基于物联网的用户侧智能用电方案探究

魏宏飞，陈 雨，周 锋

(1.河南工业职业技术学院建筑环境设备工程系,河南省南阳市，473009 2.郑州信息科技职业学院建筑工程系,河南省郑州市，450064 3.凯迈（洛阳）环测有限公司，河南省洛阳市，471000)

0 引言

随着人民生活水平的不断提高和社会经济的不断发展,人们对个性化、多样化的用电服务需求将急剧增加，智能用电是我国国家电网公司坚强智能电网建设的重要组成部分，它可以实现供需双方的智能互动，用户可以获知各类用电信息。用电企业可以根据采集到的各类用电信息，分析家庭用电负荷，为用户提供经济高效的用电方案以及其它的增值业务服务，构建电网与用户之间电力流、信息流、业务流实时互动的新型供用电关系。目前，物联网技术是智能电网的支撑技术之一，本文就物联网技术在用户侧智能用电方便的应用进行了研讨。

1 物联网技术

物联网集成了传感器技术、网络通信技术、人工智能和自动化技术，能够将感知到的物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监测和管理的一种智能网络，被广泛的应用于智能电网、智能交通、智能家居、工业监测、老人护理、公共安全、政府工作、医疗卫生、环境保护等领域。

物联网包含感知层、网络层和应用层三层。感知层负责采集信息和物联相关的信息；网络层用于接入和传输来自感知层的信息，异构融合广泛的通信网络,包括现有的互联网、通信网、广电网以及各种接入网和专用网等；应用层用来构建各种服务管理平台和运行平台，为用户提供各类服务，实现物联网的智能应用。

2 用户侧智能用电

智能用电是通过将用户端的设备通过传感器和通信设备联成完整的用电信息交互网络，智能地采集各类电信息，实现用电信息的自动采集、负荷管理、用电状态的监测与分析，提供用电指导和各类增值服务。用户侧智能用电服务系统的逻辑架构分为设备感知层、网络通信层和业务应用层3层，如图1所示：

(1)设备感知层是智能用电服务系统的基础环节，主要应用智能量测控制技术，通过各类量测装置构成的传感器网来实现用户配电开关、用电设备状态的在线监测和控制。本层的设备主要实现本地设备间的信息传输，可采用无线局域网通信(Wi-Fi)、无线局域网安全传输通信(WAPI)、Zigbee、电力线载波通信(PLC)以及RS-232/485等多种本地通信方式。互动设备是用户与电网进行双向交互的关键设备，还可以通过综合业务网关与本地通信或是与上层设备进行通信。

(2)通信网络层用来实现上、下层级的数据传输，分为电力专网和互联网2种形式，其中电力专网主要包括230 MHz无线窄带通信、同步码分多址(SCDMA)无线宽带通信以及电力光纤通信。综合业务网关支持广泛的通信方式，完成各种方式之间协议转换和寻址，实现用户设备的接入和上行通信。

(3)业务应用层主要以设备感知层获得的海量数据和双向互动平台为基础，提供常规用电服务、智能用电服务和社会增值服务等各种业务应用。

图1 智能用电服务系统逻辑架构

3 基于物联网的智能用系统物理架构

图2为基于物联网技术的智能用系统物理架构：(1)设备感知层实现各种测量、信息采集和信息汇总功能，设备包括空调、电冰箱、热水器、电视和电脑等用电设备、公用事业计量装置水表和燃气表、智能电表和家庭安全检测装置燃气报警和烟雾报警器以及交互设备。能够实现自动电表、水表和燃气表的集抄，用户还可以通过交互设备及时地与供电企业互动，获知各类信息和增值服务。本层设备采用多种通信技术混合组网，有RS-485、ZigBee以及三网融合技术，大大提高了系统的可靠性和扩展性。(2)通信网络层用来连接系统上、下层之间的网络，其主要设备是支持广泛通信方式的智能通信机和网络信道。系统支持GPRS 和有线通信技术等。(3)业务应用层拥有各类应用中心，用户可以通过各类终端设备（电脑、PAD、智能手机、家庭内交互设备等）访问这些应用中心，及时地获知用电信息、电价、预付电费、剩余电费、告警信息以及电价政策等相关内容，还可以随时随地支付相关费用以及接受小区信息、社区服务等增值服务。

图2 智能用电服务系统物理架构

4 小结

智能用电作为坚强智能电网的重要组成部分，它建设的好坏直接关系到电网的能源使用效率、经济运行和有序用电。用户侧的智能用电以物联网技术为基础，能够为用户提供经济高效、便捷安全、服务多样、灵活互动和友好开放的用电服务，为企业推广智能用电提供了全新的思路，具有一定的价值。

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