物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)綜述
物聯(lián)網(wǎng)的實質(zhì)是利用RFID(RadioFrequencyIdentification,射頻自動識別)、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù),通過計算機互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。物品能夠在無需人工干預的條件下,在網(wǎng)絡(luò)里彼此進行“交流”,通過開放性的計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息交換和共享,實現(xiàn)對物品的“透明”管理。
物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)被*為有3個層次,從下到上依次是感知層、傳送層和應(yīng)用層。其中射頻識別技術(shù)、傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)屬于感知層,主要解決信息的感知和采集,是物聯(lián)網(wǎng)的核心基礎(chǔ)設(shè)施。物聯(lián)網(wǎng)以互聯(lián)網(wǎng)為平臺,將射頻標簽、傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)等具有感知功能的的信息網(wǎng)絡(luò)整合起來,實現(xiàn)信息溝通。移動通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)及其它專網(wǎng)屬于傳輸層,主要將信息進行可靠傳輸。應(yīng)用支撐平臺和應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)屬于應(yīng)用層,主要支持信息協(xié)同、共享和互通。
?。?)感知層
物聯(lián)網(wǎng)的感知層主要完成信息的采集、轉(zhuǎn)換和收集。感知層包含兩個部分:傳感器(或控制器)、短距離傳輸網(wǎng)絡(luò)。
傳感器(或控制器)用來進行數(shù)據(jù)采集及實現(xiàn)控制,短距離傳輸網(wǎng)絡(luò)將傳感器收集的數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)或?qū)?yīng)用平臺控制指令發(fā)送到控制器。
感知層的關(guān)鍵技術(shù)主要為傳感器技術(shù)和短距離傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù),例如射頻標識(RFID)標簽與用來識別RFID信息的掃描儀、視頻采集的攝像頭和各種傳感器中的傳感與控制技術(shù)、短距離無線通信技術(shù)(包括由短距離傳輸技術(shù)組成的無線傳感網(wǎng)技術(shù))。
(2)傳送層
物聯(lián)網(wǎng)的傳送層主要完成信息傳遞和處理,傳送層包括兩個部分:接入單元、接入網(wǎng)絡(luò)。
接入單元是連接感知層的網(wǎng)橋,它匯聚從感知層獲得的數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)發(fā)送到接入網(wǎng)絡(luò)。接入網(wǎng)絡(luò)即現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò),包括移動通信網(wǎng)、網(wǎng)、有線寬帶網(wǎng)等。通過接入網(wǎng)絡(luò),人們將數(shù)據(jù)zui終傳入互聯(lián)網(wǎng)。
傳送層是基于現(xiàn)有通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)建立起來的層。傳送層的關(guān)鍵技術(shù)既包含了現(xiàn)有的通信技術(shù),如移動通信技術(shù)、有線寬帶技術(shù)、公共交換網(wǎng)(PSTN)技術(shù)、Wi-Fi通信技術(shù)等,也包含了終端技術(shù),如實現(xiàn)傳感網(wǎng)與通信網(wǎng)結(jié)合的網(wǎng)橋設(shè)備、為各種行業(yè)終端提供通信能力的通信模塊等。
?。?)應(yīng)用層
物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層主要完成數(shù)據(jù)的管理和數(shù)據(jù)的處理,并將這些數(shù)據(jù)與各行業(yè)應(yīng)用的結(jié)合。應(yīng)用層包括兩部分:物聯(lián)網(wǎng)中間件、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
物聯(lián)網(wǎng)中間件是一種獨立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序。中間件將許多可以公用的能力進行統(tǒng)一封裝,提供給豐富多樣的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。統(tǒng)一封裝的能力包括通信的管理能力、設(shè)備的控制能力、定位能力等。
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是用戶直接使用的各種應(yīng)用,種類非常多。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用包括家庭物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,如家電智能控制、家庭安防等,也包括很多企業(yè)和行業(yè)應(yīng)用。
物聯(lián)網(wǎng)在配電自動化中的應(yīng)用描述:
電網(wǎng)配電環(huán)節(jié)的智能化,重點在于提高電網(wǎng)的可觀測性和可制性,更迅速的反映故障,更可靠的電力供應(yīng)。實現(xiàn)可視化的現(xiàn)場作業(yè)管理、智能的設(shè)備管理、電力設(shè)施防護防盜預警和智能化的線路及設(shè)備巡視,傳感與量測是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。
配電自動化所覆蓋的站點,在市區(qū)范圍內(nèi)往往集中在人口、街道等密集區(qū),管線情況復雜,同時配電自動化作為后續(xù)建設(shè)內(nèi)容,在一些投運年份較長的配電終端站,存在電力管道堵塞、光纜敷設(shè)困難等情況;同時,對于一些重要區(qū)域的配電自動化端站,不便于進行大規(guī)模的光纜敷設(shè)等施工。在這種情況下,將主要采用中壓載波和無線通信技術(shù)實現(xiàn)信息的傳輸。
中壓載波通信、租用無線公眾網(wǎng)通信及無線寬帶等技術(shù)在安全性、經(jīng)濟性等方面存在著缺陷。而物聯(lián)網(wǎng)能較好地解決配電終端、配電主站之間的通信,可以通過把配電網(wǎng)的所有設(shè)備及部件連上物聯(lián)網(wǎng),輕松地完成配網(wǎng)通信任務(wù),同時能實現(xiàn)配網(wǎng)自動化“三遙”(遙信、遙測、遙控)信息,目前采用的GPRS、載波等通信技術(shù)由于帶寬不足僅能實現(xiàn)“兩遙”(遙信、遙測)信息。而且物聯(lián)網(wǎng)能較好地解決配電終端數(shù)量多、變動頻繁等問題。
ZigBee技術(shù)作為一種新興的短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),是一種很好的短距離通信方式。它有很多優(yōu)點,譬如低功耗、高可靠性,以及自組網(wǎng)功能等等,使它能在短距離通信方面有著很大的發(fā)展空間。
圖2為基于ZigBee配電管理系統(tǒng)系統(tǒng)框圖,整個系統(tǒng)由一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)終端和若干個ZigBee采集器組成。ZigBee網(wǎng)絡(luò)終端是整個ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)者(ZigBee中心節(jié)點),它是整個ZigBee網(wǎng)絡(luò)的發(fā)起者,它還負責與配
電管理中心的數(shù)據(jù)交互,主要采用以太網(wǎng)、GPRS或CDMA等遠距離通信方式。ZigBee采集器在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中起到采集數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)路由的作用。
1.在電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用
隨著電網(wǎng)運行智能化水平的提升,及電網(wǎng)設(shè)備及線路檢修開始從停電檢修提升到狀態(tài)檢修的需要,電力系統(tǒng)廣泛開展了在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè),而提高電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ),實時監(jiān)測電力系統(tǒng)中每個設(shè)備的狀態(tài),將為查找故障點、維護更換即將損壞的設(shè)備提供極大的便捷,為實現(xiàn)真正的設(shè)備狀態(tài)檢修提供科學依據(jù),為提高供電可靠率提供堅強的基礎(chǔ)。
在配電中電力一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測方面,單獨使用的監(jiān)測儀器、儀表或裝置已經(jīng)有很多。如:氧化鋅避雷器泄漏電流監(jiān)測裝置、GIS氣體泄漏報警裝置、局部放電檢測儀、聲電波局部放電檢測儀、超聲波局部放電檢測儀等都已經(jīng)開發(fā)成功并投入使用。這些儀器裝置,可以有效檢測開關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜、電纜分接箱中的母排、斷路器、電流互感器、套管、電纜頭等局部放電情況。這些儀器裝置若能結(jié)合無線傳感網(wǎng)技術(shù),可以很容易實現(xiàn)與其它設(shè)備或監(jiān)控中心的,從而實現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測,還可以避免大量電纜的鋪設(shè)。
2、在電力生產(chǎn)管理中的應(yīng)用
因電力生產(chǎn)的管理較為復雜,電力現(xiàn)場作業(yè)管理難度相當大,目前可以采用遠程安全視頻監(jiān)測的方式實現(xiàn)遠程安全稽查,但依然有時不可避免存在安全防護及監(jiān)視漏洞和盲區(qū)。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行身份識別、電子工作票管理、環(huán)境信息監(jiān)測、遠程監(jiān)控等,方便地實現(xiàn)了調(diào)度指揮中心與現(xiàn)場作業(yè)人員的實時互動。
在電力巡檢管理上,利用射頻識別(RFID)、定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)以及無線通信網(wǎng),對設(shè)備的運行環(huán)境及其運行狀態(tài)進行監(jiān)控,并根據(jù)識別標簽輔助設(shè)備定位,實現(xiàn)了人員的到崗監(jiān)督,從而監(jiān)督工作人員參照標準化和規(guī)范化的工作流程,進行輔助狀態(tài)檢修和標準化作業(yè)。
在電力設(shè)施保護上,隨著道路建設(shè)中的野蠻施工及偷盜等違法行為的發(fā)生,電力設(shè)施遭受破壞的事件也越來越多,尤其是配網(wǎng)設(shè)施,市區(qū)范圍一般均為地下管線,受破環(huán)的可能性越高??梢猿浞掷梦锫?lián)網(wǎng)技術(shù),在主要運行區(qū)域的管道內(nèi)地埋振動傳感器、壁掛振動傳感器、傾斜傳感器、距離傳感器、防拆螺栓等設(shè)備,并結(jié)合GPRS和3G公網(wǎng)技術(shù),實現(xiàn)對重要運行區(qū)域和桿塔等較好的實時監(jiān)測和防護。
結(jié)束語:
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能配電網(wǎng)絡(luò)中的推廣和應(yīng)用,為配電網(wǎng)絡(luò)的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸、電力設(shè)施防護提供了一種新的傳輸和實現(xiàn)模式,有利于配電網(wǎng)的智能化管理。
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