物联网技术在智能用电小区的应用

程 红

（国网九江供电公司，江西 九江 332000）

0 引言

在国家电网公司全面推进智能电网建设的大背景下，全国各省市都在积极推广集节能环保、新能源利用、远程互动和智能家电物等联网技术于一体的智能用电小区试点建设，引导市民快速进入智能电网时代。2012年，国网江西省电力公司在九江共青城市中航城果岭东方小区开展了智能用电小区建设试点，用户规模共132户，建设内容包含了智能用电小区光纤通信网络、互动服务系统、家庭安防系统等建设。

1 智能用电小区光纤通信网络

智能用电小区的通信信道，采用光纤复合低压电缆和无源光网络通信技术，实现电力光纤到表到户。根据小区功能业务规划及网络安全设计要求，小区内光纤通信网络分为内网和外网，内外网之间采用强隔离设备进行物理隔离，网络结构如图1所示。

1.1 光纤内网通道

光纤内网通道接入用电信息采集系统、配电自动化系统等内网支撑系统，主要为小区用电信息采集、配电自动化及电动汽车充电桩数据采集提供通道。

1.2 光纤外网通道

光纤外网通道接入智能小区互动服务系统、95598门户网站、社区主站等外网支撑系统，主要为小区用电互动服务、智能交互终端、智能家居业务和家庭安防提供数据通道。

图1 智能用电小区光纤通信网络

2 智能用电小区互动服务系统

通过构建智能用电小区互动服务系统，如图2所示，实现用户与电网双向互动服务，实时发送家庭电器的用电情况，指导用户科学合理用电，进一步提高能量利用效率，实现“削峰填谷”。

2.1 智能交互终端

智能交互终端是实现家庭智能小区互动用电服务的关键设备，其通过利用先进的信息通信技术，对家庭用电设备如空调、冰箱、热水器、灯光、窗帘等，进行统一监控与管理，对家庭用电信息数据进行采集和分析，指导用户进行合理用电，调节电网峰谷负荷。

智能交互终端对加载了智能控制模块的空调、冰箱、热水器等设备进行互联，相关控制指令经智能交互终端传至智能小区互动服务系统，实现了电器设备通过手机、PAD等多渠道远程控制。

2.2 智能插座

智能插座可安装在室内的插座上，智能插座与终端之间是通过无线信号进行通信的，并执行通断电功能来控制家电的通断电。智能插座上可以显示用电数据，也可以在终端显示详细的运行数据，并生成数据曲线，以反映该家电的实际用电情况。

图2 智能用电小区互动服务系统

3 智能用电小区家庭安防系统

在智能家居的组网中应用了物联网技术，通过在烟雾探测器、红外探测器和燃气泄漏探测器安装传感器和无线通信模块，组建智能用电小区家庭安防系统，如图3所示。用户家庭智能安防设备通过无线方式，将报警信号经智能交互终端传送至社区主站系统。

3.1 烟雾探测器

在厨房的墙壁上安装一个烟雾探测器，当室内烟雾浓度超过预设定标准，探测器将会主动发射信号至智能交互终端，终端联系社区主站进行报警。

3.2 红外探测器

在住户室内墙壁上安装一个被动红外探测器实现防盗的目的。当感应到异常情况时，探测器会发射信号至智能交互终端，终端会发出报警提示，并将报警信息通过智能交互终端传到社区主站。

3.3 燃气泄露探测器。

在厨房的墙壁上安装一个燃气泄露探测器，用于主动探测室内燃气浓度，当探测值高于预设定值时会发射信号至智能交互终端，终端联系社区主站进行报警。

3.4 无线门磁

安装在前门上，当有人非法进入大门时，无线门磁发射信号至智能交互终端，终端会发出报警提示，并将报警信息通过智能交互终端传到社区主站

3.5 紧急求助按钮

当家中有人突发疾病或发生紧急事件时，用户按下紧急求助按钮后，按钮会直接发射信号到智能交互终端，并通过智能交互终端向社区监控室告警。

图3 智能用电小区家庭安防系统

4 智能用电小区数据分析

通过智能交互终端，可实时查询用户家庭内部的电器设备能耗情况，用户可根据采集到的用电数据，结合峰谷时间点，科学合理用电，达到“削峰填谷”的目的。本文以共青城中航城果岭东方小区样板房采集的用电数据为例，其月数据、天数据和电器能耗数据分别通过柱状图、曲线图和饼图的方式并行展示，分析用户用电行为。

4.1 样板房月数据电量柱状图

共青城中航城果岭东方小区样板房2014年8月份采集的数据,如图4所示采用柱状图的方式可直观展示家庭电器设备当天的能耗量，用户根据最终的可视化数据，在满足其自身用电需求上，科学合理用电。

图4 样板房月数据电量柱状图

4.2 样板房天数据电量曲线图

取样板房2014年8月20日数据为例，如图5所示，电量变化的区间主要集中在8:00-17:30时间段。用户家庭的电器设备用电数据通过智能插座，实时上传至智能交互终端，在终端上显示详细的运行数据，并生成最终的数据曲线。

图5 样板房1天数据电量曲线图

4.3 家庭电器设备能耗饼图

取样板房2014年8月20日家庭电器能耗数据为例，如图6所示，样板房能耗主要包含空调、热水器、照明和其他，其中空调用电占比54.13%。通过家庭电器设备的能耗饼图，了解电器能耗占比情况，能指导用户更科学用电。

图6 样板房家庭电器设备能耗饼图

5 结束语

利用物联网技术在智能用电小区研究与应用，用户从被动的服务接受者变为主动的参与者，普通居民可通过智能家居交互终端，实时了解电器的用电情况和当前电价，实现电力公司与用户的双向互动，鼓励用户科学合理用电，最大限度满足用户的用电需求。

基于物联网技术的智能小区家庭安防系统，实现在智能用电小区内开展物业、安防等信息定制，向社会公众展示了新型用能服务理念，使社会各方对智能电网具有真实的感性体验，为智能用电的建设起到示范作用。