物联网在用电信息采集系统中的应用与人才需求

物联网在用电信息采集系统中的应用与人才需求2主要内容： 1、对物联网的认识 2、物联网与智能电网 3、用电信息采集系统应用4、物联网人才需求3

一、对物联网的认识

1998，MIT的KevinAshton首次提及

Internetofthings将RFID技术与传感器技术应用于日常物品中将会创建一个“物联网”，这项技术将带来人们对机器理解的新纪元2005，ITU发表报告TheInternetofThings物联网是通过RFID和智能计算等技术实现全世界设备互连的网络2008，欧委会的CERP-IOT工程给出新的物联网定义物联网是物理和数字世界融合的网络，每个物理实体都有一个数字的身份；物体具有上下文感知能力―他们可以感知、沟通与互动。他们对待物理事件进行即时反映，对物理实体的信息进行即时传送；使得实时作出决定成为可能物联网概念1999年中国传感网的研究2009年8月7日，温家宝总理到中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心考察，提出建设“感知中国”中心2009年11月13日，国务院正式批准同意支持无锡建设国家传感网创新示范区（国家传感信息中心）2010年政府工作报告中对物联网的定义。物联网不是一种物理上独立存在的完整网络，而是架构在现有互联网或下一代公网或专网基础上的联网应用（network）和通信能力，强调智能应用。2010年教育部公布在大学中增加物联网专业，物联网作为一门专业课程正式进入高校培训人才的教育课程里物联网概念“物联网”InternetofThings）指的是通过各类信息传感设备，如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等各类装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各类需要的信息与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。物联网定义通过信息传感设备，按照约定的协议把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯实现智能识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络接入网物联网射频识别RFID条码二维码传感网WSN短距离无线网络实时定位系统下一代互联网Internet全面感知、可靠传送、智能处理是物联网的特征。物联网概念应用互联感知标识物联网应用的关键环节标识：身份标识（RFID、二维条码等）、位置标识（GPS等）……感知：面向生产、生活等各种应用的传感器……互联：广泛的物物相联，低成本、低功耗、小型化……应用：由感知延伸出来的各种信息处理及应用……物联网分层认识上层：互联网络物联网的信息存储物联网的计算决策中层：泛在接入无线网络（蜂窝、WiFi等）有线网络下层：物物网络智能嵌入式设备感知、标识和通信物联网架构体系中国联网物联网平台嵌入式UICC卡终端单模块移动终端模卡一体化终端普通SIM卡M-HLRM-SMSCM-GGSNMSC/VLRGERANUTRANMGWSGSNSGW网络层终端感知层物联网平台专用网元专用平台E-UTRANAPP应用大数据云计算车联网环境监测智能抄表智能家电无线POS移动传媒接入层业务能力层应用服务层中国联通物联网平台，是一个基于SaaS模式的云平台，可以降低联网设备管理的复杂性，使得联网设备的管理变得自动化。一点接入，全国部署海南黑龙江吉林辽宁河北山东福建江西安徽湖北湖南广东广西上海河南山西内蒙古陕西宁夏甘肃青海四川贵州云南西藏新疆江苏浙江台湾南京专用网元：GGSN、HLR、SMSC广州专用网元：GGSN、HLR300多个本地网平台提供2G/3G/4G功能。覆盖信息系统集成利用平台接口，与现有的IT系统集成能力开放部署管理盈利IoT服务生命周期内容提供商终端用户运营商网络服务运营商物联网平台终端类短信类资费类用量类！告警类用户类平台提供超过100个API，涵盖以下几个大类我国物联网应用中存在的主要问题缺乏完整的标准体系关键技术有待突破研发力量比较分散缺乏成熟的商业模式难成规模体系架构尚未建立行业壁垒有待突破共赢模式有待探索政策环境有待完善

现阶段运营商应用仅仅体现在RFID/二维码以及数据采集的行业拓展应用方面，单纯提供数据传输通道和行业集成解决方案两种模式，投入产出比较非常低

行业融合是要面对的深层次问题

行业融合的难度大

需求挖掘不足企业技术人员不了解信息技术的最新进展，从事信息化的人员不掌握各行各业的业务流程

行业开放不够行业内部利益相关机构对于信息化服务提供商进入行业具有天然的抵触示范效应不强当前的应用以监控为主，不能给企业带来显著的经济效益，且需要考虑机器替换人员的问题

实施风险较大应用影响到企业生产过程的改变，对企业来讲是重大决策，应用新技术风险较大资源开发不足政府和企业拥有大部分信息资源，却由于政府管理、信息安全、企业垄断利润等因素，未能充分得到开发利用安全手段不够应用涉及到政府的管理、企业的生产、人们的生活，当前缺乏技术上统一的手段以及法律上的保护条款涉及企业流程改变、系统对接、设备改造、岗位调整存在的问题分析物联网缺少统一的技术标准：目前，我国物联网的应用以闭环应用为主，相关企业在各自较为熟悉的应用领域中独自为战，产业较为分散。导致这一现象发生的根本原因在于我国物联网技术缺乏统一的标准，在新兴领域缺乏成熟的商业模式。物联网的编码与寻址问题：在物联网中实现物物互联，与在传统网络中实现计算机与计算机互联一样，首先需要解决海量待联物品唯一编码的问题，这首先涉及到全球各国物品的统一编码;其次是物物通信寻址的问题，这涉及到所有参与物联网活动的设备的统一编址问题。物联网的安全性与同步性问题：与传统网络相比，物联网带来的信息安全、网络安全乃至国家安全问题更加突出，这将导致现有的安全防护体系、人们对现有安全体系的认知都面临严峻的挑战。物联网基于无处不在的无线网络，但由于其应用的特殊性使得物联网中各物品的时钟同步要求要明显高于传统的无线网络，物联网与实际的物理环境联系密切，所以必须采用物理时钟同步来实现物物间的实时通信。物联网中应用传统网络协议算法的局限性问题：在物品密集性极高的物联网应用中，相邻节点之间的距离往往非常短，通常采用低功耗的多跳通信模式，该模式在降低功耗的同时可以增加通信的隐蔽性，并避免直接远距离无线通信时外界噪声的干扰。19

二、物联网与智能电网

物联网电力应用21电力+信息基础设施处理感知传输来源：Elster感知、传输、处理在智能电网中无处不在物联网电力应用面向智能电网的物联网解决方案配电变电输电信息应用信息处理信息传输感知延伸互动线路状态视频安全气象条件一次设备二次设备潮流分布电能质量链式传感网极端环境传感网大规模传感网电力宽带专用网（光纤/宽带无线接入）+3G

电力综合信息平台数据库导线状态分析杆塔状态分析气象条件分析一次设备状态分析二次设备状态分析输电线路检修变电站检修用电计量考核居民用电电能调度管理电能质量控制配电自动化精细用能管理信息双向互动用电计量自动化电力物联网标准制定输电线路监控应用太阳能供电场景一：视频监控：采用定时图片压缩传输。工作原理：监控数据定时传输。发送现场截图的条件是根据探测图像现场信息异常或者收到远程指令控制触发，激活视频图片采集和传输。场景二：视频监控：终端侧进行数字化视频压缩。工作原理：可定时传输数据，实时传输视频信号。在监控中心对视频数据进行分析和告警面向输电线安全监控的传感器面向输电线安全监控的链式传感网TD-SCDMAMcWiLL智能配、用电一体化应用监测对象配电网电能质量的实时监测台区变考核、防窃电大用户远程负荷控制：实时远程拉合闸控制和网络预付费、用电信息远程发布应用居民用户用电实时、精确计量，用电事件上报、告警居民家电设备用电的精细管理与计量智能电表分时电价即时电量计量双向通信电能质量监测窃电检测家电控制远程升级智能插座

智能断电能耗计量远程控制安全保护用电信息采集应用电网与用户互动服务应用面向公共事业用能信息交互的传感网应用模式TD-SCDMAMcWiLL水表WaterMeter照明控制LightingControls暖通系统HVAC

System负荷控制设备LoadControl

Device居家显示器In-Home

Display气表GasMeter负荷系统LoadSystem可编程调温器Programmable

Communicating

ThermostatMesh网状网组网Star/Tree/Mesh混合组网

信息发布抄表控制命令电力宽带通信网络用水信息用电信息用电信息用气信息用电信息用热信息30智能电网感知互动平台TD-SCDMA/McWiLL水表WaterMeter照明控制LightingControls暖通系统HVAC

System负荷控制设备LoadControl

Device居家显示器In-Home

Display气表GasMeter负荷系统LoadSystem可编程调温器Programmable

Communicating

ThermostatMesh网状网组网Star/Tree/Mesh混合组网用电信息采集平台智能电网感知互动平台3G/ADSL/以太网/WiFi网关安全网闸32

三、用电信息采集系统 1、系统背景与建设目标 2、系统架构与建设方式 3、主要产品及技术应用

《关于加快电力营销现代化建设指导意见》-[2005]406号

项目背景与目标33一体化/标准化/实用化客户端应用电能信息采集与管理数据平台前置通信平台电力光纤专网、230MHz专用无线、GPRS、CDMA、SCDMA、PSTN、ADSL等采集终端（厂站终端、专变终端、公变终端、低压集抄终端）采集层通信层主站层分散的系统建设/不统一/数据孤岛

大客户负荷控制系统配变运行监测系统低压集抄系统变电站电能量采集系统标准、规范编制技术方案研究现状：电能信息采集系统项目背景与目标3435国网用电信息采集标准化国家电网公司用电信息采集系统标准化建设推进36利用5年时间（2010～2016），建成覆盖公司系统全部用户、采集全部用电信息、支持全面电费控制，即“全覆盖、全采集、全费控”的采集系统，用电信息采集成果在电网规划、安全生产、经营管理、优质服务工作中得到全面应用。大型专变用户中小型专变用户低压单相工商业用户低压三相工商业用户低压居民用户配变台区计量点电力用户用电信息采集系统约89万约67万约1473万约182万约15543万约142万项目背景与目标系统目标：系统目标：2、使电力用户用电信息采集系统成为统一坚强智能电网的基础技术平台。项目背景与目标37用电采集产品市场38指导思想：以科学发展观为指导，认真落实“两个转变”、“三个建设”要求，以构建“大营销”体系、推进智能用电服务建设为核心，加强营销集约化、扁平化、专业化管理，全面提升营销运营效率和效益，提高智能用电互动服务水平，为加快实现“一强三优”现代公司目标、服务经济社会发展作出更大贡献。发展目标：全面建成“大营销”体系，加快推进智能用电服务建设，实施城乡营销一体化管理，通过5年努力，实现“组织架构扁平化、管理方式专业化、技术手段智能化、客户服务互动化、员工队伍职业化”，达到电量自动采集、电费预付结算、业务在线监控、服务实时响应。全面建成用电信息采集系统，建成智能充换电服务网络，初步形成国家电网节能服务品牌，实现节能服务体系高效运转。一、

“十二五”电力营销工作总体指导思想和发展目标用电采集产品市场39根据国家电网公司的智能电网建设规划，“十二五”期间，智能化投资总量约在2861亿元，其中用电环节是重要组成部分，投资将达782.1亿元，占比27.34%。从用电环节的投资组成看，用电信息采集系统和电动汽车充电基础设施建设为主体，两者在用电环节智能化投资中占比分别为68%和28%。其中用电采集系统包括系统主站、通信信道以及采集设备和智能电表。二、

“十二五”期间用电智能化投资2013-2015用电信息采集新规划三、2013年1月18日国家电网公司下发《关于加快用电信息采集系统深化应用的意见》，提出2013-2015年新的规划，指导思想为：

以采集系统全覆盖为支撑，深入挖掘采集系统数据，深化应用采集系统功能，加强与营销、配电等相关系统集成，实现电费抄核自动化、线损管理精细化、互动服务智能化、费控功能实用化的“四化”目标，全面推进营销发展方式转变，全面提升公司供电服务水平。2013年至2015年总体工作目标（一）远程自动抄表：10千伏及以上电压等级用户远程自动抄表核算率100%；采集系统覆盖的低压用户远程自动抄表核算率95%以上；自动抄表数据电费核算差错率低于0.01%。（二）费控功能应用：费控功能业务管理体系健全；智能电能表用户远程购电、远程停复电等费控功能实现率100%，费控业务应用率80%以上；费控业务执行正确率99%以上。（三）线损监测：10千伏线损日监测率100%；采集系统覆盖的低压台区线损日监测率100%。2013-2015用电信息采集新规划（四）反窃电监测：实现计量装置在线监测和用电信息数据异常诊断分析，智能电能表在线监测率100%；依托营销GIS应用实现窃电现场准确定位。（五）分布式电源监测：分布式电源发用电信息采集覆盖率100%；实现分布式电源运行状态信息采集功能；实现分布式电源在线监测与事件告警功能。（六）双向互动服务：签约用户的电费余额不足、电量跨档、停复电等提醒服务实现率100%；提供大用户能效分析等差异化服务；实现95598网站、手机客户端或电话等方式查询用电信息功能；实现采集数据支持现场移动作业。2013-2015用电信息采集新规划（七）市场及需求侧管理应用：实现监视负荷80%以上，可控负荷20%以上；实现采集系统数据支撑市场分析预测及大用户能效服务。（八）辅助业扩报装、故障抢修业务应用：实现采集系统数据辅助业扩报装方案制定、配网故障定位判断等业务应用。（九）辅助电能质量监测与可靠性统计应用：实现台区电压、三相不平衡等电能质量辅助监测；实现电能表掉电、全失压等事件记录统计功能。2013-2015用电信息采集新规划44

三、用电信息采集系统 1、系统背景与建设目标

2、系统架构与建设方式 3、主要产品及技术应用

总体技术方案结构：主站系统通信信道现场设备方案与策略45系统建设模式（集中式）集中式：省公司建设一套主站网省公司地市公司省公司工作站地市局工作站用电现场采集控制采集控制采集控制前置采集平台业务应用平台集中式数据库方案与策略46集中式物理结构方案与策略4748

三、用电信息采集系统 1、系统背景与建设目标 2、系统架构与建设方式

3、主要产品及技术应用

系统物理架构49主站系统专变采集终端厂站采集终端集中器、采集器三相智能电能表单相智能电能表用电信息采集应用软件目录主站软件技术架构51

1、采用一体化通信平台技术。终端终端终端终端终端一体化采集通信平台规约层专变终端规约公变终端规约低压集中器规约厂站终端规约控制层230M光纤专线CDMAGPRSADSLPSTN北斗通信适配层RS232网络（一）高性能采集监控支持不同类型、不同规约新、老终端接入支持各类有线/无线通信信道的接入52

1、运用数据加速器、智能甄别处理模型、适配器技术。数据加速器模型智能适配器（二）标准化数据管理异常甄别处理模型53虚拟化节点1节点2节点n用电信息采集应用测试内容：对数据同步、电能量统计、线损分析、采集信息查询等关键业务进行开发、测试，性能比传统模式提升1个数量级。2、数据库访问性能优化-云计算大数据技术服务层次主要工作完成情况Saas(软件即服务)业务服务设计、开发规划实施Paas(平台即服务)ESB总线分布式服务（实时、模型、事件）已实践Iaas(基础设施即服务)服务器虚拟化、网络虚拟化已实践552、数据库访问性能优化-云计算大数据智能用电信息平台采集服务OLTP服务OLAP服务BI服务挖掘服务统计服务ESB（主动推送、获取）用电服务电能质量互动平台电费计算有序用电用电稽查……Saas(软件即服务)实现规划（三）可视化数据展示1、采用仪表盘、雷达图、曲线图、柱形图、饼图等多种统计图形进行可视化展示。562、GIS图形应用：（a）采用空间地理信息技术，对终端安装、运行监控、故障抢修等各类业务进行地理图形可视化应用。（三）可视化数据展示57

（b）结合密度图层界定技术，在空间地理信息上对负荷分布、售电量分布、终端分布等统计数据进行可视化展示。（三）可视化数据展示58（四）双向互动应用1、自动抄表业务：自动抄表执行——用户抄表数据发布——抄表日结算。2、费控管理：客户购电——送电/用户用电——费用余额发布/查询——催费告警通知——欠费控制。3、有序用电：错峰方案——限电信息发布——用户排产——限电控制。594、用电监测：用户现场监测——异常信息发布——用户排查支持——险情处理——安全用电。5、双向互动：用电信息监测——用电数据分析——时段电价/阶梯电价分析——合理用电建议——用户优化用电。6、需求定制：以收藏夹技术进行用电信息需求、版面结构、操作功能的个性化定制——定制服务提供。（四）双向互动应用60系统在安全管理、档案一致性维护、终端运行管理、进程监控、通信监控、服务器监控等方面提供全面维护，从而保障采集系统的安全、稳定、可靠的运行。（五）安全运维管理61技术基础：物联网技术（包括二维码、RFID）、移动互联网技术（互联网、移动通信）、安全接入、GIS等等固定室内转向室外移动代际2G2.5G3G4G信号数字数字数字数字制式GSMCDMAGPRSCDMA2000WCDMA，TD-SCDMA，2M带宽TD-LTELTE100M带宽主要功能语音与数据语音与数据低级宽带广带典型应用短信-彩信wap网高速上网与多媒体高清视频（六）移动互联技术移动营业厅现场计量现场采集现场抢修现场业扩现场用电检查现场抄表收费催费现场客户服务现场稽查现场市场管理现场能效管理

2、移动办公互动服务-移动营业厅现场办公支持1、移动用采主站对业扩报装支持、营业服务支持2、采用4G提升通信信道稳定性，提供多种优质服务，如：移动缴费、流动便民服务等

3、采集微信平台、掌机APP提供互动服务，如：停电服务、剩余电费温馨提示等4、……剩余电费通知用电信息查询用电节能推送充换电信息支持分布式能源结算实时电费及移动支付支持……其它3、用户用能互动服务互动化服务95598微信微博QQ即时通信短信手机APP4、用户用能互动服务-方式通过手机/PAD端应用程序（如掌上川电、微信等方式），由采集系统提供相关支撑数据完成与电力用户的互动。通过互动应用，用户可以随时随地掌握电表剩余金额、电量使用情况，查询停电公告和周边缴费网点等，从而展现“你用电，我用心”的服务！4、用户用能互动服务-掌上电力1、深入支持阶梯电价及费控业务2、完善远程抄表流程及应急处理流程3、深化重点用户市场分析及需求侧管理4、深化四分线损分析及应用5、加强反窃电监测应用6、全面支持双向互动服务7、分布式能源接入监测8、强化故障抢修流程支持9、深化电能质量监测及可靠性统计

新版主站软件功能（2013年1月18日国家电网公司下发《关于加快用电信息采集系统深化应用的意见》，提出2013-2015年新的规划）深化应用功能现场采集设备目录现场终端接入69产品分为：集中器（iES-LM10J）、采集器（iES-E10）；通信方式分为：载波、微功率无线、485窄，组网技术：载波路由，无线路由，路径表带载波、小无线、485方式，集抄终端现场通信方案70（1）载波方式（1）青岛东软