探索泛在电力物联网的关键技术与应用

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　　摘 要：文章先针对泛在电力物联网进行简要概述，分析其构成体系；随后，基于物联网平台、智能芯片等方面，针对此类物联网的关键技术开展详细研究，同时，基于数据分析及业务壁垒等角度针对此类物联网建设过程中的困难环节加以阐述；最后针对其现实需求及应用前景开展探讨分析，以期为促进泛在电力物联网的发展做出一些贡献。
　　关键词：泛在电力物联网；关键技术；应用前景；建设难点
　　中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）15-0187-02
　　0 引言
　　泛在電力物联网主要指核心为电力系统，经由云平台技术以及智能终端传感器等多个部分的复杂多网流系统，主要包括融合创新、全息感知等特点。随着电网繁琐程度的日益增加，传统电网形态已经无法支撑当今时代背景下的电网发展，有必要通过有效应用泛在物联技术的方式，对现下的电力系统加以优化和改良，对推动国家电网发展存在积极影响。
　　1 泛在电力物联网
　　1.1 特征分析
　　此类物联网主要以现存的通信技术及电网实体为基础，能够实现差异化能源系统的商业互联、物理互联等的融合，存在开放共享及泛在连接等特点。其中，开放共享具体为基于智能技术在相应平台中针对数据开展管理及共享操作，存在促进数据贯通、提升信息挖掘及数据质量的作用；泛在连接具体为经由移动网络或者电力专网，不受时间、空间限制的，对相应电力系统中用户的数据及设备等开展的连接操作[1]。
　　1.2 建设目标
　　将此类物联网的大数据优势良好的发挥出来，是对其开展建设操作的本质目标。电力数据来源的种类较多，可经由多种时间空间尺度及类型不同的监测及控制等操作产生。针对这些数量尤为庞大的数据开展深入的挖掘及有效分析，是创建泛在电力物联网的基本目的。由于数据的服务对象多存在较大差异性，因此，该物联网建设的第二阶段目标即为破除数据壁垒，开展高质量的差异业务贯通操作。最后一个阶段为促使电力数据在各领域中得到广泛应用，创建和宣传无行业参与限制的商业模式。
　　2 泛在电力物联网关键技术
　　泛在电力物联网的原型为智能电网，智能电网强调的是常见存在自主条件及适应能力，且可以开展智能判断操作的支持分布式管理及多种能源共同联网的智能化系统，简单来讲，即为兼容应用及能源替换。从本质意义上来讲，泛在电力物联网主要指针对庞大电力数据开展的有效、稳定利用操作，主要包括四层体系结构。
　　2.1 5G及LPWA
　　想要对庞大的电力信息开展有效的传输操作，理应重视对一体化通信网络开展合理化应用。电力系统覆盖的地域较广，其中也包含冰原、高山等环境条件较为复杂的区域，导致通信网络无法实现有效的全区域覆盖，相关的现场数据也无法得到有效传输。现如今存在的两种物联网主流技术包括：基于LPMA及5G的无线网络技术、基于电力载波及工业以太网的有线网络技术。泛在电力物联网相关数据存在极为广泛的分布范围，且通常具有较强的分散性，个别区域供电及连接的难度相对较大，且采集的频次相对较低。以往应用的有限网络技术无法发挥作用，所以，想要开展有效的泛在电力物联网通信操作，需要重视对基于无线网络的现代通信技术加以有效应用[2]。
　　众所周知，5G是物联网发展的起源，差异化场景下的5G切片网络通信技术对泛在连接及电力系统全息感知的解决具有重要作用。针对毫秒级精准负荷控制等业务而言，可考虑利用URLLC切片；针对存在高清视频反馈需求的无人机远程巡检等业务，可利用eMBB增强移动宽带切片。
　　2.2 智能芯片
　　电力系统发展脚步逐渐加快，各种新型的用电、变换及监测设备在电力系统中具有了越来越广泛的应用，此类设备的运行通常伴随着海量的数据生成。现如今大多负责采集现场数据的设备依旧是以传动为核心的工业化采集设备，数据准确性无法得到保证，终端设备智能化程度较低。通过应用融合了智能芯片的微型智能终端及传感设备可对上述问题加以良好解决，此类设备不仅存在外观小巧、精度较高等特点，也能够开展高质量的设备数据采集及传输操作，同时，经由本地边缘计算的方式，大幅度提升终端智能化程度，在相应区域中开展有效的自我控制，不用再如同以往所应用设备一般只能依靠遥测遥信功能，可有效发挥遥控功能。现如今的“寒武纪”及“Edge TPU”芯片等，均可以针对数量庞大的数据信息开展有效处理及边缘计算操作，此类芯片的产生和发展对推动终端智能化及全息感知的实现进程存在积极意义。
　　2.3 物联网平台
　　在电力系统中数量庞大的数据和一体化数据平台加以连接以后，经由针对数据信息开展的深入挖掘及科学分析的方式，大幅度提升了电力信息的实际利用率及相关各种利用操作的有效性。上述提及的一体化数据平台需要存在较为优良的云端计算及大数据处理功能，并可以针对相应电力系统出现的各种故障类问题开展有效的智能诊断操作。现如今的移动OneNET及“天工”物联网平台等的实践应用操作均处在不断摸索和尝试的过程中。
　　3 泛在电力物联网的应用
　　3.1 应用前景
　　一些泛在电力物联网技术现如今在多个领域中具有较为广泛的应用，包括电网资产评估过程中的实物ID等，一些技术由于落地条件不够成熟，依旧需要针对如何开展有效的宣传和推广开展进一步研究。针对泛在电力物联网体系架构开展有效的应用及宣传，对推动智能化电力传感器及芯片的研究开发存在积极影响，同时，有助于促使各环节物联网管理平台创建工作的实效性更好的发挥出来，最终达成实现对泛在电力物联网创建存在的指导性意义的多项行业及国家标准的制定目的。
　　3.1.1 促进电网运行经济性及安全性提升
　　现如今我国电网在具体开展各环节运行操作的过程中，调节能力较差、能源分布不均等问题较为突出。泛在电力物联网可经由有效发挥物联网技术实效性的方式，对上述问题加以合理解决，有效提升电力系统整体运行稳定性及安全性。具体而言，首先，基于物联网技术，开展功率预测系统及风能等的研究、开发操作，创建起火电机组支撑的一体化能源调控体系。其次，应用电力物联网技术，创建IDMS，促使运行管理及控制改良及智能巡检等均可以在线完成。针对无法开展线上操作的现场作业等，可积极利用在线监督及电子身份认证等方式，有助于提升人员利用率，促进工作实效性提升[3]。 　　3.1.2 数据增值服务
　　此类服务主要指对针对大量的数据开展的合理应用，针对泛在电力物联网开展的数据增值服务具体包括如下几种：
　　第一，数据租售。科研机构及金融行业等，对电力处理或原始数据等的需求通常较为旺盛。基于网络安全的前提下，泛在电力物联网不用再以数据为行业壁垒，经由数据租售的方式，便可以起到有效推动行业发展的目的，同时，对此类物联网的持续优化也存在积极影响。
　　第二，数据衍生业务。大数据时代背景，大量高质量的数据在多个领域中都可发挥较高的实效性作用，此类物联网基于自身海量的用户数据及用户基数，在开拓互联网金融流量入口等操作实施的过程中可发挥较高实效性。
　　第三，推动行业融合。在现如今的多数工商行业中，对电力大数据的应用都较为广泛。基于电力数据自身存在特征，热气及冷气等行业在具体开展各环节生产活动改良及调整操作，设计科学化生产工序等操作的过程中，均可以通过对其加以有效应用的方式实现相应目的，同时，有助于推动和电力行业的协同合作进程，为企业创造更多的经济效益。
　　3.2 典型应用
　　在具体开展配电网在线监测及远程抄表等操作的过程中，物联网都具有较为广泛的应用，效果也较为优良。随着时代的不断发展，智慧城市及智能交通等新型业务的开拓和发展，对促进泛在电力物联网产业链的发展也起到了积极影响。下文将主要以智能家居系统为例，针对泛在电力物联网的应用开展具体分析。
　　人们生活品质不断提升，人们对居住条件的要求越来越高，对智能化的需求也日益旺盛，这也是智能家居环境中泛在电力物联网得到广泛应用的主要原因。基于当今时代背景下，智能家居系统中物联网的主要职能为针对相应居住环境具有的安全性高低开展监督及监测，包括监测一些有害的烟雾和气体等，同时，也可以通过远程控制家用电器等的方式，提升居民生活便捷性。同时，随着人们对家居环境提出要求的逐渐提高，个别学者在具体开展家电设备改良调控操作时，针对智能家居网络环境相关的各种安全性问题开展重点研究。同时，提出了以混沌理论及预测为基础的物联网设备检测算法，也称之为混沌算法，主要在分布式拒绝服务攻击等的识别过程中发挥作用，主要目的为促使物联网智能家居系统处于安全性更高的网络环境中[4]。
　　同时，也有学者在文献中提出了一种以同态价目为基础的交替方向乘法器方法，主要经由分布式手段开展实际的家电调度优化操作，可在有效保护用户私密信息的同时，完成家电设备的调度操作，此外，经由大量的数据分析及仿真研究操作，对自身提出调度计划加以证明，得出该调度计划可在确保用户隐私不泄露的前提下，大幅度减少电力成本。经由智能家居环境数据处理及共享操作的有效开展，电力用户及电网间可开展合理的互动及沟通，基于相关文献中指出的可实现智能家居环境数据大量获取及创新分析操作的新型智能平台，主要依靠云系统及雾节点发挥实效性的方式，实现数据的驱动，同时，对各种离线及在线数据的分析、处理等具备较高繁琐性的问题开展合理解决。
　　随着泛在电力物联网的不断发展，智能家居系统势必会更好的发挥物联网实效性，促使一些普通的家用电力设备具备更为优良的适应及感知能力，推动其智能化发展进程，如此一來，经由实时获取相关信息及科学设计各种用电措施的方式，便可以大幅度降低各种能源浪费及电力成本增加等问题，甚至可经由调取和分析历史数据的方式，针对用户的各种用电行为开展合理的指导及评价，基于用户现实需求，有针对性的设计出专属用电服务等。上述操作对泛在电力物联网智能化要求相对较高，有必要针对如何进一步缩小相关设备尺寸、提升无线连接质量等开展有效研究。
　　4 结语
　　经由上述分析，可以得知，泛在电力物联网主要是经由各电力系统开展的人物信息及设备信息交互的方式，维系能源消耗及生产的实时平衡，确保电网运行的安全性及经济性，同时，对提升电力市场开放性，促使电网资产评估不断趋于清晰化也存在积极影响，有效推动泛在电力物联网发展，对提升我国能源产业总体发展实效性提升具有重要意义。
　　参考文献
　　[1] 陈启鑫，孙铭阳，康重庆.5G通信与泛在电力物联网的融合：应用分析与研究展望[J].电网技术，2019，43（05）：1575-1585.
　　[2] 孙彬.融合发展 泛在互联——首届魏都论坛暨泛在电力物联网高端技术研讨会召开[J].电气时代，2019（04）：18.
　　[3] 涂吉祥，张钊，彭虹茗.车网相连效率升——重庆合川供电用车改革融入泛在电力物联网建设[J].中国电业，2019（04）：50-51.
　　[4] 沈鑫，曹敏，尹福荣.电力物联网传感器技术在电力设备在线监测中的应用[J].云南电力技术，2018，46（04）：9-10.
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