2008 年，互聯(lián)網(wǎng)連接“物”的總數(shù)，第一次超過了全球人口數(shù)量。到 2020 年，互聯(lián)網(wǎng)預(yù)計將會連接 500 萬設(shè)備。
在這個萬物互聯(lián)(物聯(lián)網(wǎng))的時代，電力行業(yè)將扮演怎樣的角色?智能電表和智能電網(wǎng)技術(shù)，已經(jīng)和眾多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備融為一體，為建設(shè)電力物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。
這些技術(shù)已經(jīng)為電力機(jī)構(gòu)和消費者帶來了實實在在的好處。智能電網(wǎng)如今通過網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備來高效傳輸數(shù)據(jù)，但是未來的物聯(lián)網(wǎng)真的就是把設(shè)備連接到一起這么簡單么?
除了智能以外，現(xiàn)代化的電網(wǎng)還需要主動，就是說實時響應(yīng)必須成為電網(wǎng)的一種內(nèi)化的能力。
如今，測量和電網(wǎng)系統(tǒng)收集大量的數(shù)據(jù)，并且在后端環(huán)節(jié)加以利用。主動電網(wǎng)充分利用數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場實時調(diào)整，通過 IoT 的力量來提高工作效率，為電力機(jī)構(gòu)和社區(qū)創(chuàng)造更多的價值。
IoT：通向智能電網(wǎng)之路
物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上是一系列的技術(shù)和相關(guān)的業(yè)務(wù)流程，這些技術(shù)和流程為電力設(shè)備帶來了互聯(lián)互通的能力，讓這些設(shè)備可以將自身的狀態(tài)信息傳遞給其他的系統(tǒng)，而用戶可以對這些狀態(tài)信息加以利用，發(fā)掘出更多的價值和機(jī)會點。
在電力行業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用緊隨技術(shù)發(fā)展的趨勢。電力公司很少嘗試最新的技術(shù)，但卻熱衷于使用成熟技術(shù)來優(yōu)化資產(chǎn)管控，提升安全型，控制電網(wǎng)，預(yù)防停電事故。SCADA 和 AMI 是 IoT 在電力行業(yè)的兩個典型應(yīng)用。
SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))：物聯(lián)網(wǎng)在行業(yè)內(nèi)的發(fā)展可以追溯到 20 世紀(jì) 50 年代，那時的電力公司使用 SCADA 系統(tǒng)來對遠(yuǎn)端發(fā)電和電力傳輸系統(tǒng)進(jìn)行集中化監(jiān)控。
在 SCADA 系統(tǒng)中，傳感器和制動器由中央主單元控制，通過人機(jī)接口提供用戶界面，采集帶有時間戳的數(shù)據(jù)，供后端系統(tǒng)分析使用。
AMI(高級計量體系)：AMI 是一套雙向通信系統(tǒng)，連接電力公司和用戶端的智能設(shè)備。其主要模塊包括家庭網(wǎng)絡(luò)，家庭顯示終端，能源管理系統(tǒng)，智能電表，通信網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等，AMI 系統(tǒng)如今在智能電網(wǎng)中扮演著重要的角色。
計算，數(shù)據(jù)庫和分析工具的不斷進(jìn)步為預(yù)測和指定分析應(yīng)用帶來了快速發(fā)展，使商業(yè)機(jī)構(gòu)和消費者可以對 SCADA，AMI，以及其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備生成的大量數(shù)據(jù)量加以利用。
ADMS(先進(jìn)分銷管理系統(tǒng))是一種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，解決方案供應(yīng)商正在大力發(fā)展這種技術(shù)，以實現(xiàn)態(tài)勢感知。一套 ADMS 系統(tǒng)就是一個集成的軟件應(yīng)用，這個應(yīng)用充分利用已有的和新出現(xiàn)的技術(shù)來建立一套集中化的監(jiān)控系統(tǒng)。
這套監(jiān)控系統(tǒng)使用各種內(nèi)置的子系統(tǒng)和分布式資源來保證業(yè)務(wù)可靠性，識別現(xiàn)代電網(wǎng)中的不可控因素，保護(hù)資產(chǎn)及人身安全。ADMS 幫助智能電網(wǎng)充分發(fā)掘三大價值循環(huán)驅(qū)動中的潛力，在智能電網(wǎng)中扮演至關(guān)重要的角色。
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用幫助電力機(jī)構(gòu)提升效率和業(yè)績，為電力機(jī)構(gòu)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇。
通過傳感器收集數(shù)據(jù)，提升電網(wǎng)彈性。
通過數(shù)據(jù)分析，幫助電力機(jī)構(gòu)主動管理資源。
通過改善現(xiàn)有電網(wǎng)，使所有利益相關(guān)方都可以有針對性地進(jìn)行發(fā)電和用電決策。
通過這三個階段，IoT 提供了一系列指標(biāo)，確保電力機(jī)構(gòu)不僅僅可以在這個新的競爭環(huán)境中生存下去，并且可以實現(xiàn)蓬勃發(fā)展。此外，能源價值鏈的核心環(huán)節(jié)是輸配電(T&D)網(wǎng)絡(luò)，T&D 網(wǎng)絡(luò)在實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面至關(guān)重要。
現(xiàn)在，智能電表可以直觀且持續(xù)地感知到它們與電網(wǎng)中其他設(shè)備(例如饋線，電路，相位，變壓器，分布式發(fā)電，其他儀表)之間的關(guān)系。
這種感知是通過對網(wǎng)絡(luò)中各種電網(wǎng)設(shè)備電氣特性的連續(xù)監(jiān)控和算法解釋來實現(xiàn)的。這種持續(xù)的自我感知為智能電網(wǎng)應(yīng)用開辟了一條全新的道路。而如果沒有可靠，持續(xù)更新的連接模式，這些應(yīng)用就沒有實現(xiàn)的可能。
物聯(lián)網(wǎng)為電力機(jī)構(gòu)帶來一場革命
通過全面采用智能電網(wǎng)，電力機(jī)構(gòu)已經(jīng)走到了物聯(lián)網(wǎng)革命的前沿。電力機(jī)構(gòu)的客戶們要求更多地了解和控制他們的能源使用，政府正在推動更清潔的能源計劃。可靠性和安全性至關(guān)重要，這一點從來沒有變過。
分布式發(fā)電的集成要求電網(wǎng)運營更加透明可見，并且要求電力機(jī)構(gòu)對局部電網(wǎng)干擾提供更加快速的響應(yīng)。負(fù)荷模式正在轉(zhuǎn)變，(在一些國家)基礎(chǔ)設(shè)施日益老化。
無數(shù)技術(shù)進(jìn)步為電網(wǎng)管理提供了激動人心的新解決方案，同時物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的智能互聯(lián)為電網(wǎng)帶來了更多的增強(qiáng)功能：
自愈網(wǎng)絡(luò)及自動化
智能資產(chǎn)管理和應(yīng)用
停電及故障管理
物聯(lián)網(wǎng)安全
從設(shè)計上來講，傳統(tǒng)的身份管理平臺被僅支持 URL 授權(quán)策略，沒有能力解決物聯(lián)網(wǎng)獨特需求。
今天，Identity Platform 提供了新的通用授權(quán)功能，保護(hù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和資產(chǎn)。例如，酒店住戶打個電話就可以解鎖自己房間的房門。通過通用授權(quán)，用戶可以通過自定義操作來定義具體的資源類型或“事物”，構(gòu)建特定的解決方案策略。
電力公司正在對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行大手筆的投資，覆蓋從發(fā)電到電力銷售的各個環(huán)節(jié)。在能源部門，關(guān)鍵參與者正在選擇智能資產(chǎn)來加強(qiáng)智能電網(wǎng)內(nèi)外部的互動。
決策的主要依據(jù)是電力公司需要實現(xiàn)的一系列目標(biāo)，包括：提高設(shè)備的整體效能和可靠性，降低質(zhì)量和合規(guī)成本，改善客戶服務(wù)，以及提高創(chuàng)新回報。
電力機(jī)構(gòu)要管理的網(wǎng)絡(luò)將更加復(fù)雜，而且這些網(wǎng)絡(luò)很有可能會混合使用多種不通的技術(shù)技術(shù)。
為了應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)帶來的挑戰(zhàn)，他們需要更加高級的人工智能，來快速，經(jīng)濟(jì)地為非移動運營商以及云供應(yīng)商量身定制服務(wù)，并且不會產(chǎn)生巨大的開銷。等業(yè)務(wù)逐漸成熟以后，電力機(jī)構(gòu)還可以在本區(qū)域內(nèi)為其他行業(yè)和企業(yè)公司提供服務(wù)。
與任何行業(yè)革命一樣，物聯(lián)網(wǎng)將在能源行業(yè)迅速掀起一場變革。這場變革的形式將會十分多樣，以至于我們現(xiàn)在根本無法對這場變革進(jìn)行全面的討論。
能源物聯(lián)網(wǎng)無疑將會給電力行業(yè)帶來前所未有的沖擊，從智能建筑和城市基礎(chǔ)設(shè)施，再到能源民主化和可再生能源，世界能源供應(yīng)和分配體系將實現(xiàn)高度敏感和精細(xì)的控制，而這種變化在幾年前看，幾乎是難以想象的事情。
社區(qū)將以前所未有的方式進(jìn)行互聯(lián)，能源系統(tǒng)會被進(jìn)一步優(yōu)化以實現(xiàn)大范圍的節(jié)能減排。總之，物聯(lián)網(wǎng)是能源革命的未來。
另外，物聯(lián)網(wǎng)支持電網(wǎng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)⒍喾N新的物理設(shè)備連接到電網(wǎng)，包括屋頂太陽能，電動汽車，家庭能源電池，智能電表，智能溫控器和智能電器等。本地配電網(wǎng)將變成動態(tài)，雙向和多方的能源市場，而不是之前的單向能源供應(yīng)系統(tǒng)。但是配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時并沒有考慮到這些新設(shè)備，將如此多的設(shè)備連接到電網(wǎng)可能導(dǎo)致配電業(yè)務(wù)混亂。而客戶還是希望得到安全，可靠，經(jīng)濟(jì)實惠且越來越可持續(xù)的能源服務(wù)。
由于軟件定義網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的進(jìn)步，以及計算能力及計算資源性價比的進(jìn)一步提升，電力機(jī)構(gòu)現(xiàn)在可以部署更加強(qiáng)大的智能電網(wǎng)技術(shù)平臺，并且利用這一平臺協(xié)調(diào)各種并網(wǎng)設(shè)備之間的分析和操作，解決關(guān)鍵業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)。對于傳統(tǒng)電網(wǎng)來說，這是不現(xiàn)實，或者不劃算的。
擁有了強(qiáng)大的處理能力和存儲器，智能電表和電網(wǎng)傳感器可以組成統(tǒng)一的軟件和計算平臺，支持多種通信和應(yīng)用協(xié)議。
此外，端點中的強(qiáng)大的處理能力，以及先進(jìn)的軟件定義通信技術(shù)也為電力機(jī)構(gòu)解決關(guān)鍵連接和通信性能挑戰(zhàn)鋪平了道路，對于部署單一通信網(wǎng)絡(luò)的電力機(jī)構(gòu)來說，這些挑戰(zhàn)已經(jīng)造成了太多的困擾和損失。
通信模塊現(xiàn)在將 RF 網(wǎng)絡(luò)，電力線載波(PLC)和 Wi-Fi 通信組合在同一芯片組上。這使得能夠基于網(wǎng)絡(luò)操作條件，數(shù)據(jù)屬性和應(yīng)用需求動態(tài)和連續(xù)地選擇最佳通信路徑和最適當(dāng)?shù)念l率調(diào)制。
該新平臺還提供點對點和本地廣播通信功能，使得邊緣設(shè)備可以單獨交談或與選定的設(shè)備組通信，以支持新的分布式分析用例。
然而，到目前為止，分裂和不確定性尚未得到滿足。雖然設(shè)備，連接，平臺和架構(gòu)的選項令人不安的一系列變得可用。安全性，可靠性和隱私問題尚未解決，商業(yè)模式和監(jiān)管制度也是如此。物聯(lián)網(wǎng)中的所有參與者和利益相關(guān)者都面臨著未來發(fā)展的關(guān)鍵決定?，F(xiàn)在是時候重新思考技術(shù)戰(zhàn)略，商業(yè)模式和產(chǎn)品設(shè)計的基礎(chǔ)，也讓監(jiān)管者等參與辯論。
使用許可的運營商頻譜，帶內(nèi)，保護(hù)頻段和獨立部署的所謂窄帶物聯(lián)網(wǎng)或低功率寬帶(LPWA)網(wǎng)絡(luò)預(yù)計將在連接一系列需要設(shè)備的設(shè)備方面發(fā)揮重要作用低移動性，低功耗和低成本。
新技術(shù)旨在為難以到達(dá)的場所提供深度覆蓋，支持大量低吞吐量，超低成本設(shè)備，低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
NB-IoT 是使用許可運營商頻譜，帶內(nèi)，保護(hù)頻段和獨立部署部署低功耗寬帶(LPWA)網(wǎng)絡(luò)的新興行業(yè)解決方案，預(yù)計將具有全球規(guī)模。
新技術(shù)旨在為難以到達(dá)的場所提供深度覆蓋，支持大量低吞吐量，超低成本設(shè)備，低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。將會有高數(shù)據(jù)價值的應(yīng)用，具有商業(yè)上可行的連接到主電源，幾乎肯定會有利于 NB-IoT 技術(shù)，并且將有大量的功率敏感，低數(shù)據(jù)價值的應(yīng)用，其中 LPWAN 技術(shù)提供了令人信服的理由。
今天，存在的相對較少的 LPWAN 網(wǎng)絡(luò)通常不會受到容量限制。目前，連接到這些設(shè)備的設(shè)備通常處于試用模式，正在測試范圍和功能等方面。但是，如果數(shù)以億計的設(shè)備的預(yù)測甚至遠(yuǎn)程正確，那么隨著設(shè)備數(shù)量的迅速增長，未來幾年將會有所改變。
基站可以在任何時候連接成千上萬個設(shè)備，就像 iPhone 刺激數(shù)據(jù)緊縮一樣，我們可以看到新興網(wǎng)絡(luò)上的“機(jī)器緊張”。
第一市場預(yù)測說，2025 年 11% 的連接將使用低功率寬帶(LPWA)連接。
物聯(lián)網(wǎng)市場的快速發(fā)展已經(jīng)導(dǎo)致了物聯(lián)網(wǎng)解決方案的數(shù)量和種類的爆炸式增長。因為它旨在通過基于來自不同來源的數(shù)據(jù)的分析來促進(jìn)對復(fù)雜系統(tǒng)的更好的了解，以協(xié)助決策，改進(jìn)產(chǎn)品并實現(xiàn)全新的服務(wù)。
有各種各樣的軟件平臺，旨在通過提供標(biāo)準(zhǔn)化組件來降低 IoT 解決方案的成本和開發(fā)時間，這些組件可以跨越許多行業(yè)垂直架構(gòu)來集成設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序。
目前市場上可用的大多數(shù) IoT 平臺都可以分類為連接管理平臺，設(shè)備管理平臺或應(yīng)用啟用平臺，盡管有許多產(chǎn)品提供重疊功能或其他獨特功能。
IoT 平臺未來
然而，更多連接的設(shè)備意味著每秒都會創(chuàng)建存儲，處理，上傳和共享的更多數(shù)據(jù)。包括溫度，壓力，方向，速度，重量，步態(tài)，心跳，光強(qiáng)等的傳感器的豐富度將產(chǎn)生大量信息傳輸。而連續(xù)的無線數(shù)據(jù)傳輸是一種耗電量大的操作，需要太多的電能供電。
更強(qiáng)大，更低功耗的微控制器使預(yù)處理成為減少要傳輸?shù)膫鞲衅鲾?shù)據(jù)量的可行方法。然而，有效的處理需要更多的本地存儲器容量來存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和執(zhí)行程序。
為了降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率，設(shè)計人員將更多地利用本地數(shù)據(jù)緩沖，因為用于傳輸?shù)呐繑?shù)據(jù)允許傳輸頻率顯著降低。讀取和寫入時間更快，可以更快地發(fā)送數(shù)據(jù)，減少每次傳輸?shù)某掷m(xù)時間，并優(yōu)化開/關(guān)占空比。
提供了廣泛的軟件平臺，旨在通過提供可跨許多行業(yè)垂直架構(gòu)集成設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序的標(biāo)準(zhǔn)化組件來降低 IoT 解決方案的成本和開發(fā)時間。
目前市場上可用的大多數(shù) IoT 平臺都可以分類為連接管理平臺，設(shè)備管理平臺或應(yīng)用啟用平臺，盡管有許多產(chǎn)品提供重疊功能或其他獨特功能。
存儲存儲器的整體集成消除了對各種機(jī)械連接組件和不同復(fù)雜性的方法的需求，這些組件和方法可以降低產(chǎn)量并提高整體制造成本。
此外，在 Crossbar 解決方案的情況下，RRAM 技術(shù)可以輕松地與 CMOS 邏輯電路集成，并使用現(xiàn)有的 CMOS 晶圓廠制造。與頻繁的無線數(shù)據(jù)上傳相比，更多的片上存儲功能使數(shù)據(jù)記錄應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá) 50X 的節(jié)能。
RRAM 解決方案可以在連接的 IoT 設(shè)備世界中實現(xiàn)激進(jìn)創(chuàng)新。低能量，快速，非易失性存儲器，可以在單個 SoC 上輕松集成在非常大的容量內(nèi)，同時可以運行多年的邏輯，模擬和射頻組件，無需電池充電或更改，從而提供所需的功率節(jié)省，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的未來消費者和工業(yè)應(yīng)用的設(shè)備。主要因素仍然是提供解決方案的低成本平臺，只需要外部軟件接口來適應(yīng)需求。
這是打破傳統(tǒng)行業(yè)邊界，為公用事業(yè)提供新的有意義的解決方案的關(guān)鍵基礎(chǔ)。因此，IT 行業(yè)投入大量資金為未來的平臺提供了電力公司。
在全球范圍內(nèi)，許多公用事業(yè)機(jī)構(gòu)能夠利用這些能力以及分布式智能和分析方面的重大進(jìn)步，因為它們實施電網(wǎng)現(xiàn)代化戰(zhàn)略，并將連接到更多的機(jī)會，超越運營效率到智能城市和物聯(lián)網(wǎng)。
在物聯(lián)網(wǎng)時代，我們必須跟上最新的技術(shù)趨勢，并使得能夠超越連接的新的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序得以實現(xiàn)，并將行動和智能的力量帶入現(xiàn)場級設(shè)備。
全球物資市場將增長到 270 億臺，2025 年產(chǎn)生 3 萬億美元的收入將以設(shè)備，連接和應(yīng)用收入的形式直接來自最終用戶的收入來計算，其中大約 300 億將來自公用事業(yè)。
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