物联网技术在电网工程施工管理中的应用

2022-12-21孙伟光

建材与装饰 2022年33期

陈观，孙伟光

（山东科汇电力自动化股份有限公司，山东淄博 255087）

0 引言

物联网的发展前景已经得到了全世界的认可，并逐步在各行各业广泛地应用。物联网通过射频识别技术、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按通用或专用协议将任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

1 物联网技术在智能电网中的作用

1.1 促进智能电网体系的改革

我国的用电现实情况以及上层的政策措施对物联网技术进入智能电网领域提供了重要的支持。物联网技术的不断进步也使其在电网体系改革中发挥着至关重要的作用。首先，经济社会是在不断向前发展的，人们对于用电量的需求正在不断地提升。尤其是各种生产企业，需要充足的电量为其生产活动作为基础，如果这些生产企业没有充足的电量作为基础，那么很多的生产活动就无法正常开展。而随着社会经济的不断发展，人们的生活水平也在不断提升，对于用电量提出了更高的需求。

1.2 提升智能电网的工作效率

空调、电视、电脑、手机等现代化工具已经在人类社会普及，这些工具是人们日常使用最为频繁的，因此，对于电的使用不仅仅提出了量的要求，还提出了时间的要求，即24h用电。且我国的人口基数较大，很难将用电收费以及各种政策调整向人们及时公布，信息传递不及时，导致电网工作效率不高。因此，就必须采用新兴的技术来解决这些问题。科学技术的向前发展促进新技术的不断兴起，这些技术能够极大地改变现阶段的生活方式，提升人类社会的生活水平[1]。物联网技术就能够很好地解决这个问题。物联网是将实体与互联网相互连接的产物，其能够实现对实物的实时监控。并且通过互联网系统将各种信息传递至用户手中，进而大大提升了电网工作的效率。

2 智能电网中物联网技术的应用价值

智能电网的设备状态预测和调控、资产全寿命周期管理的信息决策、电力网络与用户之间的智能互动等行为均需要依靠物联网技术完成，这些智能化控制和管理工作使物联网技术与智能电网的联系更为紧密。依照当前行业发展经验，智能电网中物联网技术的应用价值主要体现在以下7个层面。

（1）可实时提供各发电机组和各类机电设备的运行状态以及各项技术指标和参数，进而提高发电过程中的运行维护水平。

（2）可实时监控水力发电站坝体各部位压力变化，以传感器群的方式监控坝体变形现状，进而为规避水库调度风险提供数据支持。

（3）利用气象传感器可快速完成风力发电厂和光伏发电厂所在区域的各类气象数据的收集，如风向、风速、温度、湿度、气压、降水量、光照强度等，进而为新能源发电体系提供有效辅助，提高整体发电效率。

（4）输电网络监控过程中，借助传感器可实时观测变电站和输电设备的微气象环境、线路覆冰、导线温度和弧垂幅度、输电线路风偏、杆塔倾斜度、绝缘子表面污渍程度等信息，将这些信息与电网运行数据组合，可及时发现输电网络存在的隐患，最大限度提升电力能源网络的可靠性和稳定性。

（5）工作人员可在输电杆塔、输电线路以及各类机电设备上设置多类别传感器，完成目标识别以及侵害行为的具体分析和定位，提高对电力设备的全方位防护效能。

（6）物联网系统配属的传感器可实时监测电力作业现场人员、设备以及环境等信息，实现设备与设备、设备与人员的智能互动，尽可能减少人为因素对电力网络稳定性的破坏，消除安全隐患，提升作业质量。

（7）智能电网借助智能监控和实时反馈功能，可实时获取不同用户的用电需求，进而实现智能用电双向交互服务，有效改善供电可靠性和用电效率，为节能减排工作的顺利开展奠定技术基础。多端资源的高效配合和互动让智能电网在信息化、自动化和互动化层面更具优势，智能电网服务水平的进一步改进会极大程度改善人们的生活品质，生产生活过程更显智能和节能。

3 物联网技术在智能电网中的应用

3.1 标识技术的应用

标识技术作为物联网最关键的技术之一，主要由电子标签、读写器、信息处理器3个部分组成，其中每一个部分负责不同的工作环节，比如射频识别技术在我们常用的身份验证识别器中就有应用，在现代社会生活中，不管是电子设备，还是个人工作需求，只要它们之间相互联系就少不了特殊编码来证明，而且针对不同物品我们会设置不同的电子编码，像银行卡、身份证这类需要保障安全隐私的ID，就需要加强对标识技术的设计和创新研究，进一步提升标识技术的应用。随着标识技术的不断提高，智能电网的利用率越来越高，在科技时代，人们的利益与电子卡紧密联系在一起，由于系统的漏洞，人们在应用的时候很容易出现差错，因此，标识技术的强化迫在眉睫。为了改善这种现象，保证标识技术的安全性和实用性，我们在加强机械设备进行管理的同时严格管控智能电网的系统运转，减少这种情况的发展，实现对电力设备进行全方面的监管，同时还能实时地将监管数据传输至互联网中[2]。利用RFID技术能够对物品的基本信息进行识别，并将这些信息传递至互联网之中。因为将设备的状态信息汇总的过程也是复杂的，成千上万条的设备信息依靠人力进行汇总难免不会出现问题，这样汇总的数据是不利于保管和查看的，当需要这些数据时，就需要对工作手册进行查找，浪费了大量的时间。然而利用互联网技术就能够很好地解决这些问题，互联网能够存储海量的信息，同时还能利用关键词实现对信息的检索。最后，物联网技术还能提升公众的知情能力，通过电力APP及时将电价信息、电力政策信息传递给公众。

3.2 无人机自动巡线系统

传统的高压巡线工作一直是依赖人力的高风险低效率工作，遇到冰雪水灾等恶劣天气时工作难以正常开展，特别是山区巡线具有相当高的风险性，甚至可能危及生命。通过采用成熟的国产无人机和物联网技术，建设无人机自动巡检及数据分析系统，借助各类传感器、无人机飞控、智能停机库等设备，实现无人机的自动起降、自动巡航、对大范围区域的自动探测、自动回巢充电等功能。通过若干个智能停电库的组网，实现不同区域无人机设备的智能化调度。结合输电线路无人机巡检数据分析系统，实现无人机自动巡检系统与巡检数据分析系统的对接，将无人机自动巡检系统传回的无人机数据及时有效归类存放，进行数据分析、趋势分析、故障诊断、三维建模、智能图像识别等工作，提升了巡线工作效率和质量，为输电线路日常巡检维护、电网施工前期勘测、电网规划、事故应急处置等工作提供了有力的技术支撑。在电力主营业务场景成功落地的基础上，电力企业借助物联网技术将各类主网关键能力和数据API化，通过物联网能力开放中心供给平台用户，逐步打造电网物联云生态。通过物联网能力开放中心，电力企业将各种主网能力以RestfulAPI形式开放给业务合作伙伴，通过灵活的合作模式聚合应用开发者、业务提供商等，共同打造具有电网特色的产业生态圈。

3.3 中间件技术的应用

科学技术的不断进步促进越来越智能的生活化的工具出现，这些工具都需要网络作为其运行的基础，如今，在物联网时代，我们的科技目标是实现时间、地点、物体三者之间毫无限制的连接，在确保屏蔽底层硬件的多样性和复杂性的同时控制上层信息交换的应用性，以及中层的相互性，为数据传递提供高效的交流平台，让信息之间相互作用，为人们服务。物联网技术在智能电网中的应用除了以上这些关键技术之外，还有安全和隐私技术的应用。现在的人生活在这个信息透明化的时代，个人信息和企业信息很容易泄露。所以，在有关个人隐私和一些私密信息的处理过程中，物联网必须为人们提供健康、安全的信息平台，毕竟很多信息交流都是建立在虚拟空间的基础上，利用网络和智能电网的配合进行操作，所以，它们只是系统识别和提取，根据系统规定的指令把信息进行传递，没有具体的真伪识别标志，给人们的利益带来安全隐患。虽然我们向往智能生活、智能城市、智能科技，但是随着科学技术发展，物联网技术的不断成熟，智能电网的弊端也慢慢地显露出来，比如说，人脸识别、指纹识别、语音识别及智能卡的应用，改变了我们的生活方式，提高了我们的生活质量，但是也给我们带来了安全隐患，像人脸识别，因为个人信息全部储存在网络当中，所以在个人进行金钱交易的时候，很容易造成经济损失。因此，在物联网技术应用的研究过程中，让物联网技术更加国际化、智能化[3]。在我们现实生活中，利用物联网技术进行智能电网建设，能够提供优质的生活服务，特别是在生活缴费方面，像水、电、气，因为网络技术的应用，优化了缴费程序，由人工转化为智能，在保证工作质量的同时服务更加高效人性化，用户在使用的过程中还能及时地与电力公司进行联系，不需要出门就能够解决面临的问题。用户还可以及时地反馈在使用中存在的不足，电力公司也能够及时将这些信息进行收集，通过物联网技术能够构建起一个快捷方便的用电平台，提升居民的体验感，还能为公司的进步提供可靠的依据，及时进行调整。

3.4 电压监测系统

基于低压配网电压质量进行评估分析、科学治理的内在需求，结合物联网技术搭建低压配网电压监测系统，实时采集、监测低压配网线路电压数据。主要功能涵盖数据采集、存储、分析、报表等各个模块，快速提供分钟级的电压均值、日电压数据统计值、月电压数据统计值等信息；对于电压不符合供电电压规定的异常发出告警事件，为智能化分析电压数据起到了很好的支撑作用。同时系统结合电压无功专业在国内的发展情况，整合优秀的技术和管理方法及理念，具有一定超前性。

3.5 运行监测

通过设备影子进行数据通信，采用微服务架构，通过MQTT协议获取和设置设备影子进行状态同步，存储设备状态、应用程序期望状态等信息。实现对变电站、智能电网设备、云平台等基础设施运行状态、负载进行监控和实时告警，为平台稳定运行提供保障。实现对通信网络的监控，包括网络资源定义和监测、基于业务特征的虚拟网映射、网络集中配置、端到端的虚拟网络监测等。实现对平台服务组件及接口服务进行监控，包括组件运行情况、接口调用情况等。通过对各组件运行情况瓶颈分析，实现对平台性能优化的决策建议；实现对平台故障及时发现、故障预测和智能定位。

3.6 传感器技术

传感器承担数据信息收集工作，数据采集又是物联网技术得以应用的前提。随着科学技术的快速发展，传感器技术工艺也在不断进步，这就让数据采集变得更为精准可靠。如果没有传感器的帮助，物联网系统在数据收集环节就会出现问题，数据采集效率和准确性会受到很大影响，而数据采集效率太慢，也会给后续信息处理和分析带来干扰。这种情况下，物联网系统将无法发挥其本质效用，系统完整性会被破坏，各项控制和沟通命令更无法得到有效执行。传感器技术在与物联网技术融合过程中，工作人员需要将感知收集信息功能作为系统研发的突破口，尽可能提高数据采集质量和效率，为后续处理和各项命令执行打好基础。此外，系统研发过程也要注重传感器自身的网络信息化，由不同传感器组成特定的数据采集体系。现如今，传感器已被应用于社会生产生活的各个环节，发展前景广阔，技术应用效果十分良好，传感器自身也实现了技术层面的创新和升级。多元化和集成化的智能传感器以及生物信息传感器的广泛应用，更凸显了传感器技术的综合性和功能特征，传感器技术的发展高度更是成为评价各项高新技术发展水平的重要标准。例如，我国某国际机场在搭建防入侵系统过程中，共布置3万多个传感器节点，实现地面和低空领域的全面覆盖，这种超大范围的传感器网络更是说明传感器技术的应用已非常普遍。