物聯(lián)網(wǎng)概念與技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)包括人與物、物與物之間的連接,即物聯(lián)網(wǎng)可以隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物之間的交互互通。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵在于感、傳、知、控,其核心技術(shù)如下:RFID技術(shù)。一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。泛在傳感技術(shù)。利用各種傳感器,將現(xiàn)實(shí)世界中各種事物的變化進(jìn)行量化,形成數(shù)據(jù),并通過技術(shù)手段傳送到指定的位置。
納米嵌入技術(shù)。利用納米技術(shù)制造超微型的傳感器,構(gòu)建看不見的傳感網(wǎng)絡(luò)。這些被稱為智慧塵埃的超微型傳感器,可以嵌入到任何物品之中,且不造成任何影響。智能運(yùn)算技術(shù)。傳感器得到信息后,需要對(duì)其進(jìn)行語(yǔ)義的理解、推理和決策,這需要智能運(yùn)算技術(shù)來(lái)完成。
通過分析我們可以發(fā)現(xiàn),物聯(lián)網(wǎng)擁有更深入的智能化、更全面的互聯(lián)互通、更透徹的感知。首先,它能幫助我們隨時(shí)隨地感知、測(cè)量、捕獲和傳遞設(shè)備的信息;其次,它能將各類不同介質(zhì)中的信息交互、共享;最后,它能使用數(shù)據(jù)挖掘和分析工具等科學(xué)模型和功能強(qiáng)大的運(yùn)算系統(tǒng)處理復(fù)雜的數(shù)據(jù),整合分析海量的跨地域、跨行業(yè)的信息,支持決策和經(jīng)營(yíng)。因此,物聯(lián)網(wǎng)不再單純的是一種技術(shù)手段,更是一劑信息化促進(jìn)工業(yè)化的良藥。
物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)的應(yīng)用
與電力行業(yè)生產(chǎn)需求相匹配,物聯(lián)網(wǎng)可以全面應(yīng)用于電力生產(chǎn)、傳輸?shù)恼麄€(gè)系統(tǒng),提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性,幫助電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)健康、高效的轉(zhuǎn)型發(fā)展。(如圖1所示)
圖1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力行業(yè)的“綠色”應(yīng)用
在水力發(fā)電方面,開發(fā)集實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、趨勢(shì)預(yù)測(cè)、在線調(diào)度、風(fēng)險(xiǎn)分析為一體的水庫(kù)智能調(diào)度系統(tǒng)。根據(jù)水庫(kù)來(lái)水和蓄水情況及水電廠的運(yùn)行狀態(tài),對(duì)水庫(kù)未來(lái)的運(yùn)行進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè),對(duì)水庫(kù)異常情況下水庫(kù)調(diào)度決策進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,并提供決策風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo),規(guī)避水庫(kù)運(yùn)行可能存在的風(fēng)險(xiǎn),提高水能利用率。在水電站,物聯(lián)網(wǎng)不但可以應(yīng)用于機(jī)組內(nèi)部的監(jiān)控,還可以應(yīng)用在壩體的狀態(tài)監(jiān)控,可以在壩體內(nèi)設(shè)置傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壩體變化情況,規(guī)避水庫(kù)運(yùn)行可能存在的風(fēng)險(xiǎn)。
在風(fēng)能發(fā)電方面,可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)能狀況,了解風(fēng)電功率的變化,預(yù)測(cè)風(fēng)電功率的波動(dòng)趨勢(shì),并通過建立可靠性模型,開發(fā)相應(yīng)的分析軟件,建立風(fēng)電廠接入電網(wǎng)的可靠性分析評(píng)估方法,避免風(fēng)電機(jī)組波峰波谷差異過大對(duì)于電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響。
在光伏發(fā)電方面,由于光伏發(fā)電具有隨機(jī)性、間歇性、發(fā)電量與氣候條件有關(guān)、能量密度較低等特點(diǎn),利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電廠的氣象數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集,提高太陽(yáng)能輸出功率預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性,提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和安全性。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以在常規(guī)機(jī)組內(nèi)部重要控制點(diǎn)布置相應(yīng)的傳感監(jiān)測(cè),實(shí)時(shí)了解機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際狀況,包括各種技術(shù)指標(biāo)與參數(shù),提高常規(guī)機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)水平,及時(shí)處理異常指標(biāo)和潛在問題。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以幫助企業(yè)提高生產(chǎn)安全管理水平。由于電力生產(chǎn)管理的復(fù)雜性,電力現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理難度較大,常有誤操作、誤進(jìn)入等安全隱患。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以進(jìn)行身份識(shí)別、電子工作票管理、環(huán)境信息監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等,實(shí)現(xiàn)調(diào)度指揮中心與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的實(shí)時(shí)互動(dòng)。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以提高對(duì)輸電線路運(yùn)行狀況的監(jiān)控能力,可監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容包括氣象條件、覆冰、導(dǎo)地線微風(fēng)振動(dòng)、導(dǎo)線溫度等。同時(shí)可以通過在塔基下、桿塔上及輸電線路上安裝地埋振動(dòng)傳感器、壁掛振動(dòng)傳感器、傾斜傳感器、距離傳感器等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)輸電線路狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),很好地完成對(duì)重要桿塔的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和防護(hù)。
未來(lái)發(fā)展與展望
“物物互聯(lián)”使得機(jī)器不再是一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體,而是能實(shí)時(shí)向人們匯報(bào)狀態(tài)的主體,從而可以大大促進(jìn)電力行業(yè)向“綠色、安全、智能”的電力行業(yè)轉(zhuǎn)型。(如圖2所示)
圖2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)促進(jìn)電力行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展
首先,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以從生產(chǎn)的全流程進(jìn)行監(jiān)控,從煤炭堆場(chǎng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)到機(jī)組內(nèi)部燃燒狀態(tài)監(jiān)測(cè),再到排放環(huán)節(jié)的脫硫脫硝有害化學(xué)成分檢測(cè),從而大大加強(qiáng)節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)的效果。其次,從發(fā)電企業(yè)發(fā)電設(shè)備的監(jiān)控到電網(wǎng)企業(yè)輸電設(shè)備的監(jiān)控,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以幫助發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)提升安全生產(chǎn)的管控能力,針對(duì)隱患及時(shí)響應(yīng)。最后,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最核心的提升是智能化。電力企業(yè)海量數(shù)據(jù)收集之后,利用決策支持系統(tǒng)進(jìn)行分析處理,幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化思考,做出最合理的應(yīng)對(duì)措施。
但物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也是一把雙刃劍,在電力行業(yè)充分應(yīng)用時(shí),也應(yīng)考慮到其可能的危害性。首先,把感應(yīng)器嵌入企業(yè)每個(gè)設(shè)備與設(shè)施中,使每個(gè)物品都切實(shí)互聯(lián)起來(lái),這直接帶來(lái)了對(duì)企業(yè)的安全和隱私的保護(hù)問題。例如病毒,在互聯(lián)網(wǎng)上即使是感染了病毒,受害的最多也就只是幾萬(wàn)臺(tái)計(jì)算機(jī),切斷網(wǎng)絡(luò)后可以慢慢消滅病毒。但在物聯(lián)網(wǎng)上傳播病毒,受感染的就不只是計(jì)算機(jī),還有眾多現(xiàn)實(shí)物品,直接會(huì)影響到企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。尤其是作為國(guó)家基礎(chǔ)性行業(yè)的電力行業(yè),其安全性的重要性不言而喻。
其次,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的核心技術(shù)并不在我國(guó)手中,關(guān)鍵電子元器件、基礎(chǔ)軟件、操作系統(tǒng)、骨干路由、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、大型存儲(chǔ)設(shè)備等方面,美國(guó)都占據(jù)全球壟斷地位。而在我國(guó),半導(dǎo)體專利外國(guó)企業(yè)占85%,電子元器件、專用設(shè)備、儀器和器材專利外國(guó)企業(yè)占70%,無(wú)線電傳輸外國(guó)企業(yè)占93%,移動(dòng)通信和傳輸設(shè)備外國(guó)企業(yè)占90%。如果某些外國(guó)設(shè)備留有“后門”,被外國(guó)企業(yè)或政府操縱,后果將不堪設(shè)想。
在“十二五”期間隨著兩化融合戰(zhàn)略的深入推進(jìn),物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必將會(huì)大大推動(dòng)傳統(tǒng)電力行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展,提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的跨越式升級(jí)。但在發(fā)展的同時(shí)也要審慎推進(jìn),有選擇性地逐步推進(jìn)核心設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展。