物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)的定義是指所有物品通過射頻識別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理。物聯(lián)網(wǎng)概念的問世，打破了之前的傳統(tǒng)思維，過去的思路一直是將物理基礎(chǔ)設(shè)施和 IT 基礎(chǔ)設(shè)施分開：一方面是機場、公路、建筑物，而另一方面是數(shù)據(jù)中心，個人電腦、寬帶等。而在物聯(lián)網(wǎng)時代，鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施，在此意義上，基礎(chǔ)設(shè)施更像是一塊新的地球工地，世界的運轉(zhuǎn)就在其上進行，包括經(jīng)濟管理、生產(chǎn)運行、社會管理乃至個人生活。

當(dāng)今，電力通信、信息系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了電廠、電網(wǎng)、變電站、供電局、供電所的覆蓋，根據(jù)業(yè)務(wù)需求的不同建立了傳輸網(wǎng)絡(luò)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等，實現(xiàn)各層面之間通信網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。下一步將這個網(wǎng)絡(luò)延伸至配網(wǎng)，直至生活中的各種物體，實現(xiàn)物體之間的通信，這就需要通過物聯(lián)網(wǎng)的功能。

1、物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的實質(zhì)是利用 RFID(Radio Freq uency Identi-fication，射頻自動識別)、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，通過計算機互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。物品能夠在無需人工干預(yù)的條件下，在網(wǎng)絡(luò)里彼此進行“交流”，通過開放性的計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息交換和共享，實現(xiàn)對物品的“透明”管理。下面重點介紹物聯(lián)網(wǎng)的組成架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。

1 .1組成架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的組成架構(gòu)包括：用戶層、應(yīng)用控制層、承載網(wǎng)絡(luò)、接入層、應(yīng)用采集控制(末梢節(jié)點)層，其中承載網(wǎng)絡(luò)由計算機網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。

用戶層主要是為用戶提供物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的用戶界面接口，包括如電腦、手機、客戶端、傳感器等用戶設(shè)備。應(yīng)用控制層由應(yīng)用服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成，具有匯集、轉(zhuǎn)換、分析數(shù)據(jù)的功能，以及用戶層呈現(xiàn)的適配和實踐的觸發(fā)等。承載網(wǎng)絡(luò)是指通信網(wǎng)絡(luò)，如互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、移動通信網(wǎng)絡(luò)等，完成物聯(lián)網(wǎng)接入層與應(yīng)用控制層之間的信息通信功能。承載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要有端到端、環(huán)型網(wǎng)、樹狀網(wǎng)、交叉網(wǎng)等方式，聯(lián)網(wǎng)方式可以簡單分成有線和無線兩種，有線方式主要包括光纖、互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)線、語音通信線纜等，無線方式主要包括集群網(wǎng)、W iMAX (Worldwide Interoperabilityfor Microwave Access，全球微波接入互操作標(biāo)準(zhǔn))、McW ill(Multi-Carrier W ireless Information Local Loop，多載波無線信息本地環(huán)路)等。末梢節(jié)點與接入層構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)的信息采集和控制。接入層由接入網(wǎng)關(guān)和基站節(jié)點組成，末梢節(jié)點由各種類型的采集和控制模塊組成，接入層負責(zé)應(yīng)用末梢節(jié)點信息的組網(wǎng)控制和信息匯集，以及向末梢節(jié)點下發(fā)信息的轉(zhuǎn)發(fā)等功能。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的組成示意圖如圖1 所示。

1 .2關(guān)鍵技術(shù)

國際電聯(lián)報告提出物聯(lián)網(wǎng)主要有四個關(guān)鍵性的應(yīng)用技術(shù)：標(biāo)識事物的 R F ID 射頻識別技術(shù)，感知事物的傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù) (Sensortechnologies)，思考事物的智能技術(shù)(Smarttechno logies)，微縮事物的納米技術(shù) Nanotechnolo-gy-RFID。

R F ID 通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，是可以在惡劣環(huán)境下工作的一種非接觸式自動識別技術(shù)。R F ID 由 3 部分組成，分別是：① 標(biāo)識(T a g)：由芯片及耦合元件組成，標(biāo)識是具有唯一性的電子編碼，附著在物體上識別目標(biāo)對象;② 讀寫器(Reader)：讀取 \ 寫入標(biāo)識信息的設(shè)備;③ 天線(A n te n n a)：在標(biāo)識和讀寫器間傳遞射頻信號。R F ID 技術(shù)主要研究：① R F ID 反碰撞防沖突問題;②R F ID 天線;③ 選擇合適的工作頻率;④ 安全與隱私。傳感器網(wǎng)絡(luò)與檢測技術(shù)中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN ，Wireless Sensor N e twork)是集分布式信息采集、信息傳輸和信息處理技術(shù)于一體的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，具有低成本、微型化、低功耗和靈活的組網(wǎng)方式、鋪設(shè)方式以及適合移動目標(biāo)等特點。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的基本組成包括傳感單元(由傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換功能模塊組成)、處理單元(包括CPU 、存儲器、嵌入式操作系統(tǒng)等)、通信單元(由無線通信模塊組成)及電源，可選的其他單元包括定位系統(tǒng)、移動系統(tǒng)以及電源自供電系統(tǒng)等。傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究包括先進的測試技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化測控、智能化傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點研究、傳感器網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)及底層協(xié)議研究、對傳感器網(wǎng)絡(luò)自身的檢測與控制、傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全。

智能技術(shù)是通過在物體中植入智能系統(tǒng)，使得物體具備一定的智能性，將物體“講話”的內(nèi)容解析，利用計算機自動處理。智能技術(shù)的研究內(nèi)容包括計算機實現(xiàn)智能的原理、人工智能、智能控制技術(shù)與系統(tǒng)、智能信號處理等。納米技術(shù)是研究結(jié)構(gòu)尺寸在 0.1 ～100nm 范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用，主要包括納米體系物理學(xué)、納米化學(xué)、納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工學(xué)、納米力學(xué)等。這 7個學(xué)科主要歸納為納米材料、納米器件、納米尺度的檢測與表征這 3 大研究領(lǐng)域。

2、物聯(lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)通信的應(yīng)用

基于物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)特點，并結(jié)合電力系統(tǒng)通信的特點，物聯(lián)網(wǎng)主要的應(yīng)用將集中在電力系統(tǒng)應(yīng)急通信、配網(wǎng)自動化、智能電網(wǎng)等方面，為電網(wǎng)智能化管理提供較好的技術(shù)手段。

2 .1應(yīng)急通信

應(yīng)急通信發(fā)生的時間和地點具有不確定性，導(dǎo)致無法確定指揮中心和事故地點，各類需要接入點的隨機性非常大。這往往需要搶修人員到達現(xiàn)場后，檢查現(xiàn)場情況，通過電話、視頻回傳等手段及時向調(diào)度中心及應(yīng)急指揮中心報告現(xiàn)場情況。而物聯(lián)網(wǎng)能使調(diào)度中心或應(yīng)急指揮中心通過對電網(wǎng)狀態(tài)信息、各種設(shè)備運行狀態(tài)的智能監(jiān)測，為調(diào)度中心的日常管理和應(yīng)急指揮提供實時準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。當(dāng)應(yīng)急情況發(fā)生時，通過物聯(lián)網(wǎng)能夠準(zhǔn)確定位事故現(xiàn)場，清楚現(xiàn)場設(shè)備及部件、桿塔的損壞情況，以便及時調(diào)撥合適型號的設(shè)備到現(xiàn)場進行更換。同時，結(jié)合光纖及無線通信技術(shù)提供電話及視頻通信，現(xiàn)場人員能夠提前做好搶修準(zhǔn)備，接受在應(yīng)急指揮中心的調(diào)度及指揮，更快的對事故進行搶修，提高事故處理能力。

2 .2配網(wǎng)通信

配網(wǎng)相對于高壓輸變電網(wǎng)，特別是 1 0 k V 及以下電壓等級網(wǎng)絡(luò)具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電壓等級多、配電設(shè)備數(shù)量多、支線多、分布廣、變動頻繁等特點。根據(jù)配網(wǎng)自動化層次要求，整個配網(wǎng)通信可分為通信子站、配網(wǎng)主站、區(qū)調(diào)分站層3層，如圖2所示。

通信子站層：指配網(wǎng) F T U 、T T U 、D T U 等終端到通信子站層的通信，通信子站通常設(shè)置在 1 1 0 k V 或 2 2 0 k V變電站。

配網(wǎng)主站層：指上述通信子站與配電主站之間的通信層，根據(jù)電監(jiān)會二次安全防護及相關(guān)要求，該層數(shù)據(jù)承載在調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中。

區(qū)調(diào)分站層：該層主要是區(qū)調(diào)分站與配電主站的通信層面。該層數(shù)據(jù)量相對較大，承載在調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中。

根據(jù)配網(wǎng)通信的特點，目前配電網(wǎng)通信無法用單一的通信方式實現(xiàn)，而主要是采用光纖通信、載波通信、租用無線公眾網(wǎng)通信及無線寬帶技術(shù)實現(xiàn)。無線公網(wǎng)(G P R S /C D M A)與載波通信的安全性稍差，光纖專網(wǎng)是作為主干覆蓋到 1 1 0 k V 變電站，由于配電網(wǎng)改動頻繁，在市區(qū)內(nèi)光纖的施工難度較大，很難做到靈活的改動，而郊外光纖的施工成本太高，無線寬帶技術(shù) W iM A X 、M c W ill可以作為配電網(wǎng)最后一段的補充，但是 W iM A X 技術(shù)也會受到天氣及多路徑反射影響，而支持 McWill 的企業(yè)和系統(tǒng)豐富程度并不高，不利于推廣使用。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)，同時能實現(xiàn)配網(wǎng)自動化“三遙”(遙信、遙測、遙控)信息，目前采用的 G P R S 、載波等通信技術(shù)由于帶寬不足僅能實現(xiàn)“兩遙”(遙信、遙測)信息。而且物聯(lián)網(wǎng)能較好地解決配電終端數(shù)量多、變動頻繁等問題。

2 .3智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)是一個具有先進技術(shù)水平的安全、可靠、高效、靈活的現(xiàn)代化電網(wǎng)。在智能電網(wǎng)中，各電壓等級的電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，先進的傳感測量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)和決策支持技術(shù)與電網(wǎng)有機融合，電網(wǎng)安全、可靠、高效運行，能有效滿足現(xiàn)代“低碳社會”發(fā)展的新需要。智能網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架圖如圖3 所示。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠為智能電網(wǎng)提供較好的測量技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)，實現(xiàn)遠程抄表、電網(wǎng)負荷節(jié)能控制、電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測、事故準(zhǔn)確定位跟蹤、輸電線路桿塔、線路監(jiān)測(覆冰監(jiān)測、溫度檢測)等。例如電網(wǎng)底層的數(shù)據(jù)包括配電房的開關(guān)、電纜溝的信息，這些信息目前無法用有效的通信方式采集，而如果通過物聯(lián)網(wǎng)有效的聯(lián)合，就可以實時地把各種各樣的底層信息采集上來，使電網(wǎng)管理從事后處理變成事前預(yù)防，大大提高電網(wǎng)管理和應(yīng)急的效率。

2 .4社會服務(wù)及社會管理

物聯(lián)網(wǎng)還可以應(yīng)用到智能交通、工業(yè)監(jiān)控、市政設(shè)施管理、遠程醫(yī)療、環(huán)境治理、數(shù)字家庭等涉及社會服務(wù)及管理的眾多領(lǐng)域。

2 .5存在的問題

目前物聯(lián)網(wǎng)還僅僅是應(yīng)用在物流領(lǐng)域，而且其技術(shù)體系尚未完善，除需要突破上述提到的四大關(guān)鍵技術(shù)外，還要有地理信息系統(tǒng)、微型定位系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)等做支撐。另外還需要制定物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，統(tǒng)一所有物品的編碼，信息安全也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中難點及重大課題。

3、應(yīng)用展望

電力系統(tǒng)中的物聯(lián)網(wǎng)，既可以作為輸電通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的補充，加強輸電通信網(wǎng)的可靠性，也可以作為配電網(wǎng)絡(luò)主要通信方式，彌補目前公網(wǎng)及無線通信網(wǎng)絡(luò)無法實現(xiàn)的功能，同時能作為抵御極端天氣的電力應(yīng)急通訊方案和通信抗災(zāi)體系的有效手段。物聯(lián)網(wǎng)就其本身而言，代表了下一代信息技術(shù)的發(fā)展，而目前其發(fā)展正處于起步階段，仍然面臨技術(shù)完備性不足、產(chǎn)品成熟度低、成本偏高、規(guī)劃管理、無線電頻率資源合理安排及分配等諸多因素的制約，但隨著各方面的共同努力，物聯(lián)網(wǎng)將迎來美好的未來，對經(jīng)濟起到積極的推動作用。