电力物联网概念是什么意思？

在国家电网有限公司（下称：国网公司）2019年初发布的1号文件中，着力于构建“三型两网、世界一流”的能源互联网被排在年度重点工作首位，即由承载电力流的坚强智能电网与承载数据流的泛在电力物联网共同构成能源流、业务流、数据流“三流合一”的能源互联网。

国网公司提出，要在未来几年继续建设运营好以特高压为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网，不断提升能源资源配臵能力和智能化水平；同时，充分应用“大、云、物、移、智” （大数据、云计算、物联网、移动互联网、人工智能）等现代通信技术，打造状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的泛在电力物联网。

从对这份文件的解读中，我们可以发现：坚强智能电网侧重于发输电侧，如特高压建设、新能源（风，光等）建设等，而泛在电力物联网则侧重于电力需求供给侧，旨在利用先进的信息通信技术，更好地满足用户对能源的多种需求。

基于这个背景，“泛在电力物联网”的概念被首次提出，而建设泛在电力物联网则成为落实国网公司“三型两网、世界一流”战略目标的核心任务。

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环境监测一般都是环境比较恶劣，不方便布线的场景。
所以，最好是用移动式的设备。这种的设备里，传感器一般使用钮扣电池供电，使用长达2年以年，网关一般使用锂电池供电，常附有电池不足报警等功能。

利用传感器、物联网、大数据、人工智能等技术，结合数字孪生技术，实现对电网的全面监测和管理。收集实时数据帮助分析电网中的各种变量：电压、电流、温度、功率等，将及时发现潜在问题并采取措施。

主要应用包括：

当数字孪生电网检测到电网某个部件的电流过大时，它可以发出警报并建议进行检修或更换。模拟电网的运行状态，及时发现故障并进行诊断。

收集大量的电网数据，从而预测未来的负荷需求，当数字孪生电网发现某个电站的发电效率较低时，可以自主调整发电机的参数以优化发电效率。数字孪生电网可以模拟电网的运行状态，并通过人工智能技术对其进行优化和控制。

如上图所示，多维度、实时的、动态呈现虚拟电厂接入的各类负荷资源（如小水电、太阳能发电机组、路灯照明系统、商业楼宇空调、工业企业用能设备、5G 基站、岸电资源等）运行实时状态与技术参数变化趋势；展示虚拟电厂运营调度过程以及评估指标信息展示虚拟电厂各类负荷资源技术参数变化趋势，以可视化技术全面支撑虚拟电厂经营决策。

建立一个数字孪生模型——虚拟电厂，模拟真实电网的运行状态和行为。在电网中部署传感器和监测设备，如智能计量表、电流传感器、温度传感器等。将收集到的数据需要进行分析和处理，实现智能控制和优化。再利用数字孪生模型和实时数据，建立智能控制系统，实现电网的负载预测和优化的智能控制。

虚拟电厂接入的负荷资源中包括充电站充电系统，此页面通过数据采集，实时的、动态的展示充电系统状态监测，包括设备当日充电放电量，设备功率以及各设备在线状态信息。其中调控电量信息图可展示计划目标调控电量以及实际调控电量。通过实时计算电量偏差率，业务人员可直观查看虚拟电厂调控电量业务内容，做到实时性，直观性，便捷性。

负控执行业务部分内容主要记录各年份负荷调控执行记录，通过高效，流畅，简洁，美观的设计页面来展示。全面掌握负荷控制执行情况，包括负荷实时监测、负荷压降结果分析等。负荷实时监测是指在负荷控制执行过程中，总部对各网省的实际负荷曲线、基准负荷曲线、目标负荷曲线、控制命令执行情况进行监测。

数字孪生智慧变电站的出现改变着传统变电站运维模式，实现变电站智能化、绿色化的转变，加快构建“无人值守+集中管控”的变电运维新模式的转型升级，亦推进了智慧电网的发展。

今天将Hightopo轻量化的 3D 可视化场景，建立动态的数字化变电站模型，数字孪生变电站可视化系统。多维度呈现变电站运维场景，实现变电站运行状态实时监测，运维设备、控制系统和信息系统的互联互通。加强变电站设备的全状态感知力与控制力，增强变电站安全生产保障能力，提高运检精益管理水平。

通过 3D 可视化技术，展示电压互感器和电流互感器供电的全部回路走向，结合科技感元素模拟电流流动效果，实现对一次设备（变压器、断路器、隔离开关等直接用于生产和使用电能的设备）运行工况的监视、测量、控制及调节等。

通过三维虚拟仿真的变压器组装动画，介绍变压器设备的工作原理以及装配过程，直观展示变压器主要部件的构成及安装位置，配以文字说明介绍其主要特性，逼真且具有科技感带入。由 HT 自主研发的这套 3D 可视化系统，可作为变压器现场安装及维护工作的仿真培训资料，高效而又灵便的实现新员工的变压器工作原理教学。

数字孪生正在运行的火力发电厂，搭建数字化运营平台，对发电厂进行工厂式精细化的数字化管理，提升企业对整个发电厂业务进行数字化管理能力。

基于 UWB 定位基站或其他定位硬件基础，在三维场景中实现厂内员工实时定位可视化功能。在集控中心部署可视化管理系统，管理人员可以实时监控厂区在岗人员的位置，通过场景交互可以直观地查看员工信息、、行动轨迹等数据。

可视化搭建火力发电厂复杂环境下无死角全覆盖可视化场景，深度开发应用智能发电控制技术，提升发电企业智慧管控、智能运行、智能安全监控、智能分析与远程诊断等综合能力，构建面向未来的智慧燃煤发电创新管理运营模式。

厂区三维场景中，在室内和室外设置了视频监控点位，以明显的图标展示其位置。本案例采用的是支持识别人员行为的监控设备，可对安全帽穿戴、工作服着装、接打电话等违规行为进行捕捉与告警，并记录在摄像头报警记录中。存在报警信息的监控点位会出现明显的告警效果，支持管理者及时实时监控影像以及抓拍记录。集成各类子系统的设备告警信息，在可视化系统中展示所有的告警信息。

在新型电力系统下，电网运行逐渐呈现智能化、数字化的特点。发展“源网荷储一体化”运行急需“云大物移智链边”其中的云计算、大数据、电力物联网、边缘计算等技术手段，让电网系统配备拥有海量数据处理分析、高度智能化决策等能力的云端解决方案。从而实现各类能源资源整合、打通能源多环节间的壁垒，让“源网荷储”各要素真正做到友好协同。

将 Web 智慧“双碳”微电网场景进行数字孪生，有效实现源网荷储一体化管控。整体场景采用了轻量化建模的方式，重点围绕智慧园区电网联通中的源、网、荷、储四方面的设备和建筑进行建模还原，为用户带来“赛博朋克”的视觉体验。采用轻量化重新建模的方式，设计师就有“设计”的发挥空间，展现更多美学创意。支持 360 度观察虚拟园区内源网荷储每个环节的动态数据。

通过完整复现的园区能量系统，实现分布式光伏发电系统、储能系统、太阳能+空气源热泵热水系统的综合管控。通过智慧能源管理系统，实现建筑能效管理、综合节能管理和“源网荷储”协同运行。

浙江能耗云平台电效能云平台好。它是安德利集团开发的云平台。
安德利集团创始于1985年，是一家以电气为核心产业的中国民营500强企业。2019年，安德利集团自主研发的“电能效云平台”一经面世，广受大众关注，“电能效云平台”是应用于变电所、变压器和低压各回路的电力监测的物联网软件平台。云平台由运维大屏、运维APP、运维后台和采集装置构成，可广泛应用在企业电能质量监测和配电管理、智能楼宇能耗监测等领域，还具有各种报警和电力损耗（浪费）的数据分析功能。
目前，该云平台已开发了一、二期，并在全国各地试运行，在吴彬看来，“电能效云平台”的核心竞争力非常明显，如采集器具有体积小、平民价、精度高、数据全面、无需停电施工等优点，APP展示的电力数据“通俗易懂”，让“电力消费”变得明明白白。
电能效云平台”通过大量边缘计算，得到全面的电力数据和用电轨迹，为用户提供“电力诊断书”和节电降耗整体解决方案。目前该平台可分别运用于园区管理和节电运维、电力能耗监测和运维、电能质量在线监测、负载数据分析和监控、数字车间能耗监测、灌溉系统的远程监控和运维、智能台区变压器在线监测等7个应用场景。

随着对物联网的概念、内涵、技术、应用研究的不断深入，在环境、电力、物流、公共安全等领域和行业都涌现出众多物联网应用的典型案例。其中，公共安全领域作为物联网应用的重点领域，具有与其它物联网应用不同的特点和特殊的地位，有必要将公共安全领域的物联网应用（以下简称安全物联网）作为一个独立的概念进行深入研究。
1 、安全物联网的背景及其内涵
当前，中国正处于工业化、城镇化快速发展时期，各种传统的和非传统的、自然的和社会的风险及矛盾交织并存，公共安全和应急管理工作面临的形势更加严峻。主要有以下三个方面的问题：1）自然灾害处于多发频发期，近年来，极端气候事件频发，中强地震呈活跃态势，自然灾害及其衍生、次生灾害的突发性和危害性进一步加重加大；2）安全生产形势严峻，我国安全生产基础薄弱，一些地方和企业责任不落实、监管不到位，生产安全事故总量居高不下，重特大事故时有发生，预防事故发生和实施有效救援的任务繁重而艰巨；3）社会安全面临新的挑战，我国改革发展进入关键阶段，各种利益关系错综复杂，维护社会稳定的任务艰巨。
面对频发的造成大量人员伤亡和财产损失的公共安全事故，亟需构建公共安全监测物联网来感知公共安全隐患，以及解决突发事件发生后各部门之间如何互联互通等问题。
公共安全监测物联网是针对公共安全监测领域覆盖范围广、监测指标多、连续性要求高、所处环境不适合人工监测、感知的信息内容与人民群众的生活密切相关等特点，应用物联网技术尤其是传感器网络技术，构建的一个由感知层、网络层、应用层共同构成的信息系统工程。对公共安全的监测主要包含保障各类生产场景安全的监测、对生产者安全的监测、对特定物品安全的监测、对人员密集场所监控、对重要设备设施监控以及事故应急处理时对场景、人员、物品的信息搜集等。
2 、安全物联网在物联网发展中的地位
公共安全是国家安全和社会稳定的基石。为有效抵御各类人为或自然灾害的威胁，中国将加强公共安全保障措施作为政府工作的重点。公共安全监测物联网为解决我国面临的公共安全问题提供了一种新的思路，符合我国促进科技创新、走创新型国家发展道路的战略要求。
建立完善的公共安全监测物联网将为我国现在面临的桥梁隧道坍塌、危险物泄漏等安全问题提供切实有效的预防机制，全国范围内的公共安全监测物联网的互联更使得重大安全事件得以及时、有力、透明的解决。因此公共安全监测物联网作为与日常生活联系最密切、国家和人民最关注的公共安全领域的物联网应用，应该得到整个社会的重视和优先发展，坚持“政府主导、企业参与、社会支持、群众受益”的方针，通过公共安全监测物联网的发展来带动物联网在技术、应用、产业、标准方面的进步，使整个社会切身感受到公共安全监测物联网带来的公共安全隐患可靠预防和突发事件应急处理的优势，加强人们对物联网价值的认知程度。
3 、安全物联网的体系结构及关键技术
图1描述了公共安全监测物联网的网络架构，它的整体架构与物联网的整体架构相似，由感知层、网络层、应用层三部分组成。但由于公共安全监测物联网应用场景的特殊性，它具有一些其它物联网应用不具备的技术特点，总结如下：
（1） 在感知层，被感知信息的类型多样，实时性要求高，大多数信息的感知（如桥梁建筑物的安全状况，危险物品的监测等）要求精度高且很难通过人工手段检测。由于安全隐患的信息类型不确定性很高，在人员密集场所或高危生产场所应长时间部署大量不同类型的传感器，对感知层的组网策略、能源管理、传输效率、QoS、传感器的编码、地址、频率与电磁干扰等问题提出了更高的要求，这些问题也是公共安全监测物联网能否成熟应用的关键。
（2） 在网络层，由于公共安全监测物联网感知到的信息的涉及国家重点行业以及群众的日常生活，这些信息一旦泄漏或不正当使用都有可能危及国家安全、社会稳定以及人民群众的隐私；因此，公共安全监测物联网的信息内容有必要通过专用网络或者对3G移动网络采取安全防范措施后进行传输，保证信息的安全性、真实性和完整性。（3） 在应用层，针对海量的数据信息和安全隐患可能带来的严重危害，需要建立专有的不同级别的公共安全物联网服务平台。服务平台不仅应具有强大的信息处理及融合能力，还须具有安全隐患的识别以及预警能力，同时当突发公共安全事故时，及时联动相关的职能部门进行应急处理，争取将损失和影响减到最小。另外，将不同级别的公共安全物联网平台互联有利于根据安全事故的危害程度最大限度的调配资源，便于公共安全事件的及时、有效、透明解决。
图1 公共安全监测物联网架构针对公共安全监测物联网体系结构的特点，其涉及到的关键技术主要有：
a 针对公共安全监测领域的专用传感器的研发，包括增加传感器的监测信息类型、提高监测精度、减小体积、抗破坏、增强感知信息的抗干扰能力和保密能力等。
b 大规模传感器节点的自组织网络、协作感知技术、安全接入技术等感知层网络技术。
c 大规模传感器节点的编码、地址、频率分配与电磁干扰等问题。
d 网络层公共安全监测专用网络的结构、通信协议、异构的网络接入技术及网络安全技术等。
e 应用层主要涉及海量信息的智能处理、分析、综合技术以及统一的公共安全监测物联网服务平台的架构等技术。
图2描述了公共安全监测物联网服务平台的总体结构，系统平台将接收到的海量信息处理分析后由相应的服务模块进行处理，服务平台可以根据不同的公共安全监测应用添加不同的服务模块。公共安全事件应急处理部门联动系统负责当突发安全事件发生时及时调动资源进行应急管理，以减少损失和影响。
图2 公共安全监测物联网服务平台的总体结构4 、安全物联网的应用现状
在国内外，公共安全监测物联网已经存在众多应用案例，在公共安全领域发挥了明显的作用，例如：
美国MaterialTechnologies公司开发了一套裂缝诊断传感器系统，已经在宾夕法尼亚州检查了三座桥梁以及马萨诸塞州一座桥梁的裂缝，其传感器能够检测以每分钟几个分子的速度扩大的裂缝，从而提前几年发现可能对安全构成危害的裂缝。此外，早期诊断意味着道路修补人员执行的修补更为经济，因为当裂缝还小的时候，修补起来更加容易。
在韩国，为了保护市民的生命和财产，遏制犯罪、恐怖袭击、火灾，开始在城市内安全隐患区域安装感应系统，为保障市民安全，建立安全的城市做出很多尝试，如图3所示。
图3 公共安全物联网在城市安全方面的应用目前国内全长约266公里的玄武湖隧道是我国最大的城市浅埋明挖湖底隧道，其中湖底段长约166公里。由于地质条件、应力条件、环境影响复杂，隧道很可能受温度、荷载、地下水等因素影响，产生不均匀的沉降、横向开裂、渗水等问题。
南京大学光电传感工程监测中心将特殊的连续分布式光纤“植入”混凝土层中。从施工开始，直至通车运行至今，这些光纤一直对隧道“健康”进行着实时监测。
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