浅析电力企业物联网化建设与应用

赵嫚 杨莉

摘  要： 物联网作为国家战略性新兴产业，在各行各业也将有越来越多的应用需求出现，因此将物联网技术应用到企业建设中实现企业管理信息化、企业建设智能化、企业加快发展是必要的。该文首先对物联网及其相关技术的概念进行阐述，并进一步介绍了相关技术的应用领域，分析了当下物联网及其相关技术在企业中的应用领域及现状，进而提出该文的观点即将物联网技术全面应用到企业的建设中去，尤其是电力企业的建设，从而促进电力企业更加智能化发展。

关键词： 物联网技术;企业建设;智能电网;智能实验室

中图分类号： TP39    文献标识码： A    DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.06.047

本文著录格式：赵嫚，杨莉. 浅析电力企业物联网化建设与应用[J]. 软件，2019，40（6）：204207

【Abstract】： As the national strategic emerging industries， the Internet of things will have more and more application requirements in all walks of life. Therefore， it is necessary to apply the technology of the Internet of things to the enterprise construction to realize the enterprise management informationization， enterprise construction smart technology and enterprise development. Firstly， this paper expounds the concept of Internet of things and its related technologies， and further introduces the application fields of related technologies， analyzes the application fields and current situation of Internet of things and its related technologies in enterprises， and then puts forward the viewpoint that Internet of things technology will be applied to the construction of enterprises， especially the construction of electric power enterprises. So as to promote the development of power enterprises more smart technology.

【Key words】： Internet of things technology; Enterprise construction; Smart grid; Intelligent laboratory

0  引言

在信息大爆炸、大融合时代，物联网作为一种新兴技术正在应用于各行各业，影响着各个领域的发展，其发展前景不容小觑。企业智能化建设离不开物联网技术的参与，将物联网技术与企业建设紧密结合，可以加快企业智能化建设、推动企业信息化建设、便于企业智能化管理与实现企业建立管理标准，更是提高企业创造力、增强企业核心竞争力[1]、消除企业信息孤岛化、降低企业运营成本的有效手段，有利于将企业打造成反应迅速、决策准确、风险识别自动化、决策管理智能化及纠偏升级自主化的柔性组织形态和新兴企业管理模式[2]。这给电力企业向智能化企业转型做了很好的示范和参考。

1  物联网概念简述

物联网的概念是于1999年由麻省理工学院Auto-ID研究中心Kevin Ash-ton教授首次提出的[3]，指通过射频识别技术（RFID）、红外感应器、全球定位系统（GPS）、激光扫描器等信息传感设备[4]，将任意一个物品与互联网进行连接、信息交换和通信，以实现“物与物、物与人、物与网络”的全面连接及智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络模式[4]。

感知層、传输层、应用层是物联网体系架构的三个子层。感知层：位于体系结构中的最底层，通过RFID读写器、二维码标签、全球定位系统（GPS）、传感器等识别物体信息、进行数据短距离传输，实现对物理世界的智能感知。其所需的关键技术包括短距离通信技术和检测技术;传输层：通过各种电信网络与互联网进行融合，将感知层所获得的数据，进行长距离传输，使得物体的信息能够实时、准确的传递出去[5];应用层：又称为处理层，将网络层得到的数据信息进行处理，实现智能化识别、定位、跟踪、管理等应用[6]。主要包括硬件制造技术和程序开发。具体架构如图1所示。

2  物联网技术应用现状

物联网作为国家战略新兴产业得到了飞速的发展，物联网技术的研发及应用领域日益广泛。在炼化企业建设中，利用物联网技术搭建感知数据平台和地理空间信息平台，以实现炼化企业各环节及全方位的智能控制管理[7];在化工企业建设中，使用物联网技术提升安全性、管理效率，实现远程智能监控危险化学品并进行化学物品同步管理，提高危险化学物品的存储、运输效率和安全性[8];在船舶企业建设中，将物联网技术应用到物资管理中，实时对具体物资进行识别、定位、跟踪，降低物资管理成本、优化资源配置、提高产品质量[9]，促进造船工业生产向智能化发展。此外物联网技术也在广泛的应用于智慧城市、智慧校园[10-11]、智慧小区的建设中。

查阅物联网技术在国内外的应用领域得知物联网在促进电力科研机构物联网化、提升电力科研机构实验室应用管理能力方面，还未有典型的、可借鉴的成功案例。而且对物联网的应用仍是将其某个技术应用到电力科研机构的某一领域。例如美国智慧电网重点在于标准制订方面的推进[12];欧洲智慧电网的发展主要以欧盟为主导;韩国以新兴产业发展为导向，专注于智能电表的应用和电动汽车的发展[12];日本智慧电网建设的重点内容则是新能源、电池与微电网等[12]。

3  电力企业物联网化建设

本节重点研究将物联网技术全面应用到电力企业的智能电网和智能实验室建设中去，通过分析智能电网和智能实验室建设方案，全面推动云南电科院信息化、智能化发展。

3.1  智能电网建设

智能电网作为一种新兴的电网供电模式，是指以各级电网协调发展框架为基础，以特高压电网为骨干网架，以通信信息为支撑平台，利用先进的物联网技术全面提高电网安全性、可靠性、高效性、经济性、适应性和互动性。

物联网作为智能电网建设中的传输网络，其体系架构包括：感知延伸层、传输层、应用层。在智能电网建设中可以利用物联网技术使电力企业实现智能输电、智能发电、智能变电和智能用电等功能[13]。智能电网中的物联网体系架构如图2所示。

3.1.1  智能电网-感知延伸层

感知延伸层在整个架构的第三层，主要包括通信延伸子层和控制子层。通信延伸层主要是通过无限保真技术、Ad-hoc、UWB（超带宽）、ZigBee等通信方法把一些物理实体连接到传输层和应用层;控制子层则是利用RFID、智能传感器、芯片、智能采集设备等智能手段，将电网中重要环节的电量信号与非电量信号进行采集。物联网在电网的感知  层中的应用可以认为是对具体的“物”进行识别的过程。

3.1.2  智能电网-传输层

传输层又称为网络层，该层以电力光纤网为主，用来接收来自感知延伸层的信息，并在一定范围内通过电力通信网来进行长距离传递数据信息。通过在周围建立电力通信网以保证接收到的通信网传来的数据信息具有可靠性、及时性、安全性。除此之外，在电力通信网的运行中可以通过智能传感器，对接收到的信息进行采集、融合。

3.1.3  智能电网-应用层

应用层利用结构数据、非结构数据、地理信息系统数据（GIS）和实时数据等数据为电力综合信息平台提供强有力的支撑，并基于以上数据可以搭建电力综合信息平台。确保针对智能输电、智能发电、智能变电和智能用电等不同用电情况制定不同的处理方案。确保电有所需、电有所用、合理用电，实现配电网自动化、智能化与信息双向互动等。

建设的智能电网应具有自愈性、集成、经济、优化、兼容、坚强等特性。具体分析如表1所示。

3.2  智能实验室建设

基于物联网技术建设的智能实验室[14]主要分为五大模块：门禁控制模块、计算机管理、实验室设备管理、实验室综合管理、实验室综合监控模块。实验室总体架构如图3所示。

3.2.1  门禁控制

门禁控制模块是实现智能实验室的第一步，其主要包括进门控制、出门控制和日志记录等。实验人员或者管理人员，进门时需要进行身份验证即刷卡识别，门禁控制器获取工作人员的刷卡信息后，请求上层管理服务器进行认证，服务器根据所接收的信息与数据库中存储的信息进行匹配，若匹配成功，则驱动电控锁打开大门，允许实验人员进入实验室进行相关实验操作，否则实验人员不能进入实验室，并将其信息上传，门禁传感器进行报警。

3.2.2  计算机管理

计算机管理模块主要是针对实验中的保密内容，防止泄露实验相关信息。实验人员使用计算机时同样需要进行身份验证，并且不同身份的人员具有不同的使用权限，实验人员只能根据自身的权限进行相关操作不可跨越权限使用计算机。

3.2.3  实验室设备管理

实验室中的小型实验设备存放在设备柜中，设备柜由设备控制器控制，并且控制器连接着刷卡器、RFID读写器、电控锁。RFID会对实验室的设备进行周期性扫描，定期检测设备状态，实时显示设备状态;电控锁控制着设备柜的开与关。实验人员在取出设备时，需要身份验证，验证通过后，需按照设备使用说明进行相关操作，若操作不规范或者恶意破坏设备，则设备上安装的报警器会执行报警操作，并终止此次实验。

3.2.4  实验室综合监控

智能实验室综合监控模块主要包括：多功能网关、传感器和多种实验设备。多功能网关负责采集传感器节点上的数据并将其上传至管理服务器，服务器将数据存储到数据服务器中，并根据实验室配置进行相关联动控制。传感器用来检测实验室的环境、设备状况。常用的传感器为烟雾传感器、红外传感器、温湿度传感器、照度传感器等。此外，通过安装在实验室里的各种传感器实现对实验室内的环境进行实时监测，并根据实验室环境变化对实验设备进行自动控制，起到防火、防盗、防毒、节能的目的。

4  总结

开展企业物联网化建设总体架构的研究和设计，通过对物联网技术的定义及其具有的特点、包含的范围、架构等关键问题进行研究，结合我国物联网标准的实际需求及企业内部建设的要求提出具有企业特色的物联网化企业建设总体架构体系标准，规划物联网标准化工作，为企业物联网化建设工作提供顶层设计，极大地促进物联网产业的发展，并为今后企业实现智能化奠定基础。尤其是对电力科研机构的智慧化建设提供了强有力的支撑。

参考文献

[1] 涂扬举. 基于自主创新的智慧企业建设[J]. 企业管理， 2018（5）.

[2] 高蕊. 拥抱新工业革命谋求高质量发展-国电大渡河智慧企业建设实践[J]. 中国经济报告， 2018（2）.

[3] 曾慶勇， 刘远仲. 浅谈物联网技术发展方向与产业前景[J]. 软件， 2018， 39（3）：37-40.

[4] 张震， 任伟， 朱汉琴. 构建智慧城市交通与公共事业的探讨[J]. 新疆石油科技. 2016（3）.

[5] 程庆龄， 鲁建东. 物联网技术在自动化仓库中的应用[J]. 北京印刷学院学报. 2014（4）： 55-58 .

[6] 巫宗宾. 公共安全领域物联网技术的应用研究[J]. 数字通信世界， 2017 （11）： 201-202.

[7] 周敏， 张耀亨， 刘双明等. 炼化企业物联网建设方案探讨[J]. 现代化工， 2014（2）： 9-13.

[8] 王冲， 安泰， 毕晓彬， 物联网技术在化工企业的应用研究[J]. 天津化工， 2018（3）： 52-53.

[9] 侯星. 物联网技术在船舶企业物资管理中的应用研究[D]. 江苏科技大学， 2016.

[10] 黄超， 唐子蛟. 基于云计算技术的智慧校园平台建设研究[J]. 软件， 2018， 39（5）： 27-30.

[11] 闫实， 付佳， 石莉. 大数据环境下基于智慧校园的教学改革[J]. 软件， 2018， 39（2）：208-211.

[12] 张季东， 李健. 国际智慧电网建设的战略要点及对我国的启示[J]. 电力与能源， 2017（2）.

[13] 唐明双. 物联网技术在智能电网中应用研究[J]. 黑龙江科学， 2017（24）： 74-75.

[14] 靳晋. 基于物联网的计算机实验室管理模式研究[J]. 软件， 2018， 39（6）： 177-180.