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基于物联网技术的电力系统通信设计邹家安

发表时间：2020/12/29 来源：《基层建设》2020年第24期作者：邹家安

[导读] 摘要：物联网是指将物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接，从而实现智能化管理。

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        摘要：物联网是指将物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接，从而实现智能化管理。物联网在信息传送效率、生产效率等方面产生了有效的提升。文章就新兴的物联网技术及对其在电力系统通信中的应用展开分析。首先介绍了物联网的组成架构从RFID、传感器网络与检测、智能等关键技术进行分析论述。并结合电力系统通信的特点分析了物联网在电力系统应急通信、配网通信、智能电网的应用为下一代信息技术发展建立了信息流通道。
        关键词：物联网技术、电力系统、通信设计
        物联网Internet of Things的定义是指所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来实现智能化识别和管理。在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在其上进行，包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。
        一．基于物联网技术的通信网络总体架构
        1.总体架构。采用物联网标准三层架构来实现通信网络系统，也就是传送层、感知层以及应用层。其中，感知层使用以收集通信网络各末端的信息，并通过传送层来传输信息，而最后的应用层能够对于信息进行显示和处理。
        2.感知层。这一层的功能主要是基于传统网络来拓展通信对象的覆盖范围，基于来源的人与人之间的通信，扩展为人与万物之间的通信。而感知层还具备感知数据和数据采集的能力，可以感知物理世界中所发生的事件，并且还可以获得发生事件所产生的数据。因此，感知层在整个物联网中，属于核心层次。
        3.应用层。在物联网发展的过程中，应用层是为了能够使物联网和行业技术之间实现深度融合。而应用层可以对于传输和感知得到的数据进行分析、处理，以此来做出正确决策，并采取控制。应用层在当前主要应用于家居、电力以及交通等众多行业，实现各个方面的智能化。
        4.网络层。以现有的网络构建网络层，承担着数据传输、汇聚以及信息的处理。物联网的网络层是将传感器网络技术、移动通信技术以及互联网技术相融合。
        二．物联网的核心技术
        物联网在最开始是应用户货物和商品的管理方面，主要是以网络技术微观金技术，后来随着技术的发展和进步，逐步的实现了对物的控制。物联网必须要具备一定程度的智能化，可以通过感知周边环境的变化。而材料技术的发展使得物联网的功能属性被拓宽，从而可以实现对微观物体的精确控制，不再像以往一样仅能操作宏观物体。基于物联网的发展情况，可以通过利用融合技术来抵消传统网络异构对于物联网应用产生的影响。物联网的核心技术包括：网络融合技术、标识事物的RFID技术、微缩事物的纳米技术以及传感器与探测技术。
        1.传感器和检测技术
        该技术能够使物联网拥有感知能力，属于一项核心技术，而感知能力主要是用于感知环境、自身状态等。物联网在进行分析、处理以及传输等过程中，传感器和检测技术可以使网络系统获得最原始化的信息数据。而传统传感器在当前正在向着小型化、网络化、信息化、智能化逐渐的发展，嵌入式web网络传感器逐渐的取代了传统传感器和智能传感器。
        2.标识事物的RFID技术
        这一技术无需人工干预能够自动识别目标对象，能够在复杂的环境下应用，并且还能够自动获取相关数据。RFID射频识别主要是由便签、天线以及阅读器等组件组成，而且这些组件可以对于物体进行跟踪、检测以及控制。而电子编码芯片与耦合元件的标签是由阅读器射频信号形成磁场，在标签进入磁场之后，可以感应电流，在以这一环节中，既可以得到能量，同时还可以发送芯片中的信息。阅读器利用射频磁场能够对标签信息年实现读取。另外，天线是应用于标签和阅读器之间对于射频信号进行传输。
        3.网络融合技术
        网络融合技术最早应用于数据网、互联网等的业务层面上。但是随着当前网络技术的发展，网络的标准在不断完善和更新，网络复杂性的程度不断上升，对于跨网络业务的发展造成了严重的阻碍。而基于网络层面上，网络融合技术可以融合各种异构网络，并且还可以将因为标准不同而产生的数字鸿沟消除，从而使异构网络实现无缝切换的目的
        三．物联网主要功能分析
        电力系统中的通信网络功能主要具备故障管理、安全管理、性能管理以及配置管理等。其中，配置管理又可以分为通信网络规划、业务参数设置、网络基本配置、设备参数配置等。其中，故障管理包括阈值价值设定、故障统计分析、维护以及缺陷故障与报警信息的查询等；性能管理则主要包括绩效统计分析、设备性能监控以及绩效查询业务监控等；安全管理有数据库管理、日志管理、值班管理以及用户管理等。在电力系统的通信网络中，通过利用物联网技术，可以为参数配置、故障告警以及性能监视等提供有效的保护。
        1.通信设备的状态监控
        之所以对于设备的运行状态进行监控，其主要的目的是为了查看设备是否存在运行故障和设备的运行状态是否正常。而监视数据则是源于传感设备，利用监控通信设备的状态数据，可以掌握通信设施的运行情况。另外，基于传感装置所检测得到的数据对于设备的运行状态进行评估，并判断设备是否存在故障，以便及时排除故障，或及时进行更换和调整。
        2.通信设备的智能标识
        通信设备中的动态信息主要指的是通过射频识别技术扫描，然后再电子标签中将得到的信息储存在其中。而通信设备中的静态信息则包括设备的相关信息，如尺寸、重量、型号以及大小等。在设备出厂后，在电子标签中都会储存这些信息。因此，可以说电子标签的存在是通信设备的标识，能够将设备的静态信息和动态信息全部储存在电子标签中，为信息交换工作提供便利。
        四．基于物联网技术的通信系统技术
        电力系统的通信在技术层面上，主要是采用B/S架构，而其可以分为客户端/浏览器以及前置端/服务器端，通过采用不同的技术来实现架构中不同的功能。整体技术架构图如图1所示。

        图1 技术架构示意图
        服务端：主要用于电力系统通信网络末端来进行信息的收集工作，之后对信息进行分类，而根据信息的类型将其转发到相应的应用服务中，并进行处理，以此来实现业务逻辑转发功能。客户端：主要具备设备性能监视、配置设备参数等功能，但是是基于B/S架构所实现这些功能。前置端：电子标签、传感器、摄像头、智能设备等传感设备，为电力系统提供属性信息与环境参数。
        结语：
        综上所述，电力系统中的物联网既可以作为输电通信基础网络的补充，加强输电通信网的可靠性，也可以作为配电网络主要通信方式，弥补目前公网及无线通信网络无法实现的功能，同时能作为抵御极端天气的电力应急通讯方案和通信抗灾体系的有效手段。物联网就其本身而言，代表了下一代信息技术的发展，而目前其发展正处于起步阶段仍然面临技术完备性不足、产品成熟度低、成本偏高、规划管理、无线电频率资源合理安排及分配等诸多因素的制约，但随着各方面的共同努力物联网将迎来美好的未来，对经济起到积极的推动作用。
        参考文献：
        [1]蒋海明，夏丹妮，刘媛基于物联网技术的电力通信接入网的移动运维系统[J]电信科学，2018，34（10）：170-180
        [2]刘兆元物联网业务关键技术与模式探讨[J]广东通信技术2009（12）：2-7
        [3]黄孝斌物联网应用实践[J]信息化建设2009（11）：21- 22