不影响装饰美观效果。电梯轿厢设置彩色广角电梯专用屏蔽摄像机，有效防止电梯运行过程中的干扰，在电梯操作盘对角吸顶安装。地下停车场云台摄像机采用彩色一体机配匀速球型电动云台，其他安装于地下的摄像机采用枪式彩色低照度摄像机配防护罩。

（2）中控设备

中控设备为视频切换矩阵加硬盘录像机。视频信号分别引入东西区中控室进行集中管理，两个中控室的矩阵主机可以实现分级调用和控制，所有硬盘录像机均可通过以太网络实现联网访问。每个中控室配置一台管理电脑，承担矩阵管理和硬盘录像机的控制、转存功能，同时兼作巡更管理。

录像设备选用嵌入式16路硬盘录像机，MPEG4/H.264压缩方式，19〃纯平显示器，硬盘容量保证24小时实时录像时间7天以上。通过录像软件的时间表功能，在人员活动不频繁的时段采用移动侦测录像，延长录像时间。彩色监视器数量按照前后端8:1进行配置，操作台预留一定的扩容空位。弱电集成商负责各弱电智能化子系统，配合消防、电梯四方通话等专业设计出弱电控制室布置平面图以及操作台、电视墙的设计图纸。

（3）传输系统与供电

视频传输电缆为SYV75-5-2同轴电缆，敷设中间不能有接点，线缆端接采用专用接头焊接。云台控制线采用RVVP2×1.0屏蔽线缆，连接矩阵和前端解码器，确保摄像机的稳定运行和实时控制。电梯摄像机配置专用双屏蔽视频电缆，线缆由顶层电梯机房引入井道。每部电梯从弱电竖井预埋3根SC25管到电梯机房，作为视频和电梯刷卡等弱电系统的路由，安排土建/机电总包在结构施工阶段敷设。

弱电中控室配电箱双路供电末端互投，不配置UPS电源。从中控室直接供电交流220V到各区域电源箱，选用线径为2.5mm的BV线，单独配管敷设保持与弱电桥架的安全距离;区域电源箱输出DC12V/AC24V给各智能化前端设备供电，选用RVV2×1.0线缆。

3.2 周界防越报警系统

根据以往社区的应用经验，周界防越报警系统由于多种客观环境及人为因素，实际使用的效率较低，与视频监控系统的联动功能并不实用。因此本系统采用常规的设计，配置主动红外对射双光束产品，独立报警主机。在东西两个中控室设置两套报警主机，与视频监控系统统一管理。

在社区周界围墙上布置主动红外对射探测器，由中控室通过地址式报警主机进行管理。弱电集成商根据园林图纸进行深化设计，按照围墙栏杆造型、出入口的位置进行对射的布置。采用图形化报警管理软件实现预留与视频监视系统的联动功能。由弱电集成商负责设计室外管线路由、选材、管径等内容，园林施工单位在围墙照明管线敷设时一并完成弱电配管的敷设。

3.3 可视对讲（门禁）系统

可视对讲设备采用霍尼韦尔品牌(建设方供货)，室内机为液晶显示屏嵌入式安装，支持AC220V/DC24V两种供电方式。安装高度为底边距地135cm，与邻近的开关插座底边等高。

优化取消窗磁、门磁。最初电气图纸在1～3层和顶层设计安装窗磁、门磁，使用对讲室内机的防区进行布/撤防。社区多为三居、四居的大户型，布置窗磁的外窗、阳台门数量较多，由于每扇门窗的开启扇数量、开启方式各不相同，所以门窗磁的安装布线相当困难，难以保证施工质量和美观。门窗磁只能在开启窗扇侵入时才能报警，打碎玻璃侵入则不报警;如果把窗磁换成红外幕帘或玻璃破碎探测器，则单户的造价过高，使用上存在一定局限。可视对讲室内机提供两个防区用于窗磁、门磁，必须保证所有外窗、阳台门上每个开启扇的门窗磁闭合无误，方能执行布防操作。综合上述因素最后决定取消全部窗磁、门磁，这样节省的预埋线管和线缆费用约为30万元。

东、西区设置两套联网可视对讲系统，另外在东、西区中控室设置一台可视对讲管理员机。在小区每个出入口的保安值班室设置管理员机，用于对驾车访客的身份认证;直通园区外道路的地下车库入口预留管理员机位置，并走管穿线，便于以后使用功能的展开。布置在访客进楼通道的门口机对访客身份进行验证，其他部位的门禁住户通过持卡或者密码开门。采用非接触式ID卡，读卡距离大于5cm。

3.4 停车场管理系统

社区地下停车场全部出售，仅为固定用户提供停车服务，避免访客车辆影响停车场秩序。停车管理采用非接触式ID卡，固定用户持卡出入车场，特殊情况下由保安手工发临时卡停车。管理系统连接停车场摄像机对车辆出入的图形进行对比，还可以通过记录持卡人照片进行识别确认，有效防止车辆盗窃的发生。

在车库出入口设置读卡器、挡杆、摄像机等设备，出口设岗亭进行图像对比。东区地下车库为一入一出;西区车库为两入两出，均为单向双车道，读卡器读卡距离70cm以上。

3.5 电梯刷卡控制系统

住宅3#楼的两个单元为三梯两户，其中两部电梯采用刷卡控制选层，直接通入住户玄关，轿箱操作盘只有首层和地下一、二层的选层按钮;另一部为普通按键选层的客用电梯。用户上楼时，从首层或地下层进入刷卡电梯，通过操作盘上的读卡器刷卡，自动选层到达用户所在楼层，无需用户另外干预。用户外出时，在户内通过呼梯按钮呼叫电梯，正常按键下楼。住户之间互访时，乘坐普通电梯。访客也是乘坐普通电梯上楼到住户正门。

读卡器由电梯厂家在操作盘上留孔暗装，用塑料装饰板覆盖，高度为底边距轿箱底部90～110cm，轻微抬手即可轻松刷卡。

3.6 家居智能布线管理系统

中国网通宽带LAN网入户，每户两根超5类网线，配置一个家居智能配线箱。电话、网络、有线电视等弱电入户线首先进入家居智能配线箱，由配线箱分配到居室内各信息插座。从附近的插座回路引入一条220V电源，预留今后有源设备的供电。除配线模块外，考虑给宽带路由器、有线电视机顶盒、电源插座预留安装空间。

3.7 弱电小市政管网

（1）管网实现方式

园区弱电小市政管网在网通赠送的2个管孔基础上，把一定数量的管孔留给其他弱电系统，包括一般弱电、消防、手机信号覆盖、有线电视、OTIS电梯管理、电梯四方通话系统等多个分项工程。在设计时，将各系统按照路由进行分别汇总，实现管孔分布数量差别化设计，在考虑到一定预留量的同时最大程度节省建设投资。

（2）外线的选型与管孔计算

园区面积大、外线距离长，信号和供电衰减必须在设计时考虑。以下以室外线缆最多的消防系统为例进行计算说明：

◆火灾报警信号线：中控室距现场末端设备最远端约为700～800m(含住宅楼顶层部分)，信号线在不加中继器的情况下，最大长度可达1500m;

◆消防广播线、消防电话线：最大传输距离可达1500m;

◆消防电源线：现场设备中，可燃气体探测器、正压送风口、配电箱、电动防火阀等均需24V DC电源，且可燃气探测器平时耗电量极大。为保证可燃气探测器及联动设备正常运行，将联动电源置于现场。另将可燃气探测器及联动设备电源线分开走线，并限制每条电源线可燃气探测器数量，依据如下公式和表1。

24V-[线长(km)×2]×导线电阻(Ω/km)×0.08 (A)×可燃气体探测器个数≥15V

住宅楼部分安装可燃气探测器的最高层为28层，最高部分最远端应不超过250m。导线截面积按2.5mm2计算，每对电源线最保守情况下(250m远)能带可燃气探测器33个。若导线截面积按1.5mm2计算，每对电源线最保守情况下(250m远)能带可燃气探测器20个。

联动设备部分的情况是：住宅部分主要为正压送风口，如同时打开本层和相邻层，同时动作3只控制模块，瞬时最大耗电不超过3A;住宅地下最多动作10只控制模块，瞬时最大电流不超过10A;地下车库联动部分主要为卷帘门、动力配电箱、排烟口等，按逻辑关系最多同时启动10只控制模块，瞬时最大电流不超过10A。

通过上述计算得出消防外线选型及数量统计如表2所示，并由此计算出消防系统所用外线Ф80mm管孔数量及分布。其他各系统参照类似方式进行计算。

4 部分实施情况分析

4.1 停车场管理系统升级

为配合项目的高档定位，在工程实施期间对方案进行了升级，采用了5～8m的远距离读卡系统。因为园区出入口设在室外，原方案70cm的读卡距离使用户需要摇下车窗刷卡，恶劣天气使用不便。另外，取消原一卡通方案后，数量最多的门禁卡不必支持70cm的停车读卡，采购成本大大降低。升级方案的系统图如图1所示。

4.2 弱电小市政管网

将使用弱电室外管网的各系统综合后，参照网通深化设计进行管孔分配，图2为一期的弱电外线管孔分配图。综合考虑各系统技术、施工及线缆的特点进行分配，如：有线电视为射频信号，单独占用一路管孔。工程实施中各安装单位严格照图施工，避免对管线的浪费和无序使用，实现资源利用的最大化。

5 结束语

世茂奥临花园社区智能化系统，通过方案优化，取消部分投入高、效果差的功能，合理减少施工难度，降低了施工费用。同时保留了社区智能化系统的常规功能，整体构架具有弹性，便于适应今后物业管理的需要。

在项目实施过程中，验证了方案优化的合理性，同时进一步完善了应用的细化方案。智能化设备的产品差异性较大，对系统设计的安装方式、管线路由、供电方式等影响很大。工程实践验证了设备选型和二次深化设计早于土建施工提供技术输入的重要性。

1.图中加深管孔为各弱电专业使用, 其余未加深管孔为网通公司使用, 严格禁止乱穿乱放。2.布放电缆需靠两侧墙壁, 分层加托板固定。如有余长需盘好手盘, 固定在井内边上角。3.各专业为:消防FA、弱电SA、有线电视TV、手机信号MP。

摘要：本文记述了北京世茂奥临花园前期规划、产品及方案优化设计、项目实施阶段等方面的技术实践工作。通过项目实施过程的总结, 分析了方案设计的部分实际效果, 证明前期规划阶段技术方提前介入的重要性。结合工程实例介绍工程实施阶段方案调整、过程及技术管理的部分经验。

关键词：社区智能化,弱电,方案优化

参考文献

[1]程大章主编.智能建筑工程设计与实施.上海:同济大学出版社, 2001

[2]黎连业等编著.安全防范技术与工程资质教程.北京:电子工业出版社, 2002

社区智能化服务 篇7

目前, 上海市司法局已建立起社区矫正智能化管理平台, 三级系统管理权限使得市、区县、街道能有效地融合分管与统管, 宝山区只需通过网络运营商专线连接, 运用专门的移动应用终端, 即可实现区域监管、定位信息交互、警示告知、档案管理、工作记载、权限管理、数据分析等基本功能。与网络运营商的专线连接用以获取定位信息, 与地图相结合可以同时监控所有矫正对象的历史路径, 并提供实时主动定位功能。定位系统向平台提供所有矫正对象的定位信息, 平台可根据矫正对象的关注度来制定不同的定时定位策略。

短信平台依托短信网关, 可实时与矫正对象进行信息沟通与确认。短信网关将负责发送和接收平台与矫正对象间的各种通知及反馈信息。各级管理平台可以有针对性地及时通过短信通知矫正对象注意事宜并可要求即时反馈。

双模网络提供矫正专职干部与矫正对象间的通话或视频通话, 可专门建立集团网, 将所有人员编入网内, 按短号编号直接免费通话。对于需要重点管控的矫正对象, 可专门配备可视终端, 必要时通过网络的支持与矫正对象进行视频通话, 进一步提升管理和应急处理能力, 防止人机分离的现象发生。矫正专职干部能很方便地通过移动应用终端与所管辖范围内的矫正对象进行免费语音通话。

网络运营商提供的网络功能, 矫正对象的移动应用终端号均加入网络运营商建立的集团网。需重点管控的矫正对象提供视频通话这一辅助手段, 加强管理强度。

2 总体架构

2.1 区域监管

2.1.1 自动跟踪定位

自动跟踪定位是区域监管的核心矫正所在。利用在后台持续自动运行的监控程序, 根据被跟踪矫正对象的安全等级的不同, 间隔不同的时间对其进行跟踪定位, 以确定其是否处于指定的活动区域内。正常情况下, 人工干预的成本将到最低。

2.1.2 随机实时定位

提供实时的单个和多个矫正对象位置的查询, 并在电子地图上显示出来。当鼠标移动到对象上的时候自动显示更详细的信息。

2.1.3 越界告警显示

当矫正对象离开了指定的活动范围之后, 系统会将越界的时间、位置显示在电子地图上。例如下图显示矫正对象越界的位置, 同时绘制出活动区域的范围, 可以直观地显示出矫正对象越界的情况。同时及时地将越界的信息传递给相应的矫正工作者, 让其能及时地处理越界情况。

2.1.4 历史轨迹显示

显示选定时间内矫正对象的活动轨迹, 用不通过的数字标号显示出其先后顺序。

2.1.5 人机分离抽查

随机抽查矫正对象移动应用终端是否随身携带, 以保障定位的有效性。定位抽查的方式分为以下三种:

(1) 电话抽查:矫正工作者与矫正对象直接通电话, 利用对矫正对象的熟悉性确保其没有人机分离。

(2) 短信抽查:在一时无法和矫正对象通话的情况下, 可以发送短信让其回复矫正工作者的电话。

(3) 视频抽查:利用具体拍照功能的移动应用终端, 让矫正对象自拍一段视频上传到平台。

2.2 信息交互

利用CDMA语音以及数据业务提供多种方式多种类型的信息交互。

2.2.1 交互方式

(1) 内部语音。利用集团综合虚拟网, 大幅降低矫正对象和管理者通话资费, 让双方畅所欲言, 尽情沟通。

(2) 短信消息。利用平台方面的群发消息, 接收到来自矫正对象的上报的短信, 反馈其查询的短信。

(3) WAP页面浏览。提供较短信更多的信息量的内容查询, 提供了在线交流的窗口。

2.2.2 信息类型

(1) 通知消息。集中学习、公益劳动、抽查回复等通知消息。

(2) 告警信息。当出现违规情况的时候, 通知当事的矫正对象以及其矫正工作者, 以便及时采取对应的措施。

(3) 实用信息。适合矫正对象的就业信息, 针对矫正对象的政策法规。

(4) 个人信息。矫正对象可以通过平台查询到自己一些动态的信息, 例如以往的积分情况。

2.3 系统平台与智能终端

(1) 平台:上海市社区矫正管理平台由市司法局统一建设, 各区司法局不再建设区级平台。业务使用对象为全市社区矫正管理工作人员。宝山区司法局可以直接利用其平台。

(2) 终端类型:MOTO XT681, 海信E350两款智能终端。

(3) 终端套餐及应用:社区矫正管理平台由上海市司法局委托上海电信与司法矫正平台开发商合作, 将平台功能延伸到电信定制移动应用终端中, 通过电信的CDMA EVDO网络与平台相连, 实现平台应用功能。宝山电信局为客户提供司法E通行业应用。根据用户需求先后办理了120个执法终端 (选择57元畅聊套餐) 和57个管理终端 (选择159元畅聊套餐) , 同时为用户定制矫正智能化管理平台, 实现以下功能:区域监管、自动跟踪定位、随机实时定位、越界告警显示、历史轨迹显示、人机分离抽查。

2.4 项目成果与项目收益

项目目前已发展177个套餐, 预计年底达到280个。实现年业务收入12万余元, 预计项目规模将达到19万余元的年移动行业客户收入。该项目填补了宝山区在司法E通行业应用项目方面的空白, 将中国电信天翼CDMA2000与客户的实际应用相结合, 实现了信息化与社会管理智能化的创新。

3 案例总结

该项目的建设实现了区县司法机构的社区矫正工作的信息化、智能化, 达到了司法局建设项目的初衷:

(1) 增强管理的规范性和高效性——通过平台应用, 既规范了管理人员的日常管理行为, 同时也提高了管理效率;

(2) 应急状态的快速响应——突发事件下, 通过平台定位功能, 可迅速锁定社区矫正人员;

(3) 快速灵活的管理方式——通过无线网络, 可快速灵活地使用管理平台, 提升了工作效率。

项目的成功合作, 使上海电信宝山局与区司法局建立了双赢的合作关系, 增加了中国电信天翼移动业务的知名度与行业推广应用。

摘要：上海市司法局组建社区矫正智能化管理平台, 三级管理系统加大对矫正对象的信息化管理, 实施矫正辅导, 达到区域监管、定位信息交互、警示告知、档案管理、工作记载、权限管理、数据分析等基本功能。中国电信上海公司宝山局应用固网专线优势, 结合CDMA2000移动网络应用, 成功为区县级司法单位进行矫正对象的信息化管理, 达到良好的行业应用效果。

智能社区物联网门禁系统 篇8

关键词：物联网门禁系统,手机控制门禁,门禁自动拍照

1 引言

随着新型城镇化的推动,越来越多的人口融入现代城市生活。城市住宅的不断增加,以致新型的、智能的物业管理系统孕育而生。其中访客登记及值班看门的管理方法已不适合现代管理快捷、方便、安全的需求。随着科技的发展,各种社区、住宅、酒店、写字楼、智能大厦、政府机关和企事业单位、高级物业管理部门等,对物业管理系统,尤其是门禁系统的需求正发生着重大的变化。

针对以上需求的考虑,本文提出了一种基于互联网模式的智能社区门禁系统。利用中国电信固话、宽带及3G网络替代原社区传统楼宇对讲及门禁系统,为社区居民构建更灵活智能的楼宇对讲及门禁产品。用户通过手机可以开关社区门禁,同时,也可通过手机查看自己家的访客纪录和视频。

2 系统架构

2.1 社区门禁系统架构(如图1所示)

社区门禁系统主要由平台与终端两部分组成。

(1)平台:

门禁云平台基于云部署。平台通过管理后台连接各社区网络,做业务数据的汇总及转发;通过前台门户提供物业管理者登录访问和管理操作。

(2)终端:

1门口机-安装在小区入口或楼宇入口的楼宇对讲及门禁终端,访客可以通过门口机呼叫业主或住户,与之进行音频对讲,并接收远程指令开门。门口机融合翼机通门禁模块,可提供业主或住户物业的IC卡或电信手机刷卡开门,如图2所示。

2电信终端:

固定电话-中国电信或其他电信运营商固定电话终端,用于接收来自天翼门禁云平台的呼叫,实现远程对讲及开门。

手机-中国电信或其他电信运营商手机终端,包括智能手机与普通手机,用于接收来自天翼门禁云平台的呼叫,实现远程对讲及开门。

2.2 系统主要功能

产品核心功能:刷卡或手机开门:业主可刷小区发行的卡或者是带翼机通功能的天翼手机,在门口机上刷卡开门, 如图3所示。

远程开门:访客在门口机上按房号发起呼叫,业主使用手机接听,确认访客身份后,通过手机控制门禁开关,如图4所示。

社区创新管理:开门记录及相关抓拍照片保存,开门记录查询功能;翼机通和IC智能卡门禁管理系统的放号与管理,如图5所示。

智能广告播放:当终端摄像头感应范围内有人经过时,终端屏幕会自动播放广告视频或广告图片,如图6所示。

3 关键技术

3.1 手机远程控制门禁

针对现有社区的楼宇对讲及门禁系统,只能在本地内部网络实现语音视频对讲及控制门禁的问题,我们通过门禁平台与电信网络相连,同时改造现有门禁系统中门口机的软件系统,增加双注册软件模块及触发的逻辑机制,实现门口机呼叫房间室内机的同时或无人应答时,将呼叫送往门禁平台,平台后续接续与室内机绑定的手机、固话或多媒体终端,实现远程语音或视频对讲、及辅助控制门禁的功能。

具体的手机控制门禁流程如图7所示。

3.2 基于RFID带抓拍功能的门口机

传统基于RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)的门口机主要支持两种卡:ID卡(IdentificationCard,身份识别卡)与IC卡(Integrated Circuit Card,集成电路卡)。对于这两种卡,大多数门禁装置只读取其公共区的卡号数据,根本不具备卡数据的密钥认证、读写安全机制,因此卡极容易被复制,被盗刷,给出入居民带来严重的安全隐患。同时,传统的基于RFID的门禁装置仅提供最基本的刷卡开门功能。因此,基于社区、出租屋实现创新管理、提高安全保障的需要,RFID门禁装置要求不仅可以实现刷卡开门及记录存储,还能在开门时候进行图片或视频的抓拍,存储带抓拍图片或视频的开门记录,以增强安全管理。

在原有刷RFID卡开门功能的基础上,扩展实现了以下功能:

(1)门禁装置的红外感应模块感应到有人靠近门禁时,即启动抓拍,抓拍可以是一张图片,也可以是一段视频;

(2)门禁装置的读卡模块,在有人刷卡时,无论刷卡成功或失败,都启动抓拍,抓拍可以一张图片,也可以是一段视频;

(3)门禁装置将红外感应抓拍的图片或视频、将刷卡时的刷卡记录及抓拍的图片或视频通过IP数据通信模块,上传至门禁管理平台,进行实时记录。

结构对比如图8,图9所示。

原有门禁设备中,并没有摄像头与红外感应模块设备,因此无法实现抓拍功能,另外原有门禁设备大多基于串行通信,上传数据能力有限,无法单设备进行远程管理。

基于RFID带抓拍功能的智能门禁装置实现了门禁抓拍的增强功能,在红外感应触发下,可进行门禁范围内可疑人员的图片或视频的抓拍;在刷卡触发下,记录卡号、刷卡时间、卡状态(是否为非法卡)的同时,对刷卡人进行图片或视频的抓拍,保存刷卡记录与抓拍的图片或视频之间的关系,得到了比原有门禁设备更全面的刷卡开门记录。

基于RFID带抓拍功能的智能门禁装置改进设备的通信模块为IP数据通信,支持有线或无线的网络接入,使抓拍的图片或视频可实时上传至管理平台,进行记录与存储。

4 小结

社区智能化服务 篇9

关键词：新能源,微电网,智能电网,智能社区,电力电子,能源管理系统

1 引言

随着世界经济快速发展、人口持续增加、人们生活水平不断提高,能源紧缺、环境污染问题日趋严重。为了可持续使用能源和保护地球环境,各国都在积极开发利用可再生能源。目前的电力系统还是半个世纪以前的格局,属计划经济模式。电力部门总把电力事业据为己有,独占鳌头,从而垄断市场价格,这是黄金律,没商量。20多年前,很多国家引入了电力市场,该黄金律受到了很大挑战。2002年,美国电科院提出了智能电网的概念[1],并在欧洲得以实现,如今智能电网已得到世界各国的普遍接受。传统电力市场不是真正意义上的理想市场,真正意义上的理想电力市场应该是智能电网。如今从电力电子角度看,新能源并网发电技术似乎比较成熟,但可再生能源大量并网后会出现什么新问题? 未来的能源格局将会如何? 各国还在探索之中。近期,作者阅读了《富士时报》( 富士电机公司内部期刊) 的许多有关新能源、微电网、智能电网、智能社区的文章,觉得一些思想值得借鉴,遂推介此“他山之石”,供同行共享。

2 智能电网

可再生能源大量使用后,电能质量面临着巨大挑战。如果并入电网的容量超过电网供给量的10% ,电网的频率和电压就会不稳定[2]。而且,电能的流动已不是单从电力公司的发电站流向用户一方,而是双方向的,甚至在各用户之间流动。为了应对微电网的波动,须在电网侧增设大量的补偿设备,显然这些设备的运行率并不高,很不经济。通过信息技术将用户和电网融合在一起,实现协调运行,让电网自身具备电力最优供需控制功能,以极大地提高电力供应能力和利用效率,这就是智能电网。智能电网就是为实现该协调控制的一种手段。智能电网以数字化电力设备为基础构成网络节点,既控制能量流,也控制信息流,使强弱电技术相互融合。数字化电力设备涉及智能传感、智能诊断、智能操作、专用集成电路开发、电磁兼容、网络化信息交互等技术。其最终目的是达到测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化及信息互动化。智能电网技术已成为强化国际竞争力的战略支柱[3]。

智能电网能够吸纳其所覆盖地区范围内的光伏发电、风力发电、生物质发电等分散型电源,从而大幅度提高该地区的能源自给率。这样,在地震、洪涝等大范围灾害发生时,可以分散能源基础设施遭受损坏的风险,并利用多种当地生成的能源以迅速恢复该地区重要部门的能量供应。

在智能电网内,通过大范围扩大利用新能源,结合推广应用具有高节能性能的楼宇、高效率的交通系统、可靠安全的供水系统等,实现低碳、便捷的城市基础设施,这就是智能管理的构想。在此构想下,规划和展开新城市开发、城市改造等工程。

3 智能社区的架构

3. 1 智能社区

随着发展中国家工业园区、新城区的不断创立,其能源供给、水源供给、交通、物流等社会基础构建将需要大量投资[3]; 发达国家在经济增长期间所装备的既有能源设施通过基础设施再投资和开发,逐步更新为智能电网是必然趋势[4]。目前,世界上有300多个新城市开发和城市改造正在进行中,涉及的不单纯是电网智能化问题,还拓展到如何构建包括生活用水、交通、物流等与能源相融合的环境友好的城市空间问题,即智能社区、生态城的问题[5]。图1是智能社区的示意图。

智能社区的市场需求不是提供单一的核心技术,而是把作为能源基础设施的能源供给、能源流通乃至用户对能源的高效利用等一并考虑,构成一条“一站式”的能源供应链,作为商业规划操作,且要求具有水供给、废弃物处理、交通、物流等综合的社会系统开发者的功能[3]。

3. 2 智能社区的架构

图2是富士电机考虑的智能社区架构。富士电机拥有大规模火力发电、水力发电、地热发电的工厂技术,还能提供可利用低温低热的双工质循环发电、轻量可弯曲的非晶太阳能电池、工业用磷酸燃料电池等很有特色的供电方用的产品,以及为将以上产品安全接入电网的变电站保护系统、为光伏发电/风力发电时的电力波动进行削峰填谷使之平滑并入电网的一系列电力系统稳定化装置[3]。

富士电机把“智能社区”作为社会基础设施的一部分,它涵盖了智能电网、交通系统及给排水等公用设施。其中智能电网的结构分为5个层面,即: 功率器件、电力电子设备、用户电网、微电网及作为能源基础设施的智能电网本身。

电力电子设备: 包括UPS、直流大电流电源、电动汽车的电力驱动、交通运输各领域所需的各种电力电子设备、光伏发电系统逆变器、可再生能源剩余电力储存系统、维持电网电压平稳的无功功率补偿及电压调整器等。富士电机利用其特有的反向阻断型IGBT( RB-IGBT) 研发出三电平变换器[6],其功耗降低了30% ~40%。

用户电网: 智能电网的重点是考虑家庭、产业、交通等用户侧的节能。富士电机以工厂和楼宇的用户为对象,利用EMS实现能源的可视化、分析评估及设备整体的优化运行,且通过电力电子设备向用户综合提供节能对策的解决方案,即绿色导航( Green Navigation) 。此外,随着服务器集成化程度的提高和互联网数据中心( IDC) 对能量密度需求的不断增大,电力电子设备以IDC为对象,提供了以超高效UPS和当地空调系统为中心的绿色IDC解决方案,进而以便利店、物流业界为对象,提供一站式节能店铺的综合解决方案。

微电网: 包括光伏组件、燃料电池、风电机、生物质发电、余热发电等组成的网络。孤岛的电力供应多半还是靠柴油发电机,因此存在着燃料运输费用及环保问题。孤岛的微电网通过现有的柴油发电及蓄电系统的协调运行,消除光伏发电/风力发电等可再生能源发电时所引起的能源供需不平衡,并维持良好的电网质量。

智能电网: 包括发电厂、变电站、高压电网,它将上述EMS与上位地区的EMS在同一个信息平台上分级联结起来。对于家庭类小规模用户来说,通过“智能电表”实现与上位EMS及电力公司间的双向携手。智能电表除了具备原有的电量累计功能外,还装有信息显示终端,能与上位EMS不断进行信息交换,并根据电力公司的电力供应状况和用户需求响应变更电力售价、指导用户控制负荷。图3为富士电机的地区能源管理系统( CEMS) 。

4 新一代能源社会系统

为了实现低碳社会,人们都在考虑使用可再生能源、电动汽车、节能住宅、零排放楼宇,企业也采用高效率机器。在日本国内,能源最优管理方式是以全区域内的电力公司、可再生能源发电者及用户为对象,推进不单纯是电能,还包括热能、燃气、水环境有效利用、居民生活方式变革等在内的和谐型城市空间构建的实证项目,在海外也积极展开城市和工业园区的电力、热、燃气、水环境、交通等基础设施的整备工程[7]。

智能社区通过智能电网等最新技术构建起新一代地区社会。这不但能有效利用能源,还能应用可再生能源,改变交通系统,形成一个节能又舒适的生活空间。这里,信息网络在沟通这些部门联系中充当着重要角色[8]。

4. 1 富士电机的新一代能源社会系统

富士电机把对象地区的电力稳定性和节能低碳化以地区分散方式来实现,构建的新一代能源社会系统不影响输电系统。系统通过智能电表直接/间接控制负荷达到节能,还将热能和燃气等在全地区内融合起来,旨在将有关能源的问题在地区内解决。图4为富士电机用在智能电网和智能社区中的地区分散型新能源社会系统的方案。

新能源社会系统要关注4个要点: 对象规模、电网品质、能源管理、就地消纳。与此相关的技术是配电自动化系统、系统控制、能源管理系统、分散型电源、供需平衡控制、电网品质稳定性、电量检测、配电设备及作为逆变器/变流器应用的电力调节系统( PCS) 等。

( 1) 对象规模: 有大有小,以紧凑型私人住宅、联合企业、工业园区、孤岛、无电地区为对象地区。

( 2) 电网品质: 对象地区使用分散型电源所产生的电压、频率波动在地区内部吸收掉,以确保电力系统的稳定。

( 3) 能源管理: 作为用户的住宅、充电站、店铺、商业楼宇、工厂,在使用电能和热能时,通过信息网络实时收集现场信息,使地区内的能源能融合使用。

( 4) 就地消纳: 对象地区的能源控制是将输电系统、地区的热电联供系统、分散型电源系统等结合在一起,以实现就地消纳。

基于上述要点,富士电机采取如下措施[9]:

( 1) 低碳化措施

社区能源管理系统( CEMS) 管理整个社区的能源; 能源管理系统( REMS、BEMS、FEMS) 管理店铺、楼宇、工厂的能源; 智能电表、多级中继无线技术具备用电指导显示和应答输入功能,把握并及时停止/解停用户的电力使用量; 分散型电源有薄型光伏组件( 轻量可弯卷) 、商务用100kW磷酸燃料电池、可低落差发电的微型管状水轮机、将低温热能有效变换成电能的双工质地热发电等技术。

新一代配电系统技术包括故障点位置探测与修复、功率潮流监测、电压/频率调节功能; 高效运行的电力调节系统实现电网内电力控制,蓄电池充放电实现地区内的电力稳定; 稳定电网电能品质的配电设备包括负载率控制变压器( LRT) 、IT开关、静止无功补偿器( SVC) 、自动电压调节器( SVR) 、不停电电源等相关技术; 对于孤岛类封闭性微电网,需要进行能源供需的快速最优控制及供需平衡控制。图5为富士电机智能电网系统的总图。

( 2) 电力稳定措施

4. 2 社区能源管理

图6是富士电机用在北九州市的新一代能源社会系统的结构图。这里采用的是控制地区整体能源以实现低碳化目标的应对技术,包括可再生能源与热电联供系统的合作、向电动汽车供电、电动汽车再生电能利用、利用设置在地区内的蓄电池实现电力系统稳定、各用户的用电情况可视化以及根据动态定价和环保激励机制的需求抑制措施等。该系统将对象地区的能源供应者与用户通过信息网络对接,地区能源管理系统进行电、热、氢的计量、运营规划、供需平衡控制及与电力系统的合作,从能源管理上看,可作为环境友好型紧凑城市的典型案例。

本能源管理系统的特点如下:

( 1) 地区能源管理系统根据快速应答和频度的需要,将通过专用缆线和通用采集顺序采集的综合能源数据收集在一起,进行一元化管理。

( 2) 根据对象地区的要求,可独立配置多个商务处理,实时控制发电、充放电,掌握各用户的能源利用情况,进行能源供需规划。

( 3) 将收集到的信息提供给外部的服务供应商,以便提供新的服务。

表1为地区能源管理系统的各功能项,图7为地区能源管理系统结构图。

4. 3 用户能源管理

富士电机参与了关西科学城的“以设施电网为对象的能源控制器开发”,推进了对含有出租办公楼、大会厅、宾馆、餐厅等综合楼宇的低碳化技术示范工程,其目标如下:

( 1) 将整幢综合大楼作为一个封闭网,在综合楼内配备蓄电池、光伏电池、燃料电池、智能电表,通过高效运行蓄电池、燃料电池和热泵,将大楼内的可再生电能和热能在大楼内得到有效利用。

( 2) 通过间接控制负荷,推动承租人实现节能和低碳化,增强承租人和楼宇使用者的环保意识,为综合大楼整体的零排放做贡献。

用户能源管理系统是通过在综合大楼内设置紧凑型楼宇用能源控制器来实现的。该控制器在直接控制综合大楼内蓄电池、燃料电池的同时,还通过智能电表间接控制承租人的负荷。通过与传统的以监视和可视化为中心的楼宇管理系统的合作,更有效地利用楼宇内的能源。表2所示为楼宇用能源控制器的主要功能项,图8是以综合楼宇为对象的用户能源管理系统的结构图。

4. 4 海外项目的拓展

富士电机与住友商事株式会社、三菱电机株式会社、东电设计株式会社接受了独立行政法人新能源产业技术综合开发机构( NEDO) 的委托,准备进入东南亚国家工业园区,需要考虑的是:

( 1) 为确保稳定生产,要求电能质量水平与日本相同。

( 2) 与日本相比,工厂的能源管理里还有节能、低碳化的充分余地。

( 3) 工业园区的电力合同需求量与一个配电用变电站所管理的电力容量相当,规模上与地区能源管理的对象地区相仿。

表3为工业园区用智能电网技术,图9为工业园区智能电网的系统模型。该模型把整个工业园区作为能源管理的对象区域,在整个工业园区内利用电力系统化和能源管理系统实施节能和削峰填谷。主要技术有: 在工业园区设置“电能品质稳定化装置”,向多家工厂提供高品质电源; 在园区中心,“工业园区EMS”集中管理能源和限制工厂的用电要求。

5 孤岛的微电网系统

世界上有无数的有人孤岛,其中多数是以独立的电力系统运作的。中小规模孤岛因为规模小,发电机的惯性能量小,易受可再生能源输出波动的影响[10]。20世纪90年代后半叶,欧盟各国为应对地球环境,大力推动风力发电,结果也暴露出很多问题,尽快解决这些问题成为当时的当务之急[11]。为此,孤岛微电网也应运而生。

5. 1 孤岛上的微电网

微电网系统使用多套分散型电源,以保持地区内电力的供需平衡。其特点是[12]: 适用于多个用户存在的特定地区; 由分散型电源和小规模电力供应网络构成; 独立于原有的大规模电力系统,是可现场运行的电力供应系统; 分并网型和独立型两种; 一般利用信息与通信技术( ICT) 对多组分散型电源和负荷进行综合控制。

孤岛微电网系统继承了原微电网的特点,是独具特色的中小规模系统,目的是维持可再生能源大量应用时电能品质的稳定性,确保供电的可靠性。孤岛独立发电系统由于受到运作上的限制,一般都采用内燃发电机发电,使用的燃料是CO2排放系数较大的化石燃料。由于远程运输燃料加大了发电成本,因此孤岛独立发电有经济性问题。为此,不能使用化石燃料,而必须大量应用可再生能源,这样既减轻对环境污染的压力,也可降低发电成本。可是,大量应用可再生能源会引发电能质量和可靠性的下降,必须采取必要对策[13]。表4为孤岛应用可再生能源面临的课题。

5. 2 孤岛微电网的基本结构

孤岛微电网系统基本结构如图10所示,由原来的内燃柴油发电机、可再生能源及电力储存设备组成。各设备发出的电力、电能品质( 频率、无功功率等) 通过传感器检测,经高速传输线送到微电网控制装置。

小规模系统多使用惯性能量小的小容量柴油发电机,可再生能源输出的突变或停止都会造成频率波动、电能品质下降。这种突然波动靠原来发电系统的控制装置( 调速控制器) 是跟踪不了的,如不采取措施,将造成频率偏离规定值,引发电能品质下降。

对于规模为数百千瓦的小规模孤岛,这种频率波动变得更显著,必须进行快速补偿。对于更小的孤岛,发电机的台数也更少,运行调节范围很小。此时,如果可再生能源发电的比例较高,则原有发电机很难在运行范围内稳定运行,为此,必须限制可再生能源的输出能力或冗余电力储存设备,通过增大容量以实现高峰后移运行。

对于1MW左右的中规模孤岛,一般采用多台柴油发电机发电,以控制其运行台数为主,如果备用电源余量充足,则其运行范围可以设宽些。因此,微电网系统有望在现有发电设备的控制范围内构建出最经济的系统。

5. 3 小规模孤岛的控制功能

富士电机的“UPS8000G系列不停电电源”产品具有缓冲功能,当高效率燃气发电机突加负荷时,该UPS能协助跟踪负荷,并根据负荷的瞬变在数毫秒到10ms内实现对瞬变的补偿。日本“WindPower西目发电站株式会社”从2008年开始实施抑制风电场输出电能波动的稳定装置试验。通过该试验确认了稳定性控制技术和蓄电池的运用管理技术[14]。在此基础上,进一步开发面向小孤岛的微电网控制功能。图11为用于小规模孤岛的控制功能示意图。该方案在风力发电机解列或光伏发电逆变器停机时能确保频率不偏离。

对于多台发电机发电的中规模孤岛,利用发电机的惯性能量可以吸收一部分动态过程中的波动。这种系统发电机的运行范围也较宽,考虑到添加储能设备的经济性,须选择合适的蓄电池并适当减小其容量。系统规模再大时,可再生能源的设置点增多,可再生能源输出波动的检测变得很困难。这种情况下,采用包括负载波动在内的系统快速频率补偿是最有效的方法。

微电网中,可用于波动补偿的电容种类很多,包括铅酸电池、锂离子电池、锂离子电容、电双层电容等,选用时需考虑其特性、循环寿命、设置面积、经济性等。一般说,对于峰值后移类负荷均衡用途,需要大容量蓄电池,最好选择体功率密度大的蓄电池。经研究发现,对于只有数分钟短周期波动的补偿,最好采用循环寿命长、体功率密度大的电容; 而对于数十分钟以上长周期波动的补偿,可采用包括锂离子电池等在内的各种电池。锂离子电容几乎可与双电层电容一样使用,但比双电层电容体积小、重量轻。

5. 4 高速频率检测装置

微电网频率检测不单只是为确保电能质量这个指标,还可以获得包括内燃发电机在内的微电网域内的电力供需平衡状况等重要指标。为了对孤岛独立系统整体实现协调控制,针对原有控制设备不能跟踪的瞬时频率波动,微电网控制必须具备有效的跟踪控制功能。

系统频率检测的方法如下: 设在规定的时间内,系统交流电压从负值( -) 变为正值( +) N次,则由N次变化所花时间可求出1次交流循环所用时间[15]。该频率检测需要0. 1 ~10s左右。富士电机以交流电压为信号源,采用独特的误差压缩算法及特性优化滤波,开发出了具有30ms的频率跟踪特性的高速频率检测装置[16],用于微电网控制功能中的高速频率波动补偿。

6 微电网的电力电子技术

用于微电网的电力电子设备必须具备能安全并入电网并应对频率/电压波动的功能[17]。

6. 1 并网所需功能

低电压穿越( LVRT) : 要并网的微电网首先必须具备LVRT功能。在可再生能源应用数量不多的情况下,当电网电压下降时,分散型电源即使解列对系统整体的影响也很小,不会有什么问题。但应用数量很多时,分散型电源的同时解列将产生发电量与负荷间的不平衡,系统频率的稳定性就下降了。此时不是让分散型电源都解列,而是让部分负载退出,以维持系统频率稳定。因此,分散型电源并网必须满足三点要求: 1能应对频率的变化; 2电网电压跌落时尽量保持与电网连接,继续供电; 3即使解列了,但当电网电压恢复时必须迅速再并网并提供发电。

6. 2 孤岛运行检测功能

并网运行的一个不可或缺功能是要能够检测出孤岛运行的状态( 注: 这里孤岛不是指岛屿,而是指一种运行状态) 。在孤岛运行状态下,容易引发触电、损坏设备,应尽快检出并解列。检测的方式有两种:

( 1) 被动式检测: 微电网系统转为孤岛运行时,由于发出功率与负载不平衡,会引发电压相位和频率的急剧变化,将该变化检测出来,即可识别出孤岛运行状态。

( 2) 主动式检测: 不断给逆变器的输出施以功率或频率扰动,当系统转为孤岛运行时,其输出阻抗或频率会有剧变,通过检测该变化即可识别孤岛运行状态。

目前的配电系统中往往负荷大于发电,被动式检测方法尚能奏效。但当分散型电源增加时,配电系统内的发电和负荷可能达到平衡,此时孤岛运行输出的电压相位和频率没有明显变化,被动式检测方法就难以奏效。以前被动式作为主要检测方法,主动式作为备用。现在相反,随着分散型电源的大量应用,被动式方法有检测不出的风险,所以主动式成为主要方式。

目前,特别是对于小规模光伏发电,业内一致认为以无相互干扰的主动式检测方式为宜[18],而对于中大容量功率变换器( 光伏/蓄电池的电力并入系统) 的孤岛运行方式还在关注中[19]。

6. 3 发电波动及可再生能源波动的应对功能

以往,负荷的波动靠控制发电机吸收来稳定频率。但可再生能源一旦发生波动,单靠控制发电机就难以控制供需平衡,因此,可再生能源侧也必须调整输出量,使得其对系统的影响降到最小。该功能可通过电力储存来实现,必须根据波动周期改变蓄电池、锂离子电池、电双层电容等的电力储存方式,即控制其充放电。

可再生能源发电量往往会有波动,要抑制该波动就需要与发电机( 或发电站) 相同台数的电力稳定装置。相比之下,在地域大的地方采用广域型电力稳定设备吸收该波动能使波动得到平均,从而减小设备的总容量,这种方法更经济。这种广域型电力稳定设备是在大范围( 如城镇、县及以上) 内控制包括可再生能源在内的发电量波动的一种设备。这时需要加大用于电力储存的逆变器的单机容量,或采用并联方式来加大容量。

小规模孤岛上的发电机惯性常数小,发电量的波动容易引起电力供需不平衡,甚至发生振荡。这种不稳定状态可以通过电力储存装置予以稳定,但需要高速高精度控制的逆变器。

6. 4 微电网上的电力电子技术

近年来,随着电力电子技术应用范围的不断扩大,在能源流通领域也能方便地实现复杂控制,使得社会基础设施得到有效利用。图12是富士电机在智能电网上所采用的电力流通供应链的智能化示意图。图中,利用传感器、智能电表监视系统信息,使得系统高效运行,实现发电、流通、消费的最优化。

( 1) 发电用的电力电子技术

电力稳定装置是发电方面应用电力电子技术的一个例子。电力系统的发电机多以旋转型为主,微电网本质上也是如此。当电力系统大量应用可再生能源后,其发电的不稳定性影响到了系统的频率控制,电力稳定装置控制蓄电池充放电以补偿可再生能源输出的波动,使并网公共点上合成的输出电力是平滑的,目的是稳定系统的电压和频率,如图13所示[20]。图13是风电系统的例子,光伏发电系统也一样。该充放电采用双向逆变器控制。稳定电压通过控制有功和无功补偿; 稳定频率有不同控制方式,短时间波动采用自由运行( GF) ,长时间波动采用负载频率控制( LFC) ,更长周期的波动采用经济负荷分配控制( ELDC) 。控制方式不同,所需的电力储存量也不一样。电池容量对设备投资影响很大,应尽量减小电池容量。

( 2) 流通上用的电力电子技术

上述广域型电力稳定装置是用于广地域的电力稳定设备。对于狭小地域,通过调节供需平衡达到电力稳定。图14是京都生态能源工程的示意图。本示范工程设有生物发电站、光伏发电站、风力发电站,这些可再生能源发电设备和预先选定的若干用户间采用定时( 5min) 供需平衡控制[21]。

本系统用传感器检测光伏发电和风力发电的输出,经通信线将监测信号送到控制中心。控制中心根据波动量计算出需要二次电池补偿的出力,将该出力指令经通信线送到二次电池,以此来吸收光伏和风力发电产生的波动量。从数据的测量、收集、处理到向二次电池发送指令需要20s时间,经过数十秒钟的发电波动补偿后,能实现供需平衡调整。在监测与控制中采用了通用的通信网( ADSL、ISDN) ,所以不受距离限制,检测对象和控制对象可选,可望低成本实现大规模供需平衡调整。

本系统面对供需平衡控制,负荷的波动量基本上由燃气发电机调节。当单位时间内负荷波动大、燃气发电机难以跟踪调节时,负荷波动量的调节可由二次电池来完成。

实验结果证明,5min内供需平衡的控制精度在3% 内,基本达到预期效果,同时也证明了采用通用的广域通信网控制能达到高精度要求,使用二次电池作为供需控制手段是有效的。

6. 5 智能电网电力电子的未来

( 1) 配电网电力电子装置

电力系统中,发电、电力流通、电力消费分别由大规模集中型发电站、输配电设备、用户来承担。电力从大规模集中型发电站流向用户,配电系统的建设也是以从上游向下游流动的单方向为前提来构建的。

近年来,随着用户端家用光伏发电的兴起及分散型电源的大量应用,配电系统中电力的流向已不是单方向的( 如图15所示) 。而且可再生能源发电量是不可控的,因此为了管理好频率、电压和潮流,对于分散型电源侧、特定地区或广地域的管理等有必要使用与传统不同的方法。

配电用的电力电子装置有自励式无功功率补偿器、供需平衡控制器等。为便于其普及应用,这种装置必须满足屋外设置、柱上设置、免维护、低成本等条件。

屋外设置的设备必须满足耐环境、散热、密封等技术要求; 柱上安装的设备必须重量轻,且取消与高压电网直接连接的变压器,无冷却风扇,以期免维护、降成本。要使配电用装置充分满足上述功能要求,就必须考虑使用碳化硅( SiC) 等新一代功率器件,因此,要达到装置的实用化尚需一定时日。

( 2) 智能PCS

PCS的直流侧接光伏电池板、二次电池、电容( 包括电双层电容) 等。接光伏电池时是光伏PCS,接二次电池时是电力储存器,接电容时是无功功率补偿器。逆变器部分的基本结构大同小异。智能PCS是按标准配备有并网所需的通信功能和并网控制功能的逆变器,构建时就考虑到了多用途目的。

关于PCS的通信,目前日本经济产业省正在推进标准化,估计今后在通信接口和协议方面会标准化。因此,研发配备有上述标准化功能、适于多用途的PCS是意料之中的事。

系统并网控制功能包括LVRT、孤岛运行识别、并网保护等。这些功能内置后,装置具有通用性,能应对各种标准化。

( 3) 新能源电源模块

将发电装置和储能装置做成一体,有望构成新能源电源模块。日本经济产业省在关系到智能社区的系统论坛( Forum) 最终报告中,将电力系统归纳为五类[22],如表5所示。

容量较小的可再生能源电源装置模块化后,如果能不受系统构建、可再生能源类别的限制而供多用途使用,则可再生能源的推广应用就非常方便。不论发达国家型( 美、欧) 、发展中国家型( 城市型、郊外型) 还是孤岛型,使用同样结构的电源模块,根据使用对象的不同只要改变一下控制方式就能容易构成电源装置,则同样的部件规格可用于多种系统。为此,项目研发时要考虑到可扩展性、安全性、可靠性、免维护等要求。

扩展性是指根据需要能扩展系统的容量,这不单是指装置容量的增加,还包括必须能连接各种不同电源,系统整体能容易得到协调; 安全可靠是指在不同地区,各种人( 不是电气专业知识很深的人) 随时都可安全操作使用; 免维护是指故障少,即使发生故障也能容易应对。

新能源电源模块是指将光伏发电的电力变换系统( PCS) 、蓄电池的PCS组合到模块内,通过选用可构建小水力发电或风力发电系统。

( 4) 富士智能网络系统

富士电机智能网络系统的电力电子技术应用实例如图5所示。该网络系统中,在工业、民生领域,用户方构建微电网,将光伏发电系统、蓄电池PCS、燃料电池等组合在一起,构成混合电源装置。配电系统除了传统的有载调压变压器( LRT) 、静止电压调整器( SVR) 外,还加入了电压稳定用的无功功率补偿装置( SVC) 、用于潮流控制的环路平衡控制( LBC) 、吸收可再生能源波动的电力稳定装置等,构成了地区微电网。输电系统中,设置了地区型稳定装置,以稳定地区的电力供应。

富士电机智能网络系统中EMS收集智能电表及配电系统中IT设备上传来的信息,监管着系统整体。EMS为实现能源的高效利用,给电力电子装置发送控制指令,电力电子装置高速、高精度响应该指令,实现系统高效运行。

7 结论