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:物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)綜述
2005年，由國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)正式提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念。其定義被描述為：是物與物之間連接而形成的互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)質(zhì)是利用 RFID(Radio Frequency Identification，射頻自動(dòng)識(shí)別)、無(wú)線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。物品能夠在無(wú)需人工干預(yù)的條件下，在網(wǎng)絡(luò)里彼此進(jìn)行“交流”，通過(guò)開(kāi)放性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的“透明”管理。
物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)被公認(rèn)為有3個(gè)層次，從下到上依次是感知層、傳送層和應(yīng)用層，如圖 1 所示。其中射頻識(shí)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(tái)，將射頻標(biāo)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(lái)，實(shí)現(xiàn)信息溝通。移動(dòng)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(jìn)行可靠傳輸。應(yīng)用支撐平臺(tái)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。
 
物聯(lián)網(wǎng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)非常多，從傳感器技術(shù)到通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從嵌入式微處理節(jié)點(diǎn)到計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，包含了自動(dòng)控制、通信、計(jì)算機(jī)等不同領(lǐng)域，是跨學(xué)科的綜合應(yīng)用。
(1)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(gè)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(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及實(shí)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(tái)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(biāo)識(shí) (RFID) 標(biāo) 簽 與 用 來(lái) 識(shí) 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(wú)線通信技術(shù)(包括由短距離傳輸技術(shù)組成的無(wú)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(gè)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(dòng)通信網(wǎng)、有線電話網(wǎng)、有線寬帶網(wǎng)等。通過(guò)接入網(wǎng)絡(luò)，人們將數(shù)據(jù)最終傳入互聯(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(lái)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(dòng)通信技術(shù)、有線寬帶技術(shù)、公共交換電話網(wǎng)(PSTN)技術(shù)、Wi-Fi 通信技術(shù)等，也包含了終端技術(shù)，如實(shí)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。
(3)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(dú)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(jìn)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(dòng)化中的應(yīng)用描述：
電網(wǎng)配電環(huán)節(jié)的智能化，重點(diǎn)在于提高電網(wǎng)的可觀測(cè)性和可制性，更迅速的反映故障，更可靠的電力供應(yīng)。實(shí)現(xiàn)可視化的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理、智能的設(shè)備管理、電力設(shè)施防護(hù)防盜預(yù)警和智能化的線路及設(shè)備巡視，傳感與量測(cè)是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。
配電自動(dòng)化所覆蓋的站點(diǎn)，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(fù)雜，同時(shí)配電自動(dòng)化作為后續(xù)建設(shè)內(nèi)容，在一些投運(yùn)年份較長(zhǎng)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(shí)，對(duì)于一些重要區(qū)域的配電自動(dòng)化端站，不便于進(jìn)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(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。
中壓載波通信、租用無(wú)線公眾網(wǎng)通信及無(wú)線寬帶等技術(shù)在安全性、經(jīng)濟(jì)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(guò)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(shí)能實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化“三遙”(遙信、遙測(cè)、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(shí)現(xiàn)“兩遙”(遙信、遙測(cè))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(dòng)頻繁等問(wèn)題。
ZigBee技術(shù)作為一種新興的短距離、低速率無(wú)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(diǎn)，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：基于ZigBee配電管理系統(tǒng)系統(tǒng)框圖
圖2為基于ZigBee配電管理系統(tǒng)系統(tǒng)框圖，整個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)終端和若干個(gè)ZigBee采集器組成。ZigBee網(wǎng)絡(luò)終端是整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)者(ZigBee中心節(jié)點(diǎn))，它是整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的發(fā)起者，它還負(fù)責(zé)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(yuǎn)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(cè)中的應(yīng)用。
隨著電網(wǎng)運(yùn)行智能化水平的提升，及電網(wǎng)設(shè)備及線路檢修開(kāi)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(kāi)展了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)，而提高電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)中每個(gè)設(shè)備的狀態(tài)，將為查找故障點(diǎn)、維護(hù)更換即將損壞的設(shè)備提供極大的便捷，為實(shí)現(xiàn)真正的設(shè)備狀態(tài)檢修提供科學(xué)依據(jù)，為提高供電可靠率提供堅(jiān)強(qiáng)的基礎(chǔ)。
在配電中電力一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)方面，單獨(dú)使用的監(jiān)測(cè)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(cè)裝置、GIS氣體泄漏報(bào)警裝置、局部放電檢測(cè)儀、聲電波局部放電檢測(cè)儀、超聲波局部放電檢測(cè)儀等都已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功并投入使用。這些儀器裝置，可以有效檢測(cè)開(kāi)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(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)，可以很容易實(shí)現(xiàn)與其它設(shè)備或監(jiān)控中心的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，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(fù)雜，電力現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理難度相當(dāng)大，目前可以采用遠(yuǎn)程安全視頻監(jiān)測(cè)的方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程安全稽查，但依然有時(shí)不可避免存在安全防護(hù)及監(jiān)視漏洞和盲區(qū)。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行身份識(shí)別、電子工作票管理、環(huán)境信息監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等，方便地實(shí)現(xiàn)了調(diào)度指揮中心與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的實(shí)時(shí)互動(dòng)。
在電力巡檢管理上，利用射頻識(shí)別(RFID)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)以及無(wú)線通信網(wǎng)，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境及其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)識(shí)別標(biāo)簽輔助設(shè)備定位，實(shí)現(xiàn)了人員的到崗監(jiān)督，從而監(jiān)督工作人員參照標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的工作流程，進(jìn)行輔助狀態(tài)檢修和標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。
在電力設(shè)施保護(hù)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(lái)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�用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在主要運(yùn)行區(qū)域的管道內(nèi)地埋振動(dòng)傳感器、壁掛振動(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)重要運(yùn)行區(qū)域和桿塔等較好的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和防護(hù)。
結(jié)束語(yǔ)：
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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸、電力設(shè)施防護(hù)提供了一種新的傳輸和實(shí)現(xiàn)模式，有利于配電網(wǎng)的智能化管理。