近兩年，物聯(lián)網(wǎng)受到廣泛關(guān)注，雖然學(xué)術(shù)界對于物聯(lián)網(wǎng)的定義在某種程度上還未完全達(dá)成一致，大部分學(xué)者認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是通過RFID技術(shù)、無線傳感器技術(shù)以及定位技術(shù)等自動識別、采集和感知獲取物品的標(biāo)識信息、物品自身的屬性信息和周邊環(huán)境信息，借助各種信息傳輸技術(shù)將物品相關(guān)信息聚合到統(tǒng)一的信息網(wǎng)絡(luò)中，并利用云計算、模糊識別、數(shù)據(jù)挖掘以及語義分析等各種智能計算技術(shù)對物品相關(guān)信息進(jìn)行分析融合處理，最終實現(xiàn)對物理世界的高度認(rèn)知和智能化的決策控制。

    隨著全球社會經(jīng)濟的發(fā)展，用電需求不斷增加，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，影響電力系統(tǒng)安全運行的不確定因素和潛在風(fēng)險也隨之增加，而用戶對電力供應(yīng)的安全可靠性和質(zhì)量要求越來越高，電力發(fā)展所面臨的資源和環(huán)境壓力越來越大，市場競爭迫使電力經(jīng)營者不斷提高企業(yè)運營效率，21世紀(jì)初智能電網(wǎng)在歐美的發(fā)展，為全世界電力工業(yè)在安全可靠、優(yōu)質(zhì)高效、綠色環(huán)保等方面開辟了新的發(fā)展空間。智能電網(wǎng)提供了一種激勵環(huán)境：電能消費者和第三方資產(chǎn)的合作，這種合作利用電網(wǎng)設(shè)施來控制費用和改善供電的可靠性，啟發(fā)人們隨時隨地參與進(jìn)來；通過實時共享電網(wǎng)的必要數(shù)據(jù)信息供大家利用，寬帶通信的信息網(wǎng)絡(luò)使信息共享成為現(xiàn)實；智能電網(wǎng)為實現(xiàn)供需合作提供盈利的機會和工具，通過高速、先進(jìn)的分布式控制和電子商務(wù)應(yīng)用來實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的顯示和提交。智能電網(wǎng)建設(shè)是全球在能源領(lǐng)域的重要戰(zhàn)略部署，美國、歐洲等國家都針對智能電網(wǎng)建設(shè)制訂了戰(zhàn)略規(guī)劃，我國也在智能電網(wǎng)建設(shè)上投入大量精力，制訂了詳細(xì)的戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于智能電網(wǎng)最有可能實現(xiàn)原創(chuàng)性突破、占據(jù)世界制高點的領(lǐng)域。智能電網(wǎng)建設(shè)將逐步推動我國電力基礎(chǔ)生產(chǎn)模式的改變，定位于利用先進(jìn)的通信、信息和控制技術(shù)，構(gòu)建以信息化、自動化、互動化為特征的國際領(lǐng)先、自主創(chuàng)新、中國特色的智能電網(wǎng)，是電力行業(yè)的發(fā)展方向。智能電網(wǎng)的實現(xiàn)，首先依賴于電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)重要運行參數(shù)的在線監(jiān)測和實時信息掌控，基于此，物聯(lián)網(wǎng)作為“智能信息感知末 梢”，可成為推動智能電網(wǎng)發(fā)展的重要技術(shù)手段。

    1 面向智能電網(wǎng)應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

    圖1描述了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與智能電網(wǎng)生產(chǎn)過程的全程監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)生產(chǎn)過程監(jiān)測，能夠解決的主要問題有：輸電線路在線監(jiān)測、設(shè)備全方位防護(hù)、現(xiàn)場作業(yè)管理、戶外設(shè)施防盜等。底層的終端設(shè)備完成智能電網(wǎng)的信息獲取與匯集、數(shù)據(jù)融合處理與傳輸功能。圖2描述了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于智能電網(wǎng)用戶服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。針對智能電網(wǎng)用戶服務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要應(yīng)用于智能家電傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、智能家居系統(tǒng)、無線傳感安防系統(tǒng)、用戶用能信息采集系統(tǒng)等，主要硬件設(shè)備包括智能交互終端、智能交互機頂盒、智能插座等。該系統(tǒng)與外部的通信主要通過電力線通信(PLC)、電力復(fù)合光纖到戶(PFTTH)、無線寬帶通信等通信方式相結(jié)合的寬帶通信平臺來實現(xiàn)。智能交互終端是實現(xiàn)家庭智能用戶服務(wù)的關(guān)鍵設(shè)備，其通過利用先進(jìn)的信息通信技術(shù)，對家庭用電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控與管理，對電能質(zhì)量、家庭用電信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，指導(dǎo)用戶進(jìn)行合理用電，調(diào)節(jié)電網(wǎng)峰谷負(fù)荷，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶之間智能用電。此外，通過智能交互終端，可為用戶提供家庭安防、社區(qū)服務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)等增值。

圖1 面向智能電網(wǎng)生產(chǎn)應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

圖2 面向智能電網(wǎng)用戶服務(wù)應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

    筆者認(rèn)為面向智能電網(wǎng)應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)當(dāng)主要包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用服務(wù)層。感知層主要通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)、RFID等技術(shù)手段實現(xiàn)對智能電網(wǎng)各應(yīng)用環(huán)節(jié)相關(guān)信息的采集；網(wǎng)絡(luò)層以電力光纖網(wǎng)為主，輔以電力線載波通信網(wǎng)、無線寬帶網(wǎng)，實現(xiàn)感知層各類電力系統(tǒng)信息的廣域或局部范圍內(nèi)的信息傳輸；應(yīng)用服務(wù)層主要采用智能計算、模式識別等技術(shù)實現(xiàn)電網(wǎng)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。

    面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)將具有多元化信息采集能力的底層終端部署于監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，利用各類儀表、傳感器、RFID射頻芯片對監(jiān)測對象和監(jiān)測區(qū)域的關(guān)鍵信息和狀態(tài)進(jìn)行采集、感知、識別，并在本地匯集，進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)融合，將融合后的信息傳輸至中間一層的網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備；中間層網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備負(fù)責(zé)底層終端設(shè)備采集數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，負(fù)責(zé)物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)專用通信網(wǎng)絡(luò)之間的接入，保證物聯(lián)網(wǎng)與電網(wǎng)專用通信網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。在物聯(lián)網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)鏈路可采用多種方式并存的鏈路連接，并依據(jù)智能電網(wǎng)的實際網(wǎng)絡(luò)部署需求，調(diào)整不同功能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)量靈活控制目標(biāo)區(qū)域/對象的監(jiān)測密度和監(jiān)測精度，以及網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。

    近來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、工作機制、傳輸協(xié)議等方面已具備較成熟的理論體系。面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)從技術(shù)方案的角度來講，網(wǎng)絡(luò)功能仍集中于數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理三個方面，其技術(shù)特點總結(jié)如下：

    1) 數(shù)據(jù)采集傾向于更多新型業(yè)務(wù)。由于寬帶接入技術(shù)的支持，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用不局限于數(shù)據(jù)量的限制，在未來的大規(guī)模應(yīng)用中可以提供更多的數(shù)據(jù)類型業(yè)務(wù)，如重點輸電線路監(jiān)測防護(hù)、大規(guī)模實時雙向用電信息采集。
    2) 網(wǎng)內(nèi)協(xié)作模式的數(shù)據(jù)傳輸。以網(wǎng)內(nèi)節(jié)點的協(xié)作互助為基本方式，解決數(shù)據(jù)傳輸問題。以各種成熟的接入技術(shù)為物理層基礎(chǔ)，從MAC層以上，通過多模式接入、自組織的路由尋址方式、傳輸控制、擁塞避免等技術(shù)實現(xiàn)節(jié)點協(xié)作數(shù)據(jù)傳輸模式。
    3) 網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)融合處理技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)不僅僅是一個向用戶提供物理世界信息的傳輸工具，同時還在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部對節(jié)點采集數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，是一個具有高度計算能力和處理能力的云計算信息加工廠，用戶端得到的數(shù)據(jù)是經(jīng)過大量融合處理的非原始數(shù)據(jù)。

    2 面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)信息聚合技術(shù) 

    2.1 物聯(lián)網(wǎng)信息聚合技術(shù)簡介

    物聯(lián)網(wǎng)信息聚合技術(shù)是在傳輸數(shù)據(jù)的同時對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，傳輸與融合并行。數(shù)據(jù)在由采集終端到用戶終端的傳輸過程中，完成了復(fù)雜的信息處理流程，而具體的信息處理方法則根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求進(jìn)行設(shè)計和實現(xiàn)。

    網(wǎng)內(nèi)協(xié)作模式的信息聚合以網(wǎng)內(nèi)節(jié)點的協(xié)作互助為基本方式，解決物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸問題，通過協(xié)作模式補償傳感器節(jié)點能力和能量受限的問題。目前，對于信息聚合技術(shù)的研究從技術(shù)手段上來看可分為兩個陣營：空間策略的信息聚合和時間策略的信息聚合。

    物聯(lián)網(wǎng)中邊傳輸邊處理的總體信息聚合策略決定了網(wǎng)絡(luò)層路由“以數(shù)據(jù)為中心”的特點，如何選擇適合信息處理的最佳傳輸路徑，數(shù)據(jù)流相遇時是否應(yīng)該進(jìn)行融合處理，不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中如何選擇最優(yōu)聚合點，是數(shù)據(jù)聚集的空間策略所解決的主要問題。顯而易見，數(shù)據(jù)聚集的空間策略與網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)傳輸路徑存在非常緊密的聯(lián)系?；趯哟蔚姆执鼐W(wǎng)絡(luò)是一種適合于網(wǎng)內(nèi)信息處理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在分簇結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議中，簇首節(jié)點則是理想的數(shù)據(jù)聚合點，所有的簇內(nèi)節(jié)點都會將本地采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給簇首節(jié)點。而且簇成員節(jié)點因為地理位置比較接近，相關(guān)性比較大，數(shù)據(jù)冗余度相對較高，適宜在簇內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以消除冗余。另一種數(shù)據(jù)收集方法是采用樹狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以數(shù)據(jù)融合相關(guān)參數(shù)為路由啟發(fā)，生成最優(yōu)化路由，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。提出一種以鄰居節(jié)點之間的數(shù)據(jù)相關(guān)度為選路標(biāo)準(zhǔn)，便于相關(guān)度較高的節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)合并壓縮，降低傳輸能量消耗的路由算法。對大數(shù)據(jù)量的感知信息在路由過程中的融合處理考慮了融合代價問題，即融合處理和直接轉(zhuǎn)發(fā)在能量上的權(quán)衡，對數(shù)據(jù)在傳輸過程中最優(yōu)化的聚合點和聚合條件做出詳細(xì)的決策依據(jù)。

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    數(shù)據(jù)聚集的時機控制決定中間節(jié)點合并下游節(jié)點傳來數(shù)據(jù)的最優(yōu)時機，以及對本地數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)、合并數(shù)據(jù)的發(fā)送需要等待時間的長短等。關(guān)于聚集時機的選擇有很多種方案。文獻(xiàn)[9]提出一種周期性簡單的聚合時機控制方法，節(jié)點等待一個規(guī)定的固定長度的時間，對已經(jīng)接收到的數(shù)據(jù)執(zhí)行數(shù)據(jù)聚合，然后向下一跳發(fā)送聚合后的數(shù)據(jù)包。文獻(xiàn)[10]根據(jù)節(jié)點在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的位置，確定數(shù)據(jù)聚合的時機，距離匯聚節(jié)點近的節(jié)點等待時間長，距離匯聚節(jié)點遠(yuǎn)的節(jié)點等待時間短，所有節(jié)點的等待時間形成一種級聯(lián)效應(yīng)，即處于同一層次的節(jié)點，其數(shù)據(jù)聚合時機相同。這種選擇方法在保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性及時延的情況下，可以使所有傳感器節(jié)點采集的數(shù)據(jù)在沿已知路徑回傳時, 最大程度地聚合, 有效節(jié)省了傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量。但是，這種選擇機制有可能造成很多節(jié)點采集的大量數(shù)據(jù)幾乎同時到達(dá)匯聚節(jié)點，即使有的節(jié)點距離匯聚節(jié)點很近，其數(shù)據(jù)也不能快速回傳，在數(shù)據(jù)回傳時延較大的情況下，不能快速響應(yīng)用戶，所以聚合時機的選擇要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)對時延的要求等情況確定。 

    2.2 面向智能電網(wǎng)的信息聚合技術(shù)優(yōu)勢

    面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)中，由信息聚合技術(shù)帶來的直接收益主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

    1) 從面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來看，數(shù)據(jù)經(jīng)過大量底層的采集和感知設(shè)備層層聚集，傳輸?shù)絽R聚設(shè)備，這種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量分布特性稱為“漏斗效應(yīng)”。網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越大，數(shù)據(jù)流量越多，“漏斗”的瓶頸壓力也就越大，發(fā)生阻滯和擁塞的可能性也越大，將會嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)性能。在智能電網(wǎng)的實際應(yīng)用中，位置相近的傳感器節(jié)點采集到的環(huán)境信息往往具有較高的相似性，重復(fù)的發(fā)送冗余信息會造成嚴(yán)重的額外消耗，因此，將具有較高相關(guān)度的多個感知設(shè)備信息先進(jìn)行合并處理，得到高質(zhì)量數(shù)據(jù)再進(jìn)行發(fā)送將會減小網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總量，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬。網(wǎng)內(nèi)信息聚合技術(shù)針對底層節(jié)點龐大的數(shù)據(jù)流量，隨著網(wǎng)內(nèi)處理和數(shù)據(jù)匯聚程度的增加，保證基本信息不丟失的前提下，降低數(shù)據(jù)總量、減小網(wǎng)絡(luò)冗余、提高網(wǎng)絡(luò)性能。
    2) 網(wǎng)內(nèi)信息聚合技術(shù)對原始采集數(shù)據(jù)進(jìn)一步包裝整合。將大量的信息處理和計算移植到物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部進(jìn)行，從而簡化對用戶端的設(shè)備要求，用戶側(cè)可以使用更加低端和簡易的設(shè)備感知信息的讀取和應(yīng)用。網(wǎng)內(nèi)信息聚合技術(shù)使智能電網(wǎng)具有更高級、更完善的信息處理能力，監(jiān)測現(xiàn)場的感知信息將更易理解，高度契合智能化的信息需求。網(wǎng)內(nèi)信息融合技術(shù)還擴展了單個感知小區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)的連通性，通過協(xié)同工作的工作模式，感知設(shè)備之間信息交互，能夠進(jìn)行數(shù)學(xué)計算，得到網(wǎng)絡(luò)管理、移動性管理、業(yè)務(wù)管理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葍?yōu)化結(jié)果，輔助上層的業(yè)務(wù)操作、傳輸選路、用戶決策等。

    2.3 物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)融合

    數(shù)據(jù)融合是物聯(lián)網(wǎng)信息聚合技術(shù)中必不可少的部分，面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)的不僅僅是感知數(shù)據(jù)的采集與透明傳輸，網(wǎng)絡(luò)在實時、可靠地傳輸數(shù)據(jù)的同時，在原始采集數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部進(jìn)行了大量數(shù)據(jù)融合工作，傳輸?shù)焦芾砥脚_的感知信息將是從海量的、可能是雜亂的、難以理解的原始數(shù)據(jù)中抽取并推導(dǎo)出的對于特定的智能電網(wǎng)管理者來說具有價值、具有意義的處理后數(shù)據(jù)。

    網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)融合處理與智能電網(wǎng)的應(yīng)用模式密切相關(guān)，涉及到多種數(shù)據(jù)處理功能。針對不同信息獲取需求，選擇不同的數(shù)據(jù)融合功能，從而滿足對于特定應(yīng)用場景的需求。按照操作對象的特點，網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)融合分為數(shù)據(jù)級、特征級、融合級、表示級。

    1) 數(shù)據(jù)級處理。包括數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)備份等。采集的數(shù)據(jù)可以選擇性地進(jìn)行分布式或者中央集控式的存儲，在網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)處理中，處理的結(jié)果可以實時傳輸?shù)浇K端用戶，也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，制作歷史記錄以備查詢。
    2) 特征級處理。包括特征提取、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)排序、數(shù)據(jù)篩選等。同一個模擬信息源有不同特征的提取方法，根據(jù)不同的應(yīng)用場景選擇需要提取的特征，利用提取的不同數(shù)據(jù)特征，可以把采集的數(shù)據(jù)按不同需求整理分類，按數(shù)據(jù)屬性、數(shù)據(jù)包長度、數(shù)據(jù)內(nèi)容等多種規(guī)則進(jìn)行分類，通過篩選，有針對性地將有用信息提取出來，屏蔽不需要的數(shù)據(jù)。
    3) 融合級處理。包括數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)合并、數(shù)據(jù)加密等。關(guān)聯(lián)分析的目的是找出數(shù)據(jù)中隱藏的關(guān)系，用多個數(shù)據(jù)協(xié)同表示物體的特性，或按照關(guān)聯(lián)規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)項的合并。考慮到智能電網(wǎng)的安全問題，應(yīng)對敏感數(shù)據(jù)以加密格式進(jìn)行存儲和傳輸。
    4) 表示級處理。包括數(shù)據(jù)重構(gòu)、數(shù)據(jù)表示、壓縮編碼等。提取網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)描述，根據(jù)需求通過相應(yīng)的映射函數(shù)對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，按照特定的編碼機制用少量的數(shù)據(jù)位元或其它信息相關(guān)單位表示信息，針對不同的數(shù)據(jù)特征可以采用數(shù)據(jù)壓縮算法。

    3 智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的信息聚合解決方案 

    3.1 配變電智能監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)主要功能

    智能電網(wǎng)中配變電環(huán)節(jié)占據(jù)生產(chǎn)過程的極大比重，針對配變電網(wǎng)的電力設(shè)備監(jiān)測是保障電網(wǎng)安全運行的必要工作，是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容。由于配變電設(shè)備分布點多面廣，且大部分曝露在室外，易受設(shè)備老化、天氣及人為破壞等因素影響而引發(fā)故障，必須針對各種電力設(shè)備日常運行過程中的設(shè)備運行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)異常、設(shè)備破損、性能降低等項目進(jìn)行監(jiān)測和記錄，并在各種隱患發(fā)生前采取應(yīng)對措施，避免電網(wǎng)設(shè)備出現(xiàn)故障。配用電環(huán)節(jié)的信息通信技術(shù)在智能電網(wǎng)發(fā)、輸、變、配、用、調(diào)度等環(huán)節(jié)的通信中處于相對薄弱環(huán)節(jié)，亟待加強。尤其隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的擴大，配變電電力設(shè)備數(shù)量及異動量迅速增多且運行情況復(fù)雜，迫切需要以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為手段，實現(xiàn)智能電網(wǎng)的信息化、智能化，進(jìn)一步提升工作效率。

    智能電網(wǎng)配變電監(jiān)測系統(tǒng)的主要功能如下：
    1) 監(jiān)測電力設(shè)備運行環(huán)境和狀態(tài)信息。部署在配變電設(shè)備上的傳感器節(jié)點能夠精確采集運行環(huán)境和設(shè)備狀態(tài)信息，代替人工觀測，提供更準(zhǔn)確的檢測結(jié)果，提高工作質(zhì)量。
    2) 為電力設(shè)備狀態(tài)檢修提供輔助手段。通過實時監(jiān)測設(shè)備運行環(huán)境和狀態(tài)信息，便于進(jìn)行設(shè)備故障的早期診斷，提高配變電設(shè)備預(yù)防故障發(fā)生的能力。 
    3) 提供標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)功能。在傳感器節(jié)點上集成射頻識別功能，存儲設(shè)備自身的相關(guān)信息(設(shè)備履歷、巡視標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書等)，在現(xiàn)場作業(yè)過程中，提供給現(xiàn)場人員，有利于現(xiàn)場作業(yè)指導(dǎo)和后續(xù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計。
    4) 對現(xiàn)場工作人員的定位功能。通過射頻識別對巡查人員進(jìn)行定位，監(jiān)督規(guī)范巡查人員按預(yù)定路線行進(jìn)，避免設(shè)備漏檢。

    3.2 配變電設(shè)備監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)的信息聚合方案

    基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電網(wǎng)配變電設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖3所示。該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)實體包括傳感器節(jié)點、固定sink節(jié)點和移動sink節(jié)點。

    其中，傳感器節(jié)點部署于配變電設(shè)備的安全部位，負(fù)責(zé)獲取并采樣電力設(shè)備的運行狀況以及電力設(shè)備周圍環(huán)境的信息，并具有基本的運算控制和數(shù)據(jù)處理能力。另外，為實現(xiàn)設(shè)備管理和監(jiān)督巡查路線的功能，部署于巡查路線旁側(cè)的傳感器節(jié)點上需加載RFID標(biāo)簽。傳感器節(jié)點可通過配置多種不同的傳感模塊，獲知多種類型 的狀態(tài)信息，針對配變電環(huán)節(jié)的電力設(shè)備監(jiān)測，最基本的感知信息類型有：

圖3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電網(wǎng)配變電設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)信息聚合方案

    1) 設(shè)備自身的溫度信息。設(shè)備的運行溫度是表征設(shè)備是否正常的一個重要參數(shù)，為保證設(shè)備安全運行，特別是避免過熱導(dǎo)致熱損老化，必須對相關(guān)線路和設(shè)備的溫度進(jìn)行監(jiān)測。
    2) 設(shè)備運行環(huán)境的濕度信息。潮濕條件可能引起凝露形成，引發(fā)設(shè)備放電漏電，因此，必須對設(shè)備運行環(huán)境的濕度情況進(jìn)行監(jiān)測。
    3) 設(shè)備的震動信息。設(shè)備的缺陷故障或隱患通常通過設(shè)備的異常震動表現(xiàn)出來，及時有效發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常震動能夠確保設(shè)備健康良好運行。
    4) 設(shè)備的泄漏電流信息。變電站避雷器投入運行后隨著動作次數(shù)的增加和工作時間的延長會導(dǎo)致泄漏電流的增加，而這種劣化是離散的、不確定的，表征避雷器是否正常的主要參數(shù)是總泄漏電流、阻性泄漏電流和泄漏電流的三次諧波分量，所以，必須對泄漏電流進(jìn)行監(jiān)測，在其劣化到發(fā)生事故前進(jìn)行更換，以避免事故的發(fā)生。

    移動sink節(jié)點通過搭載智能機器人或由工作人員隨身攜帶，用于電力設(shè)備的日常維護(hù)和巡查。當(dāng)移動sink節(jié)點在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中移動時，將主動掃描其通信范圍內(nèi)的傳感器節(jié)點，獲取傳感器節(jié)點的感知數(shù)據(jù)。同時，讀取傳感器節(jié)點上RFID標(biāo)簽信息，將感知數(shù)據(jù)與RFID標(biāo)簽信息進(jìn)行本地存儲。在移動sink節(jié)點對整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)掃描和數(shù)據(jù)采集之后，通過預(yù)留接口將數(shù)據(jù)導(dǎo)入后臺管理系統(tǒng)，從而實現(xiàn)全網(wǎng)數(shù)據(jù)的收集以及對巡查路線的監(jiān)督功能。

    固定sink節(jié)點部署于配變電站內(nèi)，負(fù)責(zé)緊急突發(fā)情況(如電力設(shè)備起火等)或者特定需求情況下變電站、配電站級傳感器網(wǎng)絡(luò)的全網(wǎng)信息匯聚，并通過核心網(wǎng)發(fā)送給遠(yuǎn)端的后臺管理系統(tǒng)。在緊急狀況下，可以利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的多跳自組織優(yōu)勢，將全網(wǎng)數(shù)據(jù)以多跳路由方式向固定sink節(jié)點傳輸，從而迅速對每一個電力設(shè)備工作狀態(tài)信息取得全景式了解。固定sink節(jié)點具備較強的數(shù)據(jù)處理能力和完善的通信能力，負(fù)責(zé)將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚、聚合、處理和判決，然后將數(shù)據(jù)通過核心網(wǎng)接入(無線寬帶接入、TD網(wǎng)、WiFi或802.3無線局域網(wǎng)等)手段上傳至后臺管理系統(tǒng)。

    4 結(jié)束語

    物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于智能電網(wǎng)中將成為推動智能電網(wǎng)發(fā)展的重要技術(shù)手段，有助于解決電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)重要運行參數(shù)的在線監(jiān)測和實時信息掌控。而針對智能電網(wǎng)中需要采集、感知和識別的海量終端信息，物聯(lián)網(wǎng)的信息聚合技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪^程中對數(shù)據(jù)計算處理，通過數(shù)據(jù)融合方法，消除信息冗余，降低網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)量，避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，提供更精確、全面、易理解的信息。本文針對智能電網(wǎng)目前相對薄弱的配用電環(huán)節(jié)提出了配變電設(shè)備監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)的主要功能與信息聚合方案。