【正文】 能用電服務(wù)；電動汽車及其充電站的管理；綠色數(shù)據(jù)中心與智能機房；能效監(jiān)測與管理和電力需求側(cè)管理等。 ? 智能電網(wǎng)中的變電環(huán)節(jié)有多種應(yīng)用和技術(shù)改進(jìn)的需求，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以更好地實現(xiàn)各種高級應(yīng)用，提高變電環(huán)節(jié)的智能化水平和可靠性程度。 智能電網(wǎng)應(yīng)用與市場預(yù)期 ? 發(fā)電的應(yīng)用主要包括：對大規(guī)模新能源，如風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、海洋能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉吹陌l(fā)電與并網(wǎng)的監(jiān)測，對電動汽車和儲能設(shè)備的運行狀態(tài)監(jiān)控。 ? 隨著中國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)節(jié)能減排政策的持續(xù)深化，電網(wǎng)與用戶的雙向互動化、供電可靠率與用電效率要求的逐步提高，電能在終端能源消費中的比重不斷增大，用戶用能模式發(fā)生著巨大轉(zhuǎn)變，大量分布式電源、微網(wǎng)、電動汽車充放電系統(tǒng)、大范圍應(yīng)用儲能設(shè)備接入電網(wǎng)。 ? 目前，中國的部分電網(wǎng)企業(yè)已在智能用電方面開展相關(guān)技術(shù)研究，并建立了集中抄表、智能用電等智能電網(wǎng)用戶側(cè)試點工程，主要包括利用智能表計、交互終端等，提供水電氣三表抄收、家庭安全防范、家電控制、用電監(jiān)測與管理等功能。同時，由于電網(wǎng)規(guī)劃、管理、分析、維護(hù)系統(tǒng)的高度集成，迫切需要一種更加信息化、智能化的輔助手段以進(jìn)一步提升巡檢工作的效率。 基于物聯(lián)網(wǎng)的配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)管理系統(tǒng)主要用于實現(xiàn)確認(rèn)對象狀態(tài)，匹配工作程序和記錄操作過程的功能，減少誤操作風(fēng)險和安全隱患，真正實現(xiàn)調(diào)度指揮中心與現(xiàn)場作業(yè)人員的實時互動。切實保障配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)安全高效是智能配電網(wǎng)建設(shè)一個急需解決的問題。 目前，中國配電網(wǎng)設(shè)備的檢修方式還普遍落后，有必要使用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)突破。科學(xué)、合理地安排檢修，降低檢修成本及工作量，保證系統(tǒng)的高可靠性，提高設(shè)備有效利用率，是國內(nèi)電力全行業(yè)所面臨的困難與挑戰(zhàn)。 電力設(shè)備的狀態(tài)檢修是工業(yè)化國家普遍推行的一種科學(xué)的設(shè)備檢修管理策略。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于變電站的數(shù)字化建設(shè)，可以提高環(huán)境監(jiān)控、設(shè)備資產(chǎn)管理、設(shè)備檢測、安全防護(hù)等應(yīng)用水平。 ? 智能化變電站的建設(shè)也需要全面推進(jìn)。以 110kV及以上電壓等級變壓器、斷路器設(shè)備為重點，設(shè)備檢修工作逐步過渡到以狀態(tài)檢修為主的管理模式。在變電環(huán)節(jié)中有許多應(yīng)用需求亟待得到滿足，需要結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)，提高電網(wǎng)變電環(huán)節(jié)各方面的技術(shù)水平。 ? 變電環(huán)節(jié)存在的問題主要有：設(shè)備裝備水平和健康水平仍不能滿足建設(shè)堅強電網(wǎng)的要求；變電站自動化技術(shù)尚不成熟；智能化變電站技術(shù)、運行和管理系統(tǒng)尚不完善；設(shè)備檢修方式較為落后；系統(tǒng)化的設(shè)備狀態(tài)評價工作剛剛起步。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加強這些高級應(yīng)用，可以進(jìn)一步提高輸電環(huán)節(jié)的智能化水平和可靠性程度。 ? 輸電線路狀態(tài)檢測是輸電環(huán)節(jié)的重要應(yīng)用，主要包括雷電定位和預(yù)警、輸電線路氣象環(huán)境監(jiān)測與預(yù)警、輸電線路覆冰監(jiān)測與預(yù)警、輸電線路在線增容、導(dǎo)地線微風(fēng)振動監(jiān)測、導(dǎo)線溫度與弧垂監(jiān)測、輸電線路風(fēng)偏在線監(jiān)測與預(yù)警、輸電線路圖像與視頻監(jiān)控、輸電線路運行故障定位及性質(zhì)判斷、絕緣子污穢監(jiān)測與預(yù)警、桿塔傾斜在線監(jiān)測與預(yù)警等方面。 ? 電網(wǎng)技術(shù)改造工作將持續(xù)開展，改造范圍包括線路、桿塔和電容器等重要一次設(shè)備，保護(hù)、安穩(wěn)和通信等二次設(shè)備，以及營銷和信息系統(tǒng)等。 ? 因此，在輸電可靠性、設(shè)備檢修模式以及設(shè)備狀態(tài)自動診斷技術(shù)上，和國際水平相比還存在一定的差距。應(yīng)用服務(wù)層也可以按照形態(tài)直觀地劃分為兩個子層，一個是應(yīng)用程序?qū)?，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；另一個是終端設(shè)備層，提供人機界面。 (3)應(yīng)用服務(wù)層 ? 應(yīng)用服務(wù)層主要采用數(shù)據(jù)挖掘、智能計算、模式識別以及云計算等技術(shù)，協(xié)同各系統(tǒng)共同運作，實現(xiàn)電網(wǎng)海量信息的綜合分析和處理，實現(xiàn)智能化的決策、控制和服務(wù)，從而提升電網(wǎng)各個應(yīng)用環(huán)節(jié)的智能化水平。感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)包括傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲、查詢、分析以及基于感知數(shù)據(jù)決策和行為的理論和技術(shù)。這些數(shù)據(jù)可以通過電力專網(wǎng)、電信運營通信網(wǎng)、國際互聯(lián)網(wǎng)、小型局域網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)傳輸，實現(xiàn)有線與無線的結(jié)合、寬帶與窄帶的結(jié)合、感知網(wǎng)與通信網(wǎng)的結(jié)合。 ? 目前，感知互動層的無線傳感網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)眾多，但電力物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范較少，一方面是由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用剛起步，尚處于探索階段；另一方面，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在強電磁環(huán)境下應(yīng)用的可行性以及對電力設(shè)備的潛在影響需進(jìn)行嚴(yán)格論證和驗證。感知互動層可進(jìn)一步劃分為兩個子層，首先是通過傳感器、智能視頻識別等設(shè)備采集數(shù)據(jù)，然后通過 RFID、工業(yè)現(xiàn)場總線、微功率無線、紅外等短距離傳輸技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)。 智能電網(wǎng)系統(tǒng)與技術(shù)需求 (1)感知互動層 (2)網(wǎng)絡(luò)傳輸層 (3)應(yīng)用服務(wù)層 (1)感知互動層 ? 感知互動層主要通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)、 RFID、全球定位系統(tǒng)等信息傳感終端，實現(xiàn)對智能電網(wǎng)各應(yīng)用環(huán)節(jié)相關(guān)信息的采集，包括傳感器等數(shù)據(jù)采集設(shè)備以及數(shù)據(jù)接入到網(wǎng)關(guān)之前的傳感器網(wǎng)絡(luò)，例如 RFID標(biāo)簽和用來識別 RFID信息的掃描儀、視頻采集的攝像頭、各種傳感器以及由短距離傳輸技術(shù)組成的無線傳感網(wǎng)。 ? 安全可靠性方面，更好地對人為或自然發(fā)生的擾動做出辨識與反應(yīng)。 智能電網(wǎng)概述 隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益增大，電網(wǎng)的運行與控制的復(fù)雜程度越來越高，對實現(xiàn)電能安全傳輸和可靠供應(yīng)提出了更大的挑戰(zhàn)，這要求我們從經(jīng)濟(jì)高效以及安全可靠性方面都要進(jìn)行考慮。 智能電網(wǎng)能容忍對電網(wǎng)多個部分的同時攻擊，以及可能出現(xiàn)的多方面、交聯(lián)、較長時間的攻擊。那么，物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用包括什么，將給人們的生產(chǎn)、生活帶來怎樣的影響？本章將一一呈現(xiàn)。第 3章 物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用 隨著 2023年初美國在 IBM公司的倡議下，將物聯(lián)網(wǎng)正式 引入美國國家戰(zhàn)略，在全球掀起了一陣陣物聯(lián)網(wǎng)熱浪。歐盟、日本、韓國、中國等紛紛跟進(jìn)，將物聯(lián)網(wǎng)作為各自信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的國家級戰(zhàn)略，物聯(lián)網(wǎng)也有望成為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。 第 3章 物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用 智能電網(wǎng) 智能交通 智慧物流 精細(xì)農(nóng)業(yè) 公共安全 智慧醫(yī)療 智能環(huán)保 智能家居 本章小結(jié) 智能電網(wǎng) 智能電網(wǎng)概述 智能電網(wǎng)系統(tǒng)與技術(shù)需求 智能電網(wǎng)應(yīng)用與市場預(yù)期 智能電網(wǎng)概述 智能電網(wǎng)的一個重要內(nèi)容就是大力支持可再生能源的接入，這與中國整個電力能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整目標(biāo)相一致，可以加快風(fēng)電、光伏發(fā)電等綠色能源發(fā)電及其并網(wǎng)技術(shù)研究，規(guī)范新能源的并網(wǎng)接入和運行，實現(xiàn)新能源和電網(wǎng)的和諧發(fā)展。電網(wǎng)的安全協(xié)議包括阻止、預(yù)防、檢測、響應(yīng)等，將電網(wǎng)和經(jīng)濟(jì)的影響最小化。 ? 經(jīng)濟(jì)方面，優(yōu)化資源配置，提高設(shè)備傳輸容量和利用率；在不同區(qū)域間進(jìn)行及時調(diào)度，平衡電力供應(yīng)缺口；支持電力市場競爭的要求，實行動態(tài)的浮動電價制度，實現(xiàn)整個電力系統(tǒng)優(yōu)化運行。在自然災(zāi)害、外力破壞和計算機攻擊等不同情況下，保證人身、設(shè)備和電網(wǎng)的安全。 ? 電力物聯(lián)網(wǎng)感知互動層以傳感網(wǎng)和通信網(wǎng)的結(jié)合為切入點，通過異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)協(xié)同工作以形成可管理的感知網(wǎng)。感知互動層是電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和應(yīng)用的基礎(chǔ)， RFID技術(shù)、感知和控制技術(shù)、短距離無線通信技術(shù)是感知互動層涉及的主要技術(shù)，其中又包括芯片、通信協(xié)議、 RFID材料、智能節(jié)點等細(xì)分領(lǐng)域。 (2)網(wǎng)絡(luò)傳輸層 ? 網(wǎng)絡(luò)傳輸層以電力光纖網(wǎng)、電力無線專用網(wǎng)為主，輔以電力線載波通信網(wǎng)、無線通信公網(wǎng)，實現(xiàn)感知互動層各類電力系統(tǒng)信息的廣域或局部范圍內(nèi)的信息傳輸。 ? 網(wǎng)絡(luò)傳輸層中的感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)是實現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。云計算平臺作為海量感知數(shù)據(jù)的存儲、分析平臺，將是物聯(lián)網(wǎng)傳輸層的重要組成部分，也是應(yīng)用服務(wù)層眾多應(yīng)用的基礎(chǔ)。 ? 應(yīng)用服務(wù)層解決的是信息處理和人機界面的問題，由網(wǎng)絡(luò)傳輸層傳輸而來的數(shù)據(jù)在這一層里進(jìn)入各類信息系統(tǒng)進(jìn)行處理。 圖 31 電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用服務(wù)架構(gòu) ? 輸電環(huán)節(jié)是智能電網(wǎng)中一個極為重要的環(huán)節(jié)，雖然已經(jīng)開展大量研究和示范工作，但依然存在許多問題，主要有：電網(wǎng)結(jié)構(gòu)仍然薄弱，設(shè)備裝備水平和健康水平仍不能滿足建設(shè)堅強電網(wǎng)的要求；設(shè)備檢修方式較為落后；系統(tǒng)化的設(shè)備狀態(tài)評價工作剛剛起步。在智能電網(wǎng)的輸電環(huán)節(jié)中有許多應(yīng)用需求亟待得到滿足，需要結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)，提高智能電網(wǎng)中輸電環(huán)節(jié)各方面的技術(shù)水平?？梢越Y(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提高一次設(shè)備的感知能力，并很好地結(jié)合二次設(shè)備，實現(xiàn)聯(lián)合處理、數(shù)據(jù)傳輸、綜合判斷等功能，提高電網(wǎng)的技術(shù)水平和智能化程度。 ? 這些方面都需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持，包括傳感器技術(shù)、分析技術(shù)和通信技術(shù)等。 ? 變電環(huán)節(jié)也是智能電網(wǎng)中一個十分重要的環(huán)節(jié)，目前已經(jīng)開展了許多相關(guān)的工作，包括全面規(guī)范開展設(shè)備狀態(tài)檢修，全面開展資產(chǎn)全壽命管理工作研究，全面開展變電站綜合自動化建設(shè)。 ? 中國電網(wǎng)變電環(huán)節(jié)的自動化和數(shù)字化水平、設(shè)備檢修模式以及設(shè)備狀態(tài)自動診斷技術(shù)和國際水平相比還存在一定的差距。 ? 設(shè)備狀態(tài)檢修工作正在全面推進(jìn)。需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將重要設(shè)備的狀態(tài)通過傳感器感知到管理中心，實現(xiàn)對重要設(shè)備狀態(tài)的實時監(jiān)測和預(yù)警，提前做好設(shè)備更換、檢修、故障預(yù)判等工作。近年來，隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷進(jìn)步和IEC6 1850標(biāo)準(zhǔn)在國內(nèi)的推廣應(yīng)用，變電站綜合自動化的程度也越來越高。 配電自動化系統(tǒng)，又稱配電管理系統(tǒng)，通過對配電的集中監(jiān)測、優(yōu)化運行控制與管理，達(dá)到高可靠性、高質(zhì)量供電，降低損耗和提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的目標(biāo)。長期以來，中國電力設(shè)備大多采用傳統(tǒng)的計劃檢修模式，耗費巨大，工效不佳。 物聯(lián)網(wǎng)在配電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、預(yù)警與檢修方面的應(yīng)用主要包括：對配電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備的環(huán)境狀態(tài)信息、機械狀態(tài)信息、運行狀態(tài)信息的感知與監(jiān)測；配電網(wǎng)設(shè)備安全防護(hù)預(yù)警；對配電網(wǎng)設(shè)備故障的診斷評估和配電網(wǎng)設(shè)備定位檢修等方面。 由于中國配電網(wǎng)的復(fù)雜性和薄弱性，配電網(wǎng)作業(yè)監(jiān)管難度很大，常出現(xiàn)誤操作和安全隱患。 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在配電網(wǎng)現(xiàn)場作業(yè)監(jiān)管方面的應(yīng)用主要包括：身份識別、電子標(biāo)簽與電子工作票、環(huán)境信息監(jiān)測、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。 隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴大，輸、變、配、用電設(shè)備數(shù)量及異動量迅速增多且運行情況更加復(fù)雜，對巡檢工作提出了更多更高的要求，而目前的巡檢工作主要還是依靠人力或離線電子設(shè)備進(jìn)行巡視，面對更艱巨的巡檢任務(wù)，針對巡檢人員的監(jiān)督機制成為生產(chǎn)管理的薄弱環(huán)節(jié)，需要更加完善的技術(shù)手段監(jiān)督巡檢人員確實到達(dá)巡檢現(xiàn)場并按預(yù)定路線進(jìn)行巡檢。 ? 智能用電環(huán)節(jié)作為智能電網(wǎng)直接面向社會、面向客戶的重要環(huán)節(jié)，是社會各界感知和體驗智能電網(wǎng)建設(shè)成果的重要載體。 ? 但是目前用電環(huán)節(jié)還存在許多不足，主要有：低壓用戶用電信息采集建設(shè)較為滯后，覆蓋率和通信可靠性都不理想；用戶與電網(wǎng)靈活互動應(yīng)用有限；分布式電源并網(wǎng)研究與實踐經(jīng)驗較匱乏；用戶能效監(jiān)測管理還未得到真正應(yīng)用。這些不足將成為制約中國智能電網(wǎng)用電環(huán)節(jié)的瓶頸，因此，迫切需要研究與之相適應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵支撐技術(shù)，以適應(yīng)不斷擴大的用電需求與不斷轉(zhuǎn)變的用電模式。 ? 智能巡檢的應(yīng)用主要包括：巡檢人員的定位、設(shè)備運行環(huán)境和狀態(tài)信息的感知、輔助狀態(tài)檢修和標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)等。物聯(lián)網(wǎng)也將在變電環(huán)節(jié)中實現(xiàn)具有較大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。 ? 面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)以實際需求為牽引，憑借技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)勢，在智能電網(wǎng)發(fā)、輸、配、變、用等環(huán)節(jié)推動廣泛應(yīng)用。預(yù)計到 2023年，全國將有 5～ 10個面向智能電網(wǎng)應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的智能城市，產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到 2023億元，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模達(dá)到萬億級。它在交通運輸方面的應(yīng)用備受關(guān)注，為智能化的交通運輸系統(tǒng)建設(shè)提供了一種更加系統(tǒng)化的解決方案。 ? 物聯(lián)網(wǎng)在傳統(tǒng)的智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，使其智能化水平有質(zhì)的飛躍，通過感知車輛運行狀態(tài)、交通基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)、出行者行為等，在更高層次上滿足人們交通出行的安全、暢通和環(huán)保需求，滿足運輸智能化、自動化的需求和車輛智能化、安全性和節(jié)能減排的需求。智能交通系統(tǒng)作為現(xiàn)代交通運輸發(fā)展的趨勢，在城市交通發(fā)展中正扮演著越來越重要的角色。通過智能交通控制，平均車速的提高帶來了燃料消耗量和排出廢氣量的減少，汽車油耗也可由此降低 15%。同時，交通順暢將大幅度減少車輛在道路上的停滯時間，使得汽車尾氣的排放大大減少，從而改善了空氣質(zhì)量 智能交通系統(tǒng)與技術(shù)需求 (1)磁頻感知技術(shù) (2)波頻感知技術(shù) (3)視頻采集技術(shù) (4)位置感知技術(shù) (1)磁頻感知技術(shù) ? 基于電磁感應(yīng)原理，主要有環(huán)形線圈傳感器和磁力傳感器等。當(dāng)車輛通過檢測區(qū)域時，在電磁感應(yīng)的作用下，交通傳感器內(nèi)的電流會跳躍式上升，當(dāng)該電流超過指定的閾值時會觸發(fā)記錄儀。 (2)波頻感知技術(shù) ? 該技術(shù)分為主動式和被動式兩種，前者通過檢測器向檢測區(qū)域發(fā)射具有一定波長的能量波束，當(dāng)車輛通過檢測區(qū)域時，該波束經(jīng)車輛反射后被檢測器接收，然后經(jīng)過處理分析獲得所需的交通參數(shù)，該技術(shù)的主要設(shè)備有微波雷達(dá)、超聲波檢測器、主動式紅外檢測器等；后者則直接接收通過檢測區(qū)域的車輛發(fā)射的具有一定波長的能量波束，并分析所需的交通參數(shù)，包括被動紅外線檢測器、被動聲學(xué)檢測器等。視頻檢測系統(tǒng)將視頻采集設(shè)備采集到的連續(xù)模擬圖像轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字圖像后，經(jīng)軟件分析處理得到車牌號碼、車型等信息，進(jìn)而計算出交通流量、車速、車頭時距、占有率等交通參數(shù)。視頻檢測器能采集的交通參數(shù)最多，采集的圖像可重復(fù)使用，能為事故管理提供可視圖像。 ? 智能交通中的位置感知技術(shù)目前主要分為兩類，一類是基于衛(wèi)星通信定位，如美國的全球定位系統(tǒng)（ Global Positioning System， GP