面向智能电网的物联网络.ppt

面向智能电网的物联网络华北电力大学通信技术研究所孙毅 彭明盛 智慧的地球 IBMCEO彭明盛 世界不仅正变得更小 更扁平 而且 更智慧 首先 高科技应用越发普遍 其次 世界将连为一体 最后 所有的事物都变得智能 从互联网到 物联网 theInternetofthings 时代 世界的智慧化将实现 无所不在的连接 奥巴马 无畏的希望 智能电网 奥巴马应对危机转败为胜的出路利用美国在技术创新 资本市场和制度方面的优势重新夺回经济和技术的 制高点 在争夺全球气候变化斗争领导权和控制权上重建占据优势地位 通过主导排放交易制度继续维持美元作为全球性主导货币的战略地位 充分利用美国信息技术的优势地位 整合能源并延伸至工业 商业系统完成信息化社会建设 和讯 IT产业的深度革命和能源革命将成为孪生兄弟 智能电网改革将推动能源革命的深度裂变 温总理 感知中国 随后 温总理又在政府工作报告中指出 中国要大力培育战略性新兴产业 并特别提出要加强物联网的研发应用 物联网 传感器网络 互联网 2009年8月 温总理指出 要尽快突破核心技术 把传感技术和TD SCDMA等通信技术的发展结合起来 尽快建立 感知中国 中心 传感网 物联网 传感器网络 是利用各种传感器 光 电 温度 湿度 压力等 加上中低速的近距离无线通信技术构成一个独立的网络 是由多个具有有线 无线通信与计算能力的低功耗 小体积的微小传感器节点构成的网络系统 它一般提供局域或小范围物与物之间的信息交换 是物联网末端采用的关键技术之一 物联网 是指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力 计算能力或执行能力的各种信息传感设备 通过网络设施实现信息传输 协同和处理 从而实现广域或大范围的人与物 物与物之间信息交换需求的互联 其中末端网包括各种实现与物互联的技术 例如 传感器网络 RFID 二维码 短距离无线通信技术 移动通信模块等 物联网是继电信网和互联网实现人与人通信之后 着重连接物理世界的应用及相关产业 传感网 物联网 传感网 物联网 泛在网 泛在网 UbiquitousNetwork 是指基于个人和社会的需求 实现人与人 人与物 物与物之间按需进行的信息获取 传递 存储 认知 决策 使用等服务 网络具有超强的环境感知 内容感知及其智能性 为个人和社会提供泛在的 无所不含的信息服务和应用 泛在网 物联网和传感网的关系 泛在网发展的两个阶段 泛在网 泛在协同阶段 泛在网 物与物 物与人 人与人 泛在物联阶段 物联网 物与物 物与人 物联网应用的关键环节 标识 身份标识 RFID 二维条码等 位置标识 GPS等 感知 面向生产 生活等各种应用的传感器 互联 广泛的物物相联 低成本 低功耗 小型化 应用 由感知延伸出来的各种信息处理及应用 物联网技术体系 智能电网 利用信息技术和新能源技术对传统电网进行改造 面向智能电网的物联网解决方案 配电 变电 输电 信息应用 信息处理 信息传输 感知延伸互动 线路状态 视频安全 气象条件 一次设备 二次设备 潮流分布 电能质量 链式传感网 极端环境传感网 大规模传感网 电力宽带专用网 光纤 宽带无线接入 3G 电力综合信息平台数据库 导线状态分析 杆塔状态分析 气象条件分析 一次设备状态分析 二次设备状态分析 输电线路检修 变电站检修 用电 计量考核 居民用电 电能调度管理 电能质量控制 配电自动化 精细用能管理 信息双向互动 用户用电信息计量管理 电力物联网标准制定 1 智能输电 面向输电线安全监控的传感器 面向输电线安全监控的链式传感网 TD SCDMAMcWiLL 应用环境 环境因素户外环境气象因素 温度 雨雪 变化会引起通信质量的变化电磁干扰研究表明 高压输电线路对无线通信的干扰作用不明显 IEEE802 15 4在高压环境中的表现表格摘自ManagementofExistingOverheadLinesWGMeeting July29 2009 挑战性问题 拓扑结构链式拓扑结构关键问题关键节点或链路失效影响网络通信距网关近的节点通信量大 容易发生碰撞和拥塞太阳能电池供电 需要节能 研究方案 基于动态功率控制的多径路由方法每个传感器节点到网关至少有两条通信路径使用动态功率控制 修复受损的链路或越过失效的节点 研究方案 基于事件驱动的多优先级拥塞控制机制根据消息的紧急程度设定优先级紧急事件发送优先于周期性数据事件发生时 拥塞点发反向抑制报文抑制拥塞 研究方案 基于细粒度补偿的多跳时间同步细化误差补偿周期 智能输电传感网系统结构 2 智能变电站设备在线监测 监测对象变压器油色谱分析 油温 变压器铁芯接地 局部放电 变压器套管介质损耗等断路器六氟化硫气体监测 绝缘 断路器触头动作速度和行程等避雷器漏电流检测 主变 油色谱分析 油温 铁芯接地 局部放电 套管介损等 断路器 局部放电 SF6气体压力 泄漏 湿度等 氧化锌避雷器 阻性电流 总泄漏电流 变电站极端环境下的传感器网络 应用需求 注 性能指标参考DLT630 1997终端设备多 单台设备数量少 实时性要求不同 恶劣的变电站环境 挑战性问题 极端环境下保证网络传输的可靠性 遮挡屏蔽环境高振动高湿度极限温度 40 85 高电磁噪声电动机 变频器等对讲机开关电火花 智能变电站传感网系统结构 3 智能配 用电一体化应用 监测对象配电网电能质量的实时监测台区变考核 防窃电大用户远程负荷控制 实时远程拉合闸控制和网络预付费 用电信息远程发布应用居民用户用电实时 精确计量 用电事件上报 告警居民家电设备用电的精细管理与计量 智能电表分时电价即时电量计量双向通信电能质量监测窃电检测家电控制远程升级 智能插座智能断电能耗计量远程控制安全保护 面向计量与用户交互的传感网 应用模式 TD SCDMAMcWiLL 水表WaterMeter 照明控制LightingControls 暖通系统HVACSystem 负荷控制设备LoadControlDevice 居家显示器In HomeDisplay 气表GasMeter 负荷系统LoadSystem 可编程调温器ProgrammableCommunicatingThermostat Mesh网状网组网 Star Tree Mesh混合组网 信息发布抄表控制命令 电力宽带通信网络 用电信息 用电信息 用电信息 用电信息 用电信息 用电信息 挑战性问题 单节点的成本很低 在资源受限的传感网中实现IPv6 轻载IPV6 8位处理器 4K 8KRAM内外网隔离条件下实现与社会用户的感知与互动 智能配用电传感网系统结构 智能电网感知互动平台 TD SCDMA McWiLL 水表WaterMeter 照明控制LightingControls 暖通系统HVACSystem 负荷控制设备LoadControlDevice 居家显示器In HomeDisplay 气表GasMeter 负荷系统LoadSystem 可编程调温器ProgrammableCommunicatingThermostat Mesh网状网组网 Star Tree Mesh混合组网 用电信息采集平台 智能电网感知互动平台 3G ADSL 以太网 WiFi网关 安全网闸 电力物联网分层结构 其它对象 家居对象 电力对象 传感网络 感知对象 电表 设备监测传感器等 水气热表 智能家电等 安防监控传感器摄像头等 PLC 短距离无线通信 红外通信 局部总线 射频等 感知 互动 互动终端 感知终端 网关 电力接入专网 互联网 电力光纤网 宽带无线网 3G 以太网 ADSL 电力主干网 网络层 应用层 感知延伸层 感知互动平台 现有电力平台 其它应用 电力现场视频