摘要：本文是对当今世界物联网的发展趋势以及创新技术，针对电网企业在日常综合运营中所遇到的问题进行综合分析，并尝试有针对性的物联网组网建设方案进行综合分析和建议。最后通过适配相关的信息技术手段固化相关的理论，提供有效的实施依据。
关键词：物联网；通信技术方式；组网建设方案
Research on networking construction scheme based on power Internet of things
GU Hai-tong，CUI Zhuo，WU Xiao-xiang，CAI Miao-zhuang，LI Yun-ting
（Guangzhou Power Supply Bureau Co. Ltd，Guangzhou Guangdong 510000，China）
Abstract：This paper is a comprehensive analysis of the development trend and innovative technology of the Internet of Things in the world today，aiming at the problems encountered in the daily integrated operation of power grid enterprises，and tries to make a comprehensive analysis and suggestions on the construction scheme of the Internet of Things. Finally，the relevant theories can be solidified by adapting relevant information technology to provide effective basis for implementation.
Key words：Internet of things，Communication technology mode，Networking construction plan
1.引言
物联网一般应用是将大量的传感器节点构成监控网络，通过各种传感器采集信息，以帮助实施人员或相关工作人员及时发现问题，并且准确地确定发生问题的根源，这样企业将逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产运营模式转向以信息和软件为中心的运营管控模式，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的运营设备系统。
物联网在电网企业的日常运营应用上，可以将能源生产端、能源传输端、能源消费端的数以亿计的设备、机器、系统连接起来，并以各种通信方式形成了能源互联网的“物联基础”。通过大数据分析、机器学习和预测的能源互联网实现生命体特征，整合运行数据、天气数据、气象数据、电网数据、电力市场数据等，进行大数据分析、负荷预测、发电预测、机器学习，打通并优化能源生产和能源消费端的运作效率，需求和供应将可以进行随时的动态调整，以达到增加产能、改善品质、调节运营周期、提高经济效益的目的。
2.物联网组网总体体系架构
2.1组网技术体系标准
根据物联网技术与应用密切相关的特点，按照技术基础标准和应用子集两个层次，引用现有标准、裁剪现有标准或制定新规范等策略，形成了包括体系架构、组网通信协议、接口、协同处理组件、网络安全、编码标识、骨干网接入与服务等技术基础规范和产品、应用子集类规范的标准体系，并通过标准体系指导成体系、系统的物联网标准制定工作，同时为今后的物联网场景应用中对标准的采用提供重要的支持。
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图1 组网技术体系标准
2.2 组网技术体系框架
物联网的技术体系框架如下图2所示，它包括感知层技术、网络层技术、服务层技术及应用层技术。
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图2 物联网技术体系框架图
3.物联网感知层的组网方式
3.1传感器的组网特点与应用范围
传感器属于先进的检测装置，可以对被测信息进行感知，同时根据相应的规律能够转变为电信号或者是其他多种形式，最终输出信息，满足了信息在传输、处理以及存储等多方面的要求，而这也正是自动检测和控制的重要前提。其中，对于物联网系统来讲，物联网传感器所指的就是针对各参量进行信息采集或者是加工处理的一种设备。而传感器不仅能够独立存在，而且可以与其他设备实现一体化，进而更好地呈现出来。然而，任何呈现方式都隶属物联网感知以及输入的一部分。而在物联网未来的发展当中，在数据采集前端，传感器与传感器网络的作用十分重要。
在对传感器进行分类的时候，方法有很多，而根据传感器物理量、输出信号以及工作原理进行类是比较常见的。另外，以信息处理功能为标准对传感器进行分类，这一现实意义很是重要，尤其在物联网的时代背景之下。根据这一分类，能够将传感器分为一般传感器和智能传感器。其中，一般传感器采集的信息需要由计算机进行处理，但是，因为智能传感器不同，其自身具备微处理器，因此，也同样具备了信息采集等多方面的能力，最关键的是数据精准程度很高，可靠性也比较强，价格低与分辨力高等特点十分显著。
3.2 RFID的组网特点与应用范围
RFID作为射频标签自动识别的技术，能够合理利用射频信号，以空间电磁耦合的方式传递信息，确保无接触，同时，根据传递信息识别物体，由此可见，在物联网感知层的组网中，RFID技术十分关键。
在RFID系统当中，读写器、电子标签与天线是主要的组成部分。对读写器进行利用，可以将既定格式所需要识别的物品信息纳入电子标签的存储区域当中，也可以在其自身阅读能力之下，对电子标签信息内容进行读取。另外，电子标签的芯片有数据存储区，主要是对待识别物品信息进行存储。而天线的功能则是对信号进行发射并接收，通常情况下被安置在电子标签与读写器当中。
而RFID技术最主要的原理则对于读写器形成磁场后，电子标签进入，实现射频信号的发出目的，利用感应电流来获得能量，将芯片内存储的产品信息进行发送，也可以发送某频率信号。在读写器对信息进行读写以后会解码，进而传送到中央信息系统中，对数据信息进行处理。
4. 物联网网络层的组网方式
随着通信技术的不断发展，目前物联网网络层的通信技术方式主要分为有线通信和无线通信两个方面；其中有线通信方式包括光纤、网线和电力载波等。而无线通信方式包括5G、4G、3G、GPRS、LORA、NB-IOT、WIFI、蓝牙等。
针对供电企业对物联网组网要求比较复杂，而且平台运行可靠性要求高。一般对旧的运营空间环境适合使用无线通信方式进行智能化改造，这样就物联网在日常运行时候特显便捷性、移动性和扩展性良好的特点。而对于新运营空间内，应优先考虑选择有线网络方式，使其系统具有更加好的稳定性，并把建设成本大大的有效降低等特点。
5. 物联网平台层的组网方式
5.1设备连接管理
物联网连接背后所带来的机遇，连接云平台的发展成为发展的核心，此时的平台，不仅是位居产业链价值的最顶端，也是数据的集散中心，更是商业模式创新的集中区域。谈论起模式的创新，从云化、平台到服务，应用需求的不断变化驱动着平台的变化与发展。
随着物联网的业务不断深化，功能更接地气，兼容性更强，服务能力更突出的连接平台的价值将逐渐凸显，正是这样一个市场痛点需求所在，也给了很多专注于物联网技术驱动的企业提供与其合作的契机。
而对于电网企业，物联网设备的接入方面一般分开以下两种：
一是借助于通信运营商（如中国移动、中国电信等）的公网网络进行感知层终端的设备接入；如果是采用这种方式，运营商网络中会对物联网终端设备进行连接管理，那么电网企业是否仍需要部署此类设备管理平台，则需要针对不同的业务应用，不同的功能需求而定。
二是通过电网企业自建的电力物联网网络进行设备接入，此时则需要在电力物联网网络中构建设备连接管理使能，使其具备对终端设备的管理能力。
5.1信息安全管控
物联网是一个多网的异构融合网络，物联网安全问题不仅存在于终端、服务端，数据的传输过程的也是必须要关注的。云平台和终端是组成物联网设备的关键部分，但是云平台将智能设备接入公网，做不到信息加密处理，就会造成家中、工作场所、公共空间里的大量物联网设备的信息都集中穿梭于公网中，很容易被不法分子解析获取并加以利用。而物联网用户千差万别，对安全的重视程度和对信息的保护措施也大相径庭，必然有的用户安全防范不到位。所以作为物联网数据传输的承载商，联通有必要对物联网业务进行安全检查和保护。
网络攻击在互联网上已经展示了其破坏性，如果在物联网上不能有效地扼制网络攻击，造成的后果更为严重，不仅影响信息安全，而且还可能直接影响工业安全、人身安全。而对攻击行为的识别和扼制，运营商都处在一个有利的位置，因此防范网络攻击对中国联通势在必行。在物联网客户的争夺过程中，中国联通率先建成一套高安全度的系统，对吸引客户也是极为有利的。
网络病毒、恶意URL等变化多端，危害甚大。对于运营商而言，识别对恶意URL的访问比较容易，帮助客户统一识别恶意URL，可以做到节省成本、事半功倍的效果。而对病毒的识别，考虑巨大的流量和对速率的要求，运营商处理较为困难，但是对病毒引发的网络灾难和业务安全问题，却可以做到较好的拦截效果。
一般而言，物联网的终端功能都有限制，对终端进行限制管理，存在潜在的需求。它不仅可以为用户提供终端管理能力，还有很强的数据安全保障功能，是联通物联网业务的一个发展方向。这个功能面向客户，有一定的经济前景。因此需要建设一个具备对终端进行业务管理、行为限制的平台。
6. 电力网联网组网建议
6.1传感方式的组网分析
物联网通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。物联网感知层、传输层参与厂商众多，成为产业中竞争最为激烈的领域。那么，物联网的传传感方式主要有传感器、RFID、二维码等，下面就电网企业在传感方式组网方面的优缺及适用范围进行分析。
6.1.1单一传感方式
在电力物联网感知层的传感方式组网中，单一使用到的通常是RFID的方式。可构建基于RFID资产管理系统构建的智能仓储管理，可以实现快速资产盘点与管理，具备可远程批量识别、不怕污损、数据可读写等特点。将基于实物标识的物联网技术应用于智能仓库管理，主要是通过阅读终端读取库存物资、材料的标签信息，并通过后台应用系统的智能决策，快速、准确地办理入、出、调、退、盘点等仓库管理业务，为管理者提供实时、快速、准确的仓库作业和库存信息。
此外，RFID还适用于基于RFID的电子化移交、帐卡物一致等应用场景中。
6.1.2混合传感方式
混合传感方式的组网是相合智能传感器、RFID及二维码等方式进行感知层的组网，形成针对电网企业不同业务需求的应用场景中。
混合组网方式可以有效规避各种传感方式的缺点，针对其适用范围而选择合适的传感方式。例如，在电网企业的配电房监控场景中，可为不同的设备定制适用的传感方式。环境变量监测可运用温度传感器、湿度传感器、水浸传感器及烟雾传感器等；动力设备监测可运用设备状态监测传感器及智能电表等；对于配电房的设备资产生命管理，则可运用RFID及二维码相结合的方式进行管理。
6.2通信方式的组网分析
在对当今物联网进行组织建设中，其通讯方式包括了移动空中网（NB-IOT/5G、3G/4G、GPRS），有线传输（电线、同轴线、有线开关量、RS323串口、RS485总线、USB），传统互联网（WIFI、以太网）以及近距离线传输（无线RF433/315M、Zigbee、Z-ware、LoRa、蓝牙）四大类型，其四大类的组网方式全面渗入在低功耗的广域网和局域网中，在这四大类型中可选择单一和混合进行组网。
6.2.1单一通信方式
对于在组网中选用单一方式的时候，我们可以从低功耗广域网和低功耗局域网中进行选择适配。
低功耗广域网（Low-power Wide-Area Network（LPWAN），包括了LoRa、NB-IOT等技术，其作用是满足越来越多远距离物联网设备的连接要求，即为了物联网应用中M2M通信场景而优化，发展的一项新技术。LPWAN具有低功耗，远距离，低运维成本等特点，可以真正的实现大区域物联网低成本全覆盖，在供电企业智能化组网建设过程中，承担着重要的角色。
低功耗局域网也包含了多种技术并存，例如：蓝牙、WiFi 等技术，相对于低功耗广域网而然，低功耗局域网具有产业链成熟，应用普及，稳定性强等优点，能够满足供电企业物联网应用的需要。
对于供电企业在物联网组网的时候，应根据系统运行环境的需要进行选择和调整，以达到最佳的组网方式。
对于供电企业的保密程度高而且数据传输要求稳定，在一般的情况下，优先选择局域网并通过蓝牙、WiFi加密技术，从而保障物联网数据的安全。
但涉及到外网数据的传输时候，就必须选择低功耗广域网进行组网了，特别是一些通过手机连接传输的万联网平台系统。
6.2.2混合组网方式
混合组网方式是适用在对物联网应用场景复杂，涉及技术较多的场合适用。特别是在不确定因素的环境中，尤其重要。在选择混合组网方式的时候，应考虑各种组网方式是否存在着兼容性的问题。混合组网建设时候出现不能兼容的时候该如何协调处理。是推动整个供电企业物联网良性发展的关键要素。
对于电力物联网而言，有线通信方式可选择电力载波及传统的以太网的方式进行部署，可以在现有通信网络的情况下快速部署上线，节省建设成本。而无线通信方式，选择授权频谱的NB-IoT及未授权频谱LoRa是比较适用的组网方式。未来在电力物联网的实际组网部署当中，也会出现有线通信及无线通信并存的混合组网方式。
7.结论
本文探讨与分析了在基于物联网技术的背景下，电网企业在电力物联网的组网建设的构建意义和必要性，并给出了基于物联网技术的总体可执行框架，对电力物联网组网建设具有相关参考价值。目前，基于物联网技术在其他行业已经获得较为广泛的应用并创造出巨大的商业价值，但是在电力系统中的应用才刚刚起步，因此结合其技术优势和电力系统的应用要求，发挥电力物联网的价值，将为智能电网的建设带来新的发展契机。
参考文献：
[1]卢宁，王春璞．智能电网与智能家居[J]．科技视界，2016（1）：6-8．
[2]张东霞，苗新，刘丽平，张焰，刘科研．智能电网大数据发展研究[J]．中国电机工程学报，2015（1）：2-11．
[3]荆孟春，王继业，程志华，李凌．电力物联网传感器信息模型研究与应用[J]．电网技术，2017，38（2）：532-537.
[4]徐赟．“互联网+”：新融合、新机遇、新引擎 [J]．电信技术，2016（4）：532-537．
[5]王广辉．中国智能用电的实践与未来展望[J]．中国电力，2017（1）：1-5 .
[6]庆克堂，刘忠，程晓君．淮南供电公司节能服务管理的实践[J]．淮南职业技术学院学报，2017，13（3）：4-8．
[7]张琴，杨胜龙，伍玉梅，戴阳.几种常见的物联网通讯方式及其技术特点[J]上海海洋大学工程学院，计算机及应用，2017，10（4）.
作者简介：
张文斐，1969.12，女，汉，广东五华人，本科学历，高级工程师，广州供电局有限公司，广东工业大学，计算机应用专业，研究方向为电力信息化应用，广州供电局有限公司，
王德辉，1986.11，男，汉，广东顺德人，本科学历，助理工程师，广州供电局有限公司，华南师范大学，信息计算科学专业，研究方向为信息系统开发建设、物联网体系、移动应用、信息系统运维、配网运行维护，广州供电局有限公司，
邹时容，1981.10，男，汉，湖北荆州人，硕士研究生学历，高级工程师，广州供电局有限公司，中山大学，地图学与地理信息系统专业，研究方向为地理信息系统在电网领域应用，广州供电局有限公司，
陈杰锋，1981.11，男，汉，广东潮州人，本科学历，广州科腾信息技术有限公司，沈阳工业大学，计算机科学与技术专业，研究方向为信息系统开发建设、物联网体系、智能电网，广州科腾信息技术有限公司，
论文作者:张文1,王德辉1,邹时容1,陈杰锋2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/17
标签：方式论文; 传感器论文; 电网论文; 技术论文; 信息论文; 设备论文; 电力论文; 《电力设备》2018年第23期论文;