焦惠
广东电网广州天河供电局 广东省 广州市510000
摘要：随着科技快速发展，人们日常的生活与工作逐渐趋于智能化、科技化、自动化。在此背景下，传统的依赖于人工抄表的机械式电能计量表已经无法满足社会发展需求，亟需一种智能化的高效率的电力计量体系。由此，智能电能表应运而生。从２０１０年起，我国已经开始全面推进智能电能表安装应用，截至２０１８年，共安装５．５４亿只智能电能表。智能电能表的出现打破了传统的人工抄表模式，智能电能表除具有传统电能计量表的统计电力数据的基本功能之外，还具有负荷控制、阶梯电价、大容量存储、事件记录、数据通信等功能。另外，在用户体验上，相对于传统的机械式电能表，智能电能表信息查询更加方便、购电方式更加多样化，用户体验得到了很大幅度的提升。
引言：现如今，我国进入物联网时代，物联网的出现以及泛在电力物联网的提出与建设也给智能电力表带来新的发展契机。物联网的快速发展要求智能电能表必须顺应时代的潮流，朝高速通信、防窃电、大容量存储等方面发展，这也将成为未来电力计量领域发展的一种必然趋势。因此，本文在此背景下，了解物联网技术在电力计量体系中应用的研究现状，并且分析当下社会对智能电力计量体系的需求，根据需求构建物联网关键技术支撑下的智能化电力计量体系。
关键词：物联网技术；构建智能；电力计量；体系
1需求分析
传统的计量体系在社会发展的进程中逐渐暴露出环境适应能力差、计量精确程度较低、建设与维护成本较高等问题。而现如今，在物联网时代下，电力部门对计量体系提出了新的需求：（１）构建统一标准：传统的计量体系由于多厂家的终端标准不统一，使得多厂家设备集成较难，导致效率低下。因此，在物联网技术支持下的智能电力计量体系应当统一终端标准；确保接口层遵循ＩＥＣ６１９６８规范；能够有效集成多系统，为电力公司提供统一的数据、统一的应用入口，进一步提升管理效率。（２）提高适用性与可扩展性：传统的电力计量体系主要针对大用户，对偏远地区以及环境恶劣地区适应性较差。因此，基于物联网技术的智能电力计量体系应当预留接口，实现灵活配置，能够兼容各种用电设备终端，应用于各种场景。（３）计量精确：传统计量体系周期较长且数据精确程度较低，因此，应当在提高自动化程度的同时提高精确程度，确保精确计量。（４）支持多种通信方式：随着通信技术的快速发展，以前的计量体系所搭载的通信方式已经无法满足实际需求，因此，基于物联网技术的智能电力计量体系应当适应时代发展，支持ＲＳ－４８５、４Ｇ、Ｗｉ－Ｆｉ、ＧＰＲＳ等多种通信方式，增加智能计量体系的适应性，确保传输效率。（５）降低成本：传统的计量体系由于智能化程度较低，不便于智能化集中化管理，导致人工成本以及设备维护成本较高。因此，物联网时代下对电力计量体系提出新的需求即降低成本，使设备监控智能化、网络化，提高设备附加价值，除了具备传统电能表基本计算电量的功能以外，还要具有及时发现居民电能表故障、防止窃电维护电力公司基本利益、指导用电客户节能用电等作用。
2设计方案
2.1关键技术
系统的成功建立离不开关键技术的支撑，本文所涉及的基于物联网技术的智能电力计量体系主要采用以下关键技术：（１）ＲＦＩＤ：ＲＦＩＤ技术即射频识别技术，该技术能够通过无接触的射频信号来识别目标并进行相应的数据交换操作。在智能电力体系中ＲＦＩＤ技术能够将传统的人工抄表转变为自动化采集、记录与管理模式，通过空间耦合，变换成电磁场波，能够在通信协议下实现近距离的无线信息的通信和传输。（２）ＬｏＲａ：ＬｏＲａ属于ＬＰＷＡＮ通信技术中的一种，是美国Ｓｅｍｔｅｃｈ公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案，目前已被广泛应用于各个领域，具有远距离、低功耗、多节点、低成本的特点，能够提供安全的数据传输和远距离的双向通信。在智能电力体系中采用ＬｏＲａ模块实现远程通信，利用ＬｏＲａ模块将接收到的ＬｏＲａ信号进行解调处理，转换为有线网络信号并传输至智能数据网关，网关收到信息后进一步通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络传输至控制中心。
2.2基本架构
众所周知，物联网技术由感知层、网络层、应用层所构成，因此将本文所设计的基于物联网技术的智能电力计量系统划分为三个层面，分别是智能计量感知层、智能计量网络传输层、智能计量应用服务层。基于需求分析，智能计量感知层主要由搭载ＲＦＩＤ传感器的智能电能表构成，ＲＦＩＤ技术能够精确地采集电能数据；智能计量网络传输层则主要采用ＬｏＲａ通信技术以及现在较为成熟的ＲＳ４８５总线技术，实现数据远程且高效传输；应用层则由手机端平台和ＰＣ端的控制中心所构成。整个架构的运行原理为，感知层由搭载ＲＦＩＤ的电能表实时采集用户的电能计量数据，并且将数据通过ＲＳ４８５、ＬｏＲａ模块等传输方式传输至采用嵌入式系统的智能数据网关（智能数据网关设计了多个接口，包括ＲＳ４８５接口以及ＬｏＲａ接口，以满足支持多种通信方式的需求）实现对所连接的电能表的数据采集、缓存、数据转换、协议转换等。紧接着，由智能网关将数据转换成ＴＣＰ／ＩＰ协议数据包，借助数据线传输至控制中心，控制中心记录储存数据且通过４Ｇ、Ｗｉ－Ｆｉ等传输方式连接应用软件，最终实现电力计量数据的显示与查询等功能。基本架构如图１所示。
.png)
3测试阶段
笔者对该智能电力计量体系的最终测试体现出该体系具有精确度高、能耗低的优点，具有很高的可行性。（１）精确度高。在测试阶段，笔者进行了相应的测试，并且对测试显示的结果进行统计，并且代入公式（１）中，公式（１）中ΔＡ表示其测量范围允许的最大绝对误差，Ｙ表示测量范围。通过计算得出该智能电力计量系统的精度为０．５级。由此可知，本文中基于物联网技术的智能电力计量系统计量准确，具有良好的可靠性。ＡＣＣ（精度等级）＝（ΔＡ／Ｘ）×１００％（１） （２）能耗低。我国电力网电能损耗管理规定指出，电力网电能损耗率是国家考核电力部门的重要指标，本文所提出的利用物联网技术构建的智能电力体系符合国家规定的条件，电能表合格率、校验率、故障率等都符合考核标准。
4结语
本文设计的智能电力计量体系通过采用物联网相关技术能够实现及时可靠、安全高效、远程的采集并传输电力计量数据，切实记录监控数据，有效防止窃电、漏电。另外，通过对该体系的实际测试可以证明其具有准确性高、传输速度快、能耗低等优点。现如今，随着物联网和通信技术的飞速发展，智能电力计量在用电过程中发挥着重要作用，应当加快智能电力计量方面技术的创新与利用。
参考文献
[1]高鑫,凌强,张力,王世杰,许舒翔.利用无线物联网技术实现智能电力计量[J].信息技术,2020,44(01):163-166.
[2]刘岩,徐俊杰,周宇,孟宇,杨永标.利用无线嵌入式物联网技术实现智能电力计量[J].重庆理工大学学报(自然科学),2019,33(11):162-167.
[3]梁裕琪.利用无线物联网技术实现智能电力计量[J].电工技术,2019(12):91-93.