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探索泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用

2019-09-02 10:56鄧學(xué)飛劉洪華
中國(guó)科技縱橫 2019年15期
關(guān)鍵詞:泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用前景關(guān)鍵技術(shù)

鄧學(xué)飛 劉洪華

摘 要:文章先針對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)要概述,分析其構(gòu)成體系;隨后,基于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、智能芯片等方面,針對(duì)此類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展詳細(xì)研究,同時(shí),基于數(shù)據(jù)分析及業(yè)務(wù)壁壘等角度針對(duì)此類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中的困難環(huán)節(jié)加以闡述;最后針對(duì)其現(xiàn)實(shí)需求及應(yīng)用前景開(kāi)展探討分析,以期為促進(jìn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展做出一些貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞:泛在電力物聯(lián)網(wǎng);關(guān)鍵技術(shù);應(yīng)用前景;建設(shè)難點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào):TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-2064(2019)15-0187-02

0 引言

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)主要指核心為電力系統(tǒng),經(jīng)由云平臺(tái)技術(shù)以及智能終端傳感器等多個(gè)部分的復(fù)雜多網(wǎng)流系統(tǒng),主要包括融合創(chuàng)新、全息感知等特點(diǎn)。隨著電網(wǎng)繁瑣程度的日益增加,傳統(tǒng)電網(wǎng)形態(tài)已經(jīng)無(wú)法支撐當(dāng)今時(shí)代背景下的電網(wǎng)發(fā)展,有必要通過(guò)有效應(yīng)用泛在物聯(lián)技術(shù)的方式,對(duì)現(xiàn)下的電力系統(tǒng)加以?xún)?yōu)化和改良,對(duì)推動(dòng)國(guó)家電網(wǎng)發(fā)展存在積極影響。

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

1.1 特征分析

此類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)主要以現(xiàn)存的通信技術(shù)及電網(wǎng)實(shí)體為基礎(chǔ),能夠?qū)崿F(xiàn)差異化能源系統(tǒng)的商業(yè)互聯(lián)、物理互聯(lián)等的融合,存在開(kāi)放共享及泛在連接等特點(diǎn)。其中,開(kāi)放共享具體為基于智能技術(shù)在相應(yīng)平臺(tái)中針對(duì)數(shù)據(jù)開(kāi)展管理及共享操作,存在促進(jìn)數(shù)據(jù)貫通、提升信息挖掘及數(shù)據(jù)質(zhì)量的作用;泛在連接具體為經(jīng)由移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或者電力專(zhuān)網(wǎng),不受時(shí)間、空間限制的,對(duì)相應(yīng)電力系統(tǒng)中用戶(hù)的數(shù)據(jù)及設(shè)備等開(kāi)展的連接操作[1]。

1.2 建設(shè)目標(biāo)

將此類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)良好的發(fā)揮出來(lái),是對(duì)其開(kāi)展建設(shè)操作的本質(zhì)目標(biāo)。電力數(shù)據(jù)來(lái)源的種類(lèi)較多,可經(jīng)由多種時(shí)間空間尺度及類(lèi)型不同的監(jiān)測(cè)及控制等操作產(chǎn)生。針對(duì)這些數(shù)量尤為龐大的數(shù)據(jù)開(kāi)展深入的挖掘及有效分析,是創(chuàng)建泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基本目的。由于數(shù)據(jù)的服務(wù)對(duì)象多存在較大差異性,因此,該物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的第二階段目標(biāo)即為破除數(shù)據(jù)壁壘,開(kāi)展高質(zhì)量的差異業(yè)務(wù)貫通操作。最后一個(gè)階段為促使電力數(shù)據(jù)在各領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用,創(chuàng)建和宣傳無(wú)行業(yè)參與限制的商業(yè)模式。

2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的原型為智能電網(wǎng),智能電網(wǎng)強(qiáng)調(diào)的是常見(jiàn)存在自主條件及適應(yīng)能力,且可以開(kāi)展智能判斷操作的支持分布式管理及多種能源共同聯(lián)網(wǎng)的智能化系統(tǒng),簡(jiǎn)單來(lái)講,即為兼容應(yīng)用及能源替換。從本質(zhì)意義上來(lái)講,泛在電力物聯(lián)網(wǎng)主要指針對(duì)龐大電力數(shù)據(jù)開(kāi)展的有效、穩(wěn)定利用操作,主要包括四層體系結(jié)構(gòu)。

2.1 5G及LPWA

想要對(duì)龐大的電力信息開(kāi)展有效的傳輸操作,理應(yīng)重視對(duì)一體化通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展合理化應(yīng)用。電力系統(tǒng)覆蓋的地域較廣,其中也包含冰原、高山等環(huán)境條件較為復(fù)雜的區(qū)域,導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的全區(qū)域覆蓋,相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)也無(wú)法得到有效傳輸?,F(xiàn)如今存在的兩種物聯(lián)網(wǎng)主流技術(shù)包括:基于LPMA及5G的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、基于電力載波及工業(yè)以太網(wǎng)的有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)存在極為廣泛的分布范圍,且通常具有較強(qiáng)的分散性,個(gè)別區(qū)域供電及連接的難度相對(duì)較大,且采集的頻次相對(duì)較低。以往應(yīng)用的有限網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無(wú)法發(fā)揮作用,所以,想要開(kāi)展有效的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)通信操作,需要重視對(duì)基于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代通信技術(shù)加以有效應(yīng)用[2]。

眾所周知,5G是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的起源,差異化場(chǎng)景下的5G切片網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)對(duì)泛在連接及電力系統(tǒng)全息感知的解決具有重要作用。針對(duì)毫秒級(jí)精準(zhǔn)負(fù)荷控制等業(yè)務(wù)而言,可考慮利用URLLC切片;針對(duì)存在高清視頻反饋需求的無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程巡檢等業(yè)務(wù),可利用eMBB增強(qiáng)移動(dòng)寬帶切片。

2.2 智能芯片

電力系統(tǒng)發(fā)展腳步逐漸加快,各種新型的用電、變換及監(jiān)測(cè)設(shè)備在電力系統(tǒng)中具有了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,此類(lèi)設(shè)備的運(yùn)行通常伴隨著海量的數(shù)據(jù)生成。現(xiàn)如今大多負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的設(shè)備依舊是以傳動(dòng)為核心的工業(yè)化采集設(shè)備,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性無(wú)法得到保證,終端設(shè)備智能化程度較低。通過(guò)應(yīng)用融合了智能芯片的微型智能終端及傳感設(shè)備可對(duì)上述問(wèn)題加以良好解決,此類(lèi)設(shè)備不僅存在外觀(guān)小巧、精度較高等特點(diǎn),也能夠開(kāi)展高質(zhì)量的設(shè)備數(shù)據(jù)采集及傳輸操作,同時(shí),經(jīng)由本地邊緣計(jì)算的方式,大幅度提升終端智能化程度,在相應(yīng)區(qū)域中開(kāi)展有效的自我控制,不用再如同以往所應(yīng)用設(shè)備一般只能依靠遙測(cè)遙信功能,可有效發(fā)揮遙控功能?,F(xiàn)如今的“寒武紀(jì)”及“Edge TPU”芯片等,均可以針對(duì)數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)信息開(kāi)展有效處理及邊緣計(jì)算操作,此類(lèi)芯片的產(chǎn)生和發(fā)展對(duì)推動(dòng)終端智能化及全息感知的實(shí)現(xiàn)進(jìn)程存在積極意義。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

在電力系統(tǒng)中數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)和一體化數(shù)據(jù)平臺(tái)加以連接以后,經(jīng)由針對(duì)數(shù)據(jù)信息開(kāi)展的深入挖掘及科學(xué)分析的方式,大幅度提升了電力信息的實(shí)際利用率及相關(guān)各種利用操作的有效性。上述提及的一體化數(shù)據(jù)平臺(tái)需要存在較為優(yōu)良的云端計(jì)算及大數(shù)據(jù)處理功能,并可以針對(duì)相應(yīng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)的各種故障類(lèi)問(wèn)題開(kāi)展有效的智能診斷操作?,F(xiàn)如今的移動(dòng)OneNET及“天工”物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)等的實(shí)踐應(yīng)用操作均處在不斷摸索和嘗試的過(guò)程中。

3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用前景

一些泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)如今在多個(gè)領(lǐng)域中具有較為廣泛的應(yīng)用,包括電網(wǎng)資產(chǎn)評(píng)估過(guò)程中的實(shí)物ID等,一些技術(shù)由于落地條件不夠成熟,依舊需要針對(duì)如何開(kāi)展有效的宣傳和推廣開(kāi)展進(jìn)一步研究。針對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)開(kāi)展有效的應(yīng)用及宣傳,對(duì)推動(dòng)智能化電力傳感器及芯片的研究開(kāi)發(fā)存在積極影響,同時(shí),有助于促使各環(huán)節(jié)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)創(chuàng)建工作的實(shí)效性更好的發(fā)揮出來(lái),最終達(dá)成實(shí)現(xiàn)對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)建存在的指導(dǎo)性意義的多項(xiàng)行業(yè)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定目的。

3.1.1 促進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性及安全性提升

現(xiàn)如今我國(guó)電網(wǎng)在具體開(kāi)展各環(huán)節(jié)運(yùn)行操作的過(guò)程中,調(diào)節(jié)能力較差、能源分布不均等問(wèn)題較為突出。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可經(jīng)由有效發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)效性的方式,對(duì)上述問(wèn)題加以合理解決,有效提升電力系統(tǒng)整體運(yùn)行穩(wěn)定性及安全性。具體而言,首先,基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),開(kāi)展功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)及風(fēng)能等的研究、開(kāi)發(fā)操作,創(chuàng)建起火電機(jī)組支撐的一體化能源調(diào)控體系。其次,應(yīng)用電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),創(chuàng)建IDMS,促使運(yùn)行管理及控制改良及智能巡檢等均可以在線(xiàn)完成。針對(duì)無(wú)法開(kāi)展線(xiàn)上操作的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)等,可積極利用在線(xiàn)監(jiān)督及電子身份認(rèn)證等方式,有助于提升人員利用率,促進(jìn)工作實(shí)效性提升[3]。

3.1.2 數(shù)據(jù)增值服務(wù)

此類(lèi)服務(wù)主要指對(duì)針對(duì)大量的數(shù)據(jù)開(kāi)展的合理應(yīng)用,針對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)展的數(shù)據(jù)增值服務(wù)具體包括如下幾種:

第一,數(shù)據(jù)租售??蒲袡C(jī)構(gòu)及金融行業(yè)等,對(duì)電力處理或原始數(shù)據(jù)等的需求通常較為旺盛?;诰W(wǎng)絡(luò)安全的前提下,泛在電力物聯(lián)網(wǎng)不用再以數(shù)據(jù)為行業(yè)壁壘,經(jīng)由數(shù)據(jù)租售的方式,便可以起到有效推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的目的,同時(shí),對(duì)此類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)優(yōu)化也存在積極影響。

第二,數(shù)據(jù)衍生業(yè)務(wù)。大數(shù)據(jù)時(shí)代背景,大量高質(zhì)量的數(shù)據(jù)在多個(gè)領(lǐng)域中都可發(fā)揮較高的實(shí)效性作用,此類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)基于自身海量的用戶(hù)數(shù)據(jù)及用戶(hù)基數(shù),在開(kāi)拓互聯(lián)網(wǎng)金融流量入口等操作實(shí)施的過(guò)程中可發(fā)揮較高實(shí)效性。

第三,推動(dòng)行業(yè)融合。在現(xiàn)如今的多數(shù)工商行業(yè)中,對(duì)電力大數(shù)據(jù)的應(yīng)用都較為廣泛。基于電力數(shù)據(jù)自身存在特征,熱氣及冷氣等行業(yè)在具體開(kāi)展各環(huán)節(jié)生產(chǎn)活動(dòng)改良及調(diào)整操作,設(shè)計(jì)科學(xué)化生產(chǎn)工序等操作的過(guò)程中,均可以通過(guò)對(duì)其加以有效應(yīng)用的方式實(shí)現(xiàn)相應(yīng)目的,同時(shí),有助于推動(dòng)和電力行業(yè)的協(xié)同合作進(jìn)程,為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 典型應(yīng)用

在具體開(kāi)展配電網(wǎng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程抄表等操作的過(guò)程中,物聯(lián)網(wǎng)都具有較為廣泛的應(yīng)用,效果也較為優(yōu)良。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展,智慧城市及智能交通等新型業(yè)務(wù)的開(kāi)拓和發(fā)展,對(duì)促進(jìn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展也起到了積極影響。下文將主要以智能家居系統(tǒng)為例,針對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用開(kāi)展具體分析。

人們生活品質(zhì)不斷提升,人們對(duì)居住條件的要求越來(lái)越高,對(duì)智能化的需求也日益旺盛,這也是智能家居環(huán)境中泛在電力物聯(lián)網(wǎng)得到廣泛應(yīng)用的主要原因?;诋?dāng)今時(shí)代背景下,智能家居系統(tǒng)中物聯(lián)網(wǎng)的主要職能為針對(duì)相應(yīng)居住環(huán)境具有的安全性高低開(kāi)展監(jiān)督及監(jiān)測(cè),包括監(jiān)測(cè)一些有害的煙霧和氣體等,同時(shí),也可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制家用電器等的方式,提升居民生活便捷性。同時(shí),隨著人們對(duì)家居環(huán)境提出要求的逐漸提高,個(gè)別學(xué)者在具體開(kāi)展家電設(shè)備改良調(diào)控操作時(shí),針對(duì)智能家居網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相關(guān)的各種安全性問(wèn)題開(kāi)展重點(diǎn)研究。同時(shí),提出了以混沌理論及預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備檢測(cè)算法,也稱(chēng)之為混沌算法,主要在分布式拒絕服務(wù)攻擊等的識(shí)別過(guò)程中發(fā)揮作用,主要目的為促使物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)處于安全性更高的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中[4]。

同時(shí),也有學(xué)者在文獻(xiàn)中提出了一種以同態(tài)價(jià)目為基礎(chǔ)的交替方向乘法器方法,主要經(jīng)由分布式手段開(kāi)展實(shí)際的家電調(diào)度優(yōu)化操作,可在有效保護(hù)用戶(hù)私密信息的同時(shí),完成家電設(shè)備的調(diào)度操作,此外,經(jīng)由大量的數(shù)據(jù)分析及仿真研究操作,對(duì)自身提出調(diào)度計(jì)劃加以證明,得出該調(diào)度計(jì)劃可在確保用戶(hù)隱私不泄露的前提下,大幅度減少電力成本。經(jīng)由智能家居環(huán)境數(shù)據(jù)處理及共享操作的有效開(kāi)展,電力用戶(hù)及電網(wǎng)間可開(kāi)展合理的互動(dòng)及溝通,基于相關(guān)文獻(xiàn)中指出的可實(shí)現(xiàn)智能家居環(huán)境數(shù)據(jù)大量獲取及創(chuàng)新分析操作的新型智能平臺(tái),主要依靠云系統(tǒng)及霧節(jié)點(diǎn)發(fā)揮實(shí)效性的方式,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng),同時(shí),對(duì)各種離線(xiàn)及在線(xiàn)數(shù)據(jù)的分析、處理等具備較高繁瑣性的問(wèn)題開(kāi)展合理解決。

隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展,智能家居系統(tǒng)勢(shì)必會(huì)更好的發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)實(shí)效性,促使一些普通的家用電力設(shè)備具備更為優(yōu)良的適應(yīng)及感知能力,推動(dòng)其智能化發(fā)展進(jìn)程,如此一來(lái),經(jīng)由實(shí)時(shí)獲取相關(guān)信息及科學(xué)設(shè)計(jì)各種用電措施的方式,便可以大幅度降低各種能源浪費(fèi)及電力成本增加等問(wèn)題,甚至可經(jīng)由調(diào)取和分析歷史數(shù)據(jù)的方式,針對(duì)用戶(hù)的各種用電行為開(kāi)展合理的指導(dǎo)及評(píng)價(jià),基于用戶(hù)現(xiàn)實(shí)需求,有針對(duì)性的設(shè)計(jì)出專(zhuān)屬用電服務(wù)等。上述操作對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)智能化要求相對(duì)較高,有必要針對(duì)如何進(jìn)一步縮小相關(guān)設(shè)備尺寸、提升無(wú)線(xiàn)連接質(zhì)量等開(kāi)展有效研究。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)由上述分析,可以得知,泛在電力物聯(lián)網(wǎng)主要是經(jīng)由各電力系統(tǒng)開(kāi)展的人物信息及設(shè)備信息交互的方式,維系能源消耗及生產(chǎn)的實(shí)時(shí)平衡,確保電網(wǎng)運(yùn)行的安全性及經(jīng)濟(jì)性,同時(shí),對(duì)提升電力市場(chǎng)開(kāi)放性,促使電網(wǎng)資產(chǎn)評(píng)估不斷趨于清晰化也存在積極影響,有效推動(dòng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展,對(duì)提升我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展實(shí)效性提升具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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