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【摘 要】众所周知，电已经成为人们的生活必须品，是生活品质提升的坚强保障，有人的地方就需要通电。泛在电力物联网建设，不仅仅服务于电力系统，更是为人们提供了一个泛在的信息服务平台。下面笔者就泛在电力物联网关键技术进行简要探讨。
【关键词】电力工程;物联网;关键技术;
一、泛在电力物联网的基本特征及建设目标
1.泛在电力物联网的基本特征
泛在电力物联网立足现有电网实体与通信技术，将不同能源系统物理互联、时空信息互联、商业互联相融合，具有全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新的特征。全息感知是指通过RFID、传感器等，动态获取“发–输–变–用”各个环节不同设备、不同用户的状态信息。泛在连接指通过电力专网或移动网络将电力系统中所有设备、用户的信息和数据全时空连接。开放共享指在统一平台上利用智能技术对数据进行共享和管理，提高数据质量，挖掘有效信息，实现数据上下贯通，全方位实时交互。融合创新即通过不同设备、用户，不同时空信息，对内实现全业务在线，电网安全稳定运行。对外建成智慧综合能源服务平台，开拓电力市场，促进电力改革。
2.泛在电力物联网的建设目标
发挥泛在物联网大数据的优势是其建设的主要目标。电力数据来源各异，包含控制、计量、监测等不同类型、不同时空尺度，实现海量数据统一分析及深度挖掘，是其首要建设目标。电力数据服务对象不同，打破数据壁垒，实现不同业务贯通是其第二阶段建设目标。最终将电力数据应用于各行各业，推广不同行业广泛参与的商业模式是其最终建设目标。可以预见，随着泛在电力物联网的实现，以机器学习和深度学习为代表的大数据及人工智能技术等数据知识挖掘技术将得到广泛应用与发展。
二、泛在电力物联网的关键技术
对泛在电力物联网的4层体系架构，包含四大要素，即终端海量电力数据的采集及终端智能化、电力数据的传递、电力数据的一体化分析和管理、电力信息的综合应用，所对应的关键技术为智能芯片、现代通信技术和物联网平台。
1.智能芯片
随着电力系统的不断发展，越来越多的计量、保护、变换、控制、监测、用电等设备接入电力系统，各种电力设备的运行产生了大量数据，目前多数现场数据采集设备仍然基于传动的工业采集装置，数据可靠性差，精度低，也使得终端设备的智能化程度低，而基于智能芯片的微型智能传感及智能终端可以充分解决这一问题，其具备高精度、低功耗、微型化、智能计算的特点，一方面可以完成设备信息的采集、提取及传递;另一方面通过本地边缘计算，实现终端智能化，完成本地自控，从而无需像传统设备一样只具备遥测摇信功能而不具备遥控功能。近年来，谷歌开发的Edge TPU 芯片、中科院开发的“寒武纪”芯片都具备海量数据处理与边缘计算的能力，这些智能芯片的出现将快速促进终端的全息感知与智能化。
2.5G与LPWA
海量电力数据的传递需要一体化的通信网络。电力系统地域分布广泛，往往涉及高山、森林、冰原等复杂环境，致使通信网络难以覆盖全部，现场数据难以传输。现在物联网有2类主流技术：一类是工业以太网和电力载波为主的有线网络技术，另一类是以5G和低功耗广域网（LPMA）为主的无线网络技术。泛在电力物联网中数据分布广，分散性强，部分不易供电，连接难，采集频次低，传统的有线网络通信技术难以适用，因此以无线网络为主的现代通信技术是实现泛在电力物联网网络通信的主要手段。5G被视为物联网发展的基础。基于不同场景的5G 切片网络通信技术被认为是解决电力系统全息感知、泛在连接的关键所在。对于智能分布式配电自动化、毫秒级精准负荷控制等控制类业务，可以选择具有超低时延的URLLC 切片;对于海量用电信息采集、智能汽车充电站，增强移动带宽切片;对于需要语音信息的调度电话、管理电话、应急通信等，可以选择具有高安全、高可靠、高接通率和高清通话质量保障的为Voice 语音切片。针对不同的应用场景，5G 切片网络技术可以选择不同的切片，在5G 网络通道上实现数据的传输，并接入同样的5G数据平台，必将成为实现泛在电力物联网通信的主要手段。
3.物联网平台
随着电力系统海量数据接入一体化数据平台，通过对大量数据的合理分析、深层挖掘，进而实现电力信息的有效利用。一体化数据平台应当具备大数据处理和云端计算，以及实现风光预测、电力系统故障诊断等的人工智能能力。目前百度的“天工”智能物联网平台，移动 One NET物联网平台，阿里link 物联网平台等一体化数据平台相继在生产实践中展开应用。移动 One NET与“Hi”电展开合作，协助其解决“设备状态检测”、“设备位置监管”、“设备信息管理”、“反向控制设备”等问题;阿里云于无锡鸿山打造首个物联网小镇，实现小镇交通、环境、水务、能源等多个城市管理项目的在线运营。对于实现泛在电力物联网数据一体化平台的搭建，必须结合“大数据云计算人工智能”的物联网平台。
三、泛在电力物联网的典型应用
1.泛在智能家居系统应用
在未来泛在电力物联网的环境下，智能家居系统将会进一步利用物联网赋予常用家庭用电设备良好的感知、决策和适应能力，提高它们的智能化程度，以便通过实时获取家庭负荷的信息及时制订合理的用电策略，最大限度地减少能源浪费、降低用户的用电成本，甚至可以通过分析历史数据对用户的用电行为提出评价和指导建议，或根据用户的需求提供量身定制的个性化用电套餐等服务。这些对泛在电力物联网的智能化程度提出了很高的要求，包括先进的物联网传感器技术、更好的无线连接、更小的设备尺寸、更便宜的价格、增强的计算能力和改进的控制决策系统等。
2.电动汽车智能车联网系统
电力运输已经成为全球汽车行业的重要组成部分，这为全球汽车行业提供了环境、經济和能源安全效益。世界各国政府都在大力支持汽车制造商开发更多的电动汽车，并鼓励市民购买电动汽车。基于电动汽车的发展，智能停车场也应运而生。智能停车场由执行 V2G 电力交易的插入式车辆，如插入式混合动力电动汽车组成。目前，单个智能停车场可以有数百辆车辆参与与电网的电力交易。智能停车场可以提供多种电网服务，包括负荷调峰、最大限度地利用可再生能源、最大限度地降低能源成本和减少排放等。与众多分布式智能停车场相关的主要挑战是电网的稳定性和网络安全，因此提出更为先进的控制保护策略和安全管理措施十分必要。
结束语
泛在电力物联网是以电力系统为核心，结合智能终端传感器、通信网、人工智能、云平台技术，构成的复杂多网流系统。泛在电力物联网通过电力系统设备信息交互、人物信息交互，实现能源生产与消耗的实时平衡，保障电网的经济安全运行;另一方面也可以促进电力市场的开放，实现供需交易的快速响应，以及清晰明了的电网资产评估。泛在物联技术与电力系统的结合，最终将会构建多方参与的能源生态体系。作为第三次能源革命的核心技术，泛在电力物联网是未来能源产业的发展方向。
参考文献：
[1]孙玉.我国物联网产业发展趋势[J].物联网学报，2017，1（3）.
[2]龚钢军，孙毅，蔡明明，等.面向智能电网的物联网架构与应用方案研究[J].电力系统保护与控制，2018（20）.
[3]张军永.输变电设备物联网的设备编码标识[J].电力系统自动化，2018，37（9）.
（作者单位：国网江西省电力有限公司南昌供电分公司）
【关键词】电力工程;物联网;关键技术;
一、泛在电力物联网的基本特征及建设目标
1.泛在电力物联网的基本特征
泛在电力物联网立足现有电网实体与通信技术，将不同能源系统物理互联、时空信息互联、商业互联相融合，具有全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新的特征。全息感知是指通过RFID、传感器等，动态获取“发–输–变–用”各个环节不同设备、不同用户的状态信息。泛在连接指通过电力专网或移动网络将电力系统中所有设备、用户的信息和数据全时空连接。开放共享指在统一平台上利用智能技术对数据进行共享和管理，提高数据质量，挖掘有效信息，实现数据上下贯通，全方位实时交互。融合创新即通过不同设备、用户，不同时空信息，对内实现全业务在线，电网安全稳定运行。对外建成智慧综合能源服务平台，开拓电力市场，促进电力改革。
2.泛在电力物联网的建设目标
发挥泛在物联网大数据的优势是其建设的主要目标。电力数据来源各异，包含控制、计量、监测等不同类型、不同时空尺度，实现海量数据统一分析及深度挖掘，是其首要建设目标。电力数据服务对象不同，打破数据壁垒，实现不同业务贯通是其第二阶段建设目标。最终将电力数据应用于各行各业，推广不同行业广泛参与的商业模式是其最终建设目标。可以预见，随着泛在电力物联网的实现，以机器学习和深度学习为代表的大数据及人工智能技术等数据知识挖掘技术将得到广泛应用与发展。
二、泛在电力物联网的关键技术
对泛在电力物联网的4层体系架构，包含四大要素，即终端海量电力数据的采集及终端智能化、电力数据的传递、电力数据的一体化分析和管理、电力信息的综合应用，所对应的关键技术为智能芯片、现代通信技术和物联网平台。
1.智能芯片
随着电力系统的不断发展，越来越多的计量、保护、变换、控制、监测、用电等设备接入电力系统，各种电力设备的运行产生了大量数据，目前多数现场数据采集设备仍然基于传动的工业采集装置，数据可靠性差，精度低，也使得终端设备的智能化程度低，而基于智能芯片的微型智能传感及智能终端可以充分解决这一问题，其具备高精度、低功耗、微型化、智能计算的特点，一方面可以完成设备信息的采集、提取及传递;另一方面通过本地边缘计算，实现终端智能化，完成本地自控，从而无需像传统设备一样只具备遥测摇信功能而不具备遥控功能。近年来，谷歌开发的Edge TPU 芯片、中科院开发的“寒武纪”芯片都具备海量数据处理与边缘计算的能力，这些智能芯片的出现将快速促进终端的全息感知与智能化。
2.5G与LPWA
海量电力数据的传递需要一体化的通信网络。电力系统地域分布广泛，往往涉及高山、森林、冰原等复杂环境，致使通信网络难以覆盖全部，现场数据难以传输。现在物联网有2类主流技术：一类是工业以太网和电力载波为主的有线网络技术，另一类是以5G和低功耗广域网（LPMA）为主的无线网络技术。泛在电力物联网中数据分布广，分散性强，部分不易供电，连接难，采集频次低，传统的有线网络通信技术难以适用，因此以无线网络为主的现代通信技术是实现泛在电力物联网网络通信的主要手段。5G被视为物联网发展的基础。基于不同场景的5G 切片网络通信技术被认为是解决电力系统全息感知、泛在连接的关键所在。对于智能分布式配电自动化、毫秒级精准负荷控制等控制类业务，可以选择具有超低时延的URLLC 切片;对于海量用电信息采集、智能汽车充电站，增强移动带宽切片;对于需要语音信息的调度电话、管理电话、应急通信等，可以选择具有高安全、高可靠、高接通率和高清通话质量保障的为Voice 语音切片。针对不同的应用场景，5G 切片网络技术可以选择不同的切片，在5G 网络通道上实现数据的传输，并接入同样的5G数据平台，必将成为实现泛在电力物联网通信的主要手段。
3.物联网平台
随着电力系统海量数据接入一体化数据平台，通过对大量数据的合理分析、深层挖掘，进而实现电力信息的有效利用。一体化数据平台应当具备大数据处理和云端计算，以及实现风光预测、电力系统故障诊断等的人工智能能力。目前百度的“天工”智能物联网平台，移动 One NET物联网平台，阿里link 物联网平台等一体化数据平台相继在生产实践中展开应用。移动 One NET与“Hi”电展开合作，协助其解决“设备状态检测”、“设备位置监管”、“设备信息管理”、“反向控制设备”等问题;阿里云于无锡鸿山打造首个物联网小镇，实现小镇交通、环境、水务、能源等多个城市管理项目的在线运营。对于实现泛在电力物联网数据一体化平台的搭建，必须结合“大数据云计算人工智能”的物联网平台。
三、泛在电力物联网的典型应用
1.泛在智能家居系统应用
在未来泛在电力物联网的环境下，智能家居系统将会进一步利用物联网赋予常用家庭用电设备良好的感知、决策和适应能力，提高它们的智能化程度，以便通过实时获取家庭负荷的信息及时制订合理的用电策略，最大限度地减少能源浪费、降低用户的用电成本，甚至可以通过分析历史数据对用户的用电行为提出评价和指导建议，或根据用户的需求提供量身定制的个性化用电套餐等服务。这些对泛在电力物联网的智能化程度提出了很高的要求，包括先进的物联网传感器技术、更好的无线连接、更小的设备尺寸、更便宜的价格、增强的计算能力和改进的控制决策系统等。
2.电动汽车智能车联网系统
电力运输已经成为全球汽车行业的重要组成部分，这为全球汽车行业提供了环境、經济和能源安全效益。世界各国政府都在大力支持汽车制造商开发更多的电动汽车，并鼓励市民购买电动汽车。基于电动汽车的发展，智能停车场也应运而生。智能停车场由执行 V2G 电力交易的插入式车辆，如插入式混合动力电动汽车组成。目前，单个智能停车场可以有数百辆车辆参与与电网的电力交易。智能停车场可以提供多种电网服务，包括负荷调峰、最大限度地利用可再生能源、最大限度地降低能源成本和减少排放等。与众多分布式智能停车场相关的主要挑战是电网的稳定性和网络安全，因此提出更为先进的控制保护策略和安全管理措施十分必要。
结束语
泛在电力物联网是以电力系统为核心，结合智能终端传感器、通信网、人工智能、云平台技术，构成的复杂多网流系统。泛在电力物联网通过电力系统设备信息交互、人物信息交互，实现能源生产与消耗的实时平衡，保障电网的经济安全运行;另一方面也可以促进电力市场的开放，实现供需交易的快速响应，以及清晰明了的电网资产评估。泛在物联技术与电力系统的结合，最终将会构建多方参与的能源生态体系。作为第三次能源革命的核心技术，泛在电力物联网是未来能源产业的发展方向。
参考文献：
[1]孙玉.我国物联网产业发展趋势[J].物联网学报，2017，1（3）.
[2]龚钢军，孙毅，蔡明明，等.面向智能电网的物联网架构与应用方案研究[J].电力系统保护与控制，2018（20）.
[3]张军永.输变电设备物联网的设备编码标识[J].电力系统自动化，2018，37（9）.
（作者单位：国网江西省电力有限公司南昌供电分公司）