基于物联网的智能电网解决方案

摘要：  智能用电小区是实现用电智能化的典型应用。与普通小区相比，智能用电小区能够提供配电自动化、电力光纤到户、家居服务等功能和智能安防等一系列增值服务。通过利用互联网、短信、电话、邮件、传真等多种灵活、多样的交互方式，实现与用户的远程互动，进行电费缴纳、业务受理、故障报修、信息查询等，旨在创建低碳、节能、环保、智能的现代居住示范区。

关键字：  智能电网，  物联网

国家电网公司在2009年首次提出了建设“坚强智能电网”的概念，涉及发电、输电、变电、配电、用电和调电等环节，具有信息化、自动化、互动化特征，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合。

其中用电环节智能化是智能电网的主要标志，是实现电网实时信息采集管理、电网与用户之间实时交互响应，增强电网综合服务能力，满足互动营销需求，提升服务水平的重要手段。

智能用电小区是实现用电智能化的典型应用。与普通小区相比，智能用电小区能够提供配电自动化、电力光纤到户、家居服务等功能和智能安防等一系列增值服务。通过利用互联网、短信、电话、邮件、传真等多种灵活、多样的交互方式，实现与用户的远程互动，进行电费缴纳、业务受理、故障报修、信息查询等，旨在创建低碳、节能、环保、智能的现代居住示范区。

设想一下，只用一根电线就可上网、打电话、收看有线电视;在返回家前先掏出手机按几下，家中的空调、热水器、电饭煲随即提前开启，等推开家门，马上就可以洗个热水澡，吃上香喷喷的米饭;轻轻点击智能交互终端的屏幕，即可缴纳电费、查看能耗分析，并选择更合适的节电模式。虽然智能小区还处于“概念化”的实验阶段，但是其发展前景广阔，这种未来时代的新生活，离我们并不遥远了。

而智能用电小区的实现还需依赖于物联网技术的发展，物联网应用于智能电网是信息通信技术发展到一定阶段的必然，使用物联网技术才能有效整合小区中的各类系统基础设施资源。中创软件商用中间件股份有限公司经过多年的积累，以物联网信息聚合技术为理论基础，研发了物联网应用中间件InforSuite IOT EdgeServer系列产品，它能够在采集小区各种设备原始信息的同时进行大量的数据处理和计算，从海量的、杂乱无章的原始数据中提炼出对于智能小区系统具有特定意义的数据，并且能够有效降低网络数据传输总量，降低网路负荷。

二、 中创软件物联网应用中间件

InforSuite IOT EdgeServer(简称IIES)是中创软件商用中间件股份有限公司自主研发的应用于物联网解决方案的基础中间件平台。

IIES提供广泛的传感设备支持并可以通过其灵活可扩展的框架迅速支持各种感知设备，为企业降低感知设备依赖的风险;提供强大的事件处理引擎，将海量的传感信息过滤、分组、关联和聚合生成透明的业务数据，增强了传感数据的通透性;提供传感设备模拟工具、压力测试工具、设计工具以及SDK开发包，为基于RFID与传感器应用解决方案的开发部署提供可视化开发支持;为传感设备管理和监控提供工具，便于设备的规划和管控。

IIES产品族的成员及功能描述如下表所示。

三、 智能用电小区系统整体架构

中创软件物联网应用中间件IIES是一种基础软件设施和共性软件平台，作为感知设备和上层应用之间的桥梁和纽带，负责支撑起整个智能用电小区应用系统的互联，为应用提供了快速构建的架构支撑与工具手段，对其实现规范化和标准化起到了凝练和引领的作用。基于IIES的智能用电小区系统总体架构图如图一所示。

在每个家庭中部署各种用途的智能设备和传感设备，具有可采集和可控制的双向功能。它们采集的信息由IIES的Device Agent前置机进行汇总和预处理后，通过支撑网络将这些信息发送到部署于小区管理中心的IIES Server服务器端。IIES Server将海量的数据信息进行过滤、分组、关联和聚合等复杂处理，最终生成有意义的业务数据，并上传于上层应用，包括与用户的互动服务平台、小区物业管理的系统平台和远端电力公司的工作平台中。平台应用涵盖了配电自动化管理、用电信息采集、智能用电互动、光伏发电控制、电动汽车充电桩管理、智能家居、智能安防等组成部分。

四、 智能用电小区系统的主要功能智能用电小区综合了计算机技术、综合布线技术、通信技术、控制技术、测量技术等多学科领域，是一种多领域、多系统协调的集成应用。

系统的主要功能如下：

1) 电力光纤到户

通过光纤将宽带、电话线、电视信号线和电力线集成为一条线进入小区家庭。在提供电力的同时，实现了电信网、广播电视网、互联网、电网的四网融合，避免了小区通信网络的重复建设，实现了方便未来智能技术的应用。

2) 配电自动化

通过优化智能小区低压配电系统网络结构，配置高可靠供电电源，部署智能开关设备与自动化监控设备，构建小区配电自动化系统，确保电网控制系统和客户用电系统的安全，为小区客户提供更加安全可靠的电力供应，更加快速的故障响应和处理，减少停电时间，提供更优质、更安全的供电服务。

3) 用电信息采集

小区统一安装智能电表和采集设备，自动采集用电信息，实现远程抄表。获取到的信息将整合到电力公司以分析用电规律合理安排供电，用户也可使用智能终端设备查看详细的用电情况。

也可实现对水表、燃气表等多表的自动抄表，支持远程缴费。

4) 智能用电互动服务

通过智能家居交互终端及短信、电话等多种途径给用户提供灵活、多样的互动服务，为用户提供用电量和余额查询、缴费、智能控制、用电策略决策等双向交互服务。提供多种用电模式，如选择外出模式将会自动关闭家中的水电暖电器和门窗，此外还有在家模式、睡眠模式等。引导人们更加科学合理地使用电力资源，推动低碳经济的发展，比如在用电高峰时期，住户可以根据预设的用电策略，选择关闭部分家用电器，等到低谷时期再自动启用。

5) 光伏发电系统

支持太阳能光伏发电、小型风力发电、电动汽车、储能装置等新能源新设备接人电网，有效解决接人时谐波影响、双向计量、配网安全等问题，通过就地消纳和优化控制，实现削峰填谷，平衡供电容量和用电负荷的关系，提高电网资产利用率。

6) 电动汽车充电桩管理

小区内部署汽车充电桩计量、控制装置，实现充电信息采集、监控，对用户充电时段和充电容量进行合理的管理控制，达到电动汽车有序充电的目的。

7) 智能家居

通过智能家居交互终端和智能插座，实现对家用电器的信息采集、监控和联动，用户可通过手机或网站对家用电器进行远程监控;还可通过家庭内部部署的各类传感器和互联互通网络，实现对家庭用能、环境、设备运行状况等信息的快速采集与传递。

8) 智能安防

不经过钥匙开门进入，系统就会自动报警并给房主发短信，提醒房主利用电脑上网与房间里的智能终端相连，实现摄像监控，关注家里的情况。还可同时配备红外感应、燃气感应和烟雾感应等安防设备。这些安防设备都与业主的手机相绑定，当有外人从窗口闯入，或者燃气、烟雾达到一定浓度时，便会自动给业主发送短信提醒。

五、 总结

基于中创软件物联网中间件IIES开发和建设智能用电小区，能够有效屏蔽感知层硬件及网络平台差异，提供弹性可扩展的核心架构，可靠支撑应用开发、运行时共享和开放互联互通，保障智能小区相关系统的可靠部署与管理。

此外，IIES遵循国际标准，融合国内外中间件产学研最优技术成果，能够为物联网领域各个行业包括智能电网提供全方位的平台化解决方案。