發布日期：2022-05-20 點擊率：33
前言
物聯網應用于智能電網是信息通信技術發展到一定階段的必然結果，將能有效整合通信基礎設施資源和電力系統基礎設施資源，使信息通信服務于電力系統運行，提高電力系統信息化水平，改善現有電力系統基礎設施的利用效率。物聯網技術應用于智能電網，將能有效地為電網中發電、輸電、變電、配電、用電等環節提供重要技術支撐，為國家節能減排目標做出貢獻。
面向智能電網應用的物聯網研究將依托于信息通信領域的前沿成熟技術，針對電網運行的特點和實際需求，以及智能電網的建設和發展方向，建立物聯網技術體系，在實現協同感知、實時監測、信息采集、故障診斷、輔助作業等功能的同時，具備可靠穩定、經濟高效、規范標準、友好互動四個方面的基本特征。
可靠穩定是物聯網在我國智能電網中應用的必要前提。可靠、穩定、安全、準確的采集感知、通信傳輸、處理決策環節，是抵御多重故障、外力破壞、信息攻擊、防災抗災的基礎。
經濟高效是物聯網技術在我國智能電網發電、輸電、變電、配電、用電等環節大規模應用的基本要求。通過物聯網對信息整合及共享，可以為電網安全生產、高效運營提供技術手段。利用物聯網技術可以實現全網資源和資產全壽命周期管理，提高資產及投資利用率，提升電力企業的精益化管理水平。
規范標準是我國面向智能電網應用的物聯網技術發展理念。物聯網的標準規范應能夠為電網發展提供長期的、廣泛的先進技術支撐，充分利用電網資源向社會提供附加增值服務，適應技術進步和需求變化。
友好互動是面向智能電網應用的物聯網技術的主要特征之一。一是面向智能電網應用的物聯網技術能夠依據多維狀態信息，為智能電網提供輔助決策依據；二是在保證電網安全的條件下，物聯網技術為智能電網提供雙向的交互手段，激勵電源側、用戶側主動參與電網安全運行，實現發電及用電資源優化配置。
1 總體研究思路
1.1 總體技術線路
物聯網技術在智能電網中的應用，具有需求及應用場景多樣化的特點，需根據在智能電網中的應用特點對現有物聯網技術進行網絡系統優化設計，包括網絡布設、區域覆蓋、網絡結構、標準接口、服務中間件、系統安全等方面，以網架建設為基礎，控制為手段，實現貫穿從發電、輸電、變電、配電、用電到調度的各環節的智能化控制與管理。
在具體實現過程中，針對智能電網各環節的具體功能和業務需求，研究物聯網架構中感知層、匯聚層、應用層體系，設計通信及組網方案、網絡協議、編碼、安全和接口規范等。
利用物聯網產品電子代碼（EPC）、射頻識別技術（RFID）、微納傳感技術、全球定位技術等，實現對智能電網中電氣設備、輸電線路、輔助設施、工作人員的識別、監測與管理，其技術特點是能在多種場合下滿足智能化電網各重要環節上信息獲取的實時性、準確性、全面性的需求。依托于物聯網透徹的信息感知、可靠的數據傳輸、健全的網絡架構及海量信息的智能管理和多級數據的高效處理等技術，實現電網及電氣設備運行參數的在線監測，對設備狀態的預測、預防、調控，基于可靠監控信息建立輸電線路的輔助決策和配電環節的智能決策，加強與用戶間的雙向互動，以及新的增值服務等。
1.2 研究課題分類
1.3 總體目標
物聯網技術在智能電網中的應用目標是：將物聯網在傳感技術方面的優勢應用到電力系統中，在用戶與電網公司之間形成實時、雙向、互動的信息通信網絡，從而提高電網系統輸、變、配、用等環節的管理效率、運行效率和安全性，響應國家節能減排的號召，為實現低碳綠色經濟做出貢獻。
分階段目標：
第一階段（2010年-2011年）：研究試點階段
研究物聯網在智能電網各個環節的應用模式，提出電力物聯網系統總體架構模型，開展電力物聯網信息處理需求和中間件需求的調研，初步形成電力物聯網系統的架構及其應用需求。
第二階段（2012年-2015年）：全面建設階段
研發多種多功能傳感器，在新能源并網、智能電表、輸電線路巡檢、輸配電自動化、用電雙向互動服務平臺等關鍵領域取得突破，初步實現智能電網的基本功能。
第三階段（2016年-2020年）：引領提升階段
在國網公司范圍內全面建成智能電網的統一業務和管理平臺，在物聯網專用芯片、應用系統開發、標準體系、信息安全、無線寬帶、軟件平臺、測試技術、實驗技術等方面全力部署，全面解決發輸變配用電環節的信息交互和信息管理，主要業務應用達到國際先進水平，有效提升電網系統的運行和管理效率。
2 物聯網研究內容
2.1 總體構架研究
2.1.1 面向電網應用的物聯網應用需求分析與應用模式研究
（1）國內外研究現狀：
物聯網應用于智能電網能有效整合通信基礎設施資源和電力系統基礎設施資源，提高電力系統信息化水平，改善現有電力系統基礎設施的利用效率，實現低碳經濟和綠色增長。智能電網的實施也將極大帶動物聯網技術產業發展。
近年來，在智能電網相關的清潔能源及接入、儲能、特高壓輸電、大電網運行控制、靈活交流輸電、數字化變電站與數字化電網、配電網自動化、狀態檢修與資產全壽命周期管理、自動抄表和自動測量、定制電力、通信、信息化等技術領域積極開展試點、示范工程建設以及智能電網標準化的研究和制定。2009年，國家電網公司先后啟動了智能用電信息采集系統、智能變電站、配網自動化、智能用電、智能調度、風光儲、上海世博會等智能電網示范工程。
目前，國網信通、中國電科院、國網電科院已積極開展物聯網在智能電網輸電、變電、配電、用電等環節應用研究。
（2）研究內容：
根據我國智能電網發展要求，分析智能電網發電、輸電、變電、配電、用電、調度和信息通信各個環節對物聯網技術應用的需求；研究現有電力系統傳感設備與物聯網的關系及融合，研究并分析物聯網在智能電網各個環節的應用模式、應用模型與數據模型；
（3）預期目標：
提出智能電網發電、輸電、變電、配電、用電、調度和信息通信各個環節對物聯網技術應用的需求；提出物聯網在智能電網各個環節的應用模式、應用模型與數據模型。
（4）實施安排：
2010年6月-2010年8月：智能電網物聯網需求調研分析，完成需求分析報告；
2010年9月-2010年12月：研究物聯網在智能電網各個環節的應用模式研究，完成物聯網在智能電網的應用模型與數據模型的研究報告；
2.1.2 面向電網應用的物聯網體系架構研究
（1）國內外研究現狀：
在國內，物聯網技術起步較早，幾乎與國際同步，中科院在1999年就啟動了物聯網研究，在物聯網通信技術、微型傳感器、傳感器終端機等方面取得重大進展，已初步形成從材料、技術、器件、系統到網絡的產業鏈。在世界物聯網領域，中國與德國、美國、韓國一起，成為國際標準制定的重要參與國，在某些方面甚至是國際標準的主導國。隨著電信網絡特別是無線網絡的擴展，傳感技術的發展，我國推廣物聯網的條件逐步趨向成熟。
在電網領域，隨著智能電網建設的深入開展，物聯網技術在智能電網中也有一定應用，相關研究機構在輸電線路在線監測、電氣設備狀態檢修、資產全壽命周期管理、自動抄表與自動測量、水電站水文監測等領域開展了試點工程建設。
（2）研究內容：
研究并提出物聯網在智能電網應用中需要解決的關鍵技術；研究物聯網和智能電網融合條件下的堅強智能電網信息通信網絡體系架構；研究面向智能電網應用的物聯網網絡架構、技術架構。
（3）預期目標：
提出滿足智能電網發展需求的電力物聯網網絡層次模型、技術體系以及信息通信網絡體系架構的研究報告。
（4）實施安排：
2010年6月-2010年8月：開展電力物聯網系統總體架構研究，提出電力物聯網網絡層次模型；
2010年9月-2010年12月：開展電力物聯網技術架構研究，提出電力物聯網的技術體系架構和關鍵技術；
2011年1月-2011年5月：研究物聯網和智能電網融合條件下的堅強智能電網信息通信網絡體系架構，提出智能電網和物聯網融合條件下的電力信息通信網絡體系架構的研究報告。
2.2 基本技術研究
2.2.1 電力物聯網感知技術研究
（1）國內外研究現狀：
目前，業界一般將物聯網劃分為感知層、網絡層和應用層。分別負責完成對物理世界數據的信息采集、數據傳輸和數據處理及應用輔助決策。
層是利用傳感技術和識別技術實現對智能電網各應用環節相關信息的采集。傳感和識別技術的發展方向是低成本、低功耗、新型化、微型化、智能化、綜合化。
傳感器技術依附于敏感機理、敏感材料、工藝設備和計測技術，對基礎技術和綜合技術要求非常高。目前傳感器整體在被檢測量類型和精度、穩定性可靠性、低成本、低功耗方面還沒有達到規模應用水平，是物聯網發展的重要瓶頸之一，有待在材料、工藝、原理上繼續研究，提高技術成熟度。
整體上來看，我國傳感器產業處于初期發展階段，基礎傳感器芯片研發生產薄弱、企業規模偏小、技術標準缺乏、創新體系不完善、應用領域不廣、層次偏低、運營模式不成熟。因此，在發展過程中必須兼顧傳感器、傳感器網芯片、傳感節點、操作系統、數據庫軟件、中間件、應用軟件、系統集成、網絡與內容服務、智能控制系統及設備等核心產業以及集成電路、網絡與通信設備、軟件等支撐產業的發展。
雖然歐美等國傳感技術較我國先進，掌握有更多核心關鍵技術，但傳感技術總體處于起步階段，整體技術水平在功能、成本、可靠性方面尚有很大提升空間。傳感器網絡方面，無線傳感器網絡逐漸成為國際主流，其技術研發基本面向應用定制，在嵌入平臺上進行技術和產品研究。
識別技術相對較為成熟，開始步入發展期。RFID、二維編碼、定位、GIS等識別技術已經實現規模化應用，標準體系比較清晰。目前RFID編碼技術進入到全球統一標識標準爭奪的關鍵階段。從全球產業格局來看，目前RFID產業主要集中在RFID技術應用比較成熟的歐美市場。美、英、德、日、瑞典、瑞士、南非等國家均有較為成熟且先進的RFID產品，RFID被廣泛應用于工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理等眾多領域。目前，我國RFID企業總數雖然超過一百家，產業鏈雖已初步形成，但是缺乏關鍵核心技術，特別是在超高頻RFID方面。
（2）研究內容：
傳感器技術的研發側重以下方面：1）半導體硅、石英晶體、功能陶瓷、以及復合、薄膜、形狀記憶合金材料等新材料新功能的新型傳感器，2）MEMS等微型化傳感器，3）能處理和存儲信息的智能化傳感器，4）多敏感元件綜裝在同一芯片上的多功能傳感。
根據智能電網的實際需求，充分利用已有技術成果，在智能電網的發電、輸電、變電、配電、用電環節研制基于電力物聯網的專用傳感器。
傳感器網絡方面，以面向電力行業的應用定制為主，在嵌入平臺上進行技術和產品研究。開展傳感器網絡的處理器、存儲器、電源、收發器、嵌入式硬件和軟件、近距離無線通信芯片、新型電池等技術研究。
識別技術研發側重于：1）（低功耗、低成本、高可靠性、遠距離，調整語言）RFID芯片設計與制造，2）標簽封裝與印刷、造紙、包裝結合，導電油墨印制的低成本標簽天線、低成本封裝技術，3）多功能、多接口、多制式的模塊化、嵌入式RFID讀寫器設計與制造，4）多讀寫器協調與組網技術，5）嵌入式、智能化、可重組RFID系統集成軟件。
（3）預期目標：
全面提高面向智能電網的物聯網信息感知能力，推動信息采集裝備的智能化，引導智能感知裝備制造技術的發展，完成適合電力系統的傳感器節點的取電技術研究，研制并推出具有更多種類、更高級、可靠、靈活的、擁有自主知識產權的，智能電網系列專用智能感知裝備（列出具體設備），滿足我國面向智能電網的物聯網應用的信息采集前端產品需求。
（4）實施安排：
2010年6月-2010年7月：開展對電力物聯網感知層的需求的調研，形成調研報告；
2010年4月-2011年8月：研制擁有自主知識產權的智能電網系列專用智能感知裝備；其中：2010年7月-2010年10月：研制擁有自主知識產權的用電環節的感知及數據采集智能設備；2010年11月-2011年8月：研制擁有自主知識產權的輸電、變電、配電環節的系列專用智能感知設備。
2011年8月-2012年12月：進行研究成果的試點和推廣。
2.2.2 電力物聯網通信關鍵技術研究
（1）國內外研究現狀：
傳感器網絡的通信和組網技術是傳感技術的重要組成部分。網絡通信層相對于感知層和應用層技術較為成熟發達。
經過多年的發展，我國目前已建成三縱四橫的主干網絡，形成了以光纖通信為主，微波、載波等多種通信方式并存的電力通信網絡格局。完善的電力通信網絡為物聯網在電力生產與企業經營管理中的應用提供了堅強的信息傳輸保障。與此同時，經過多年的信息化建設，電網企業建成了ERP、辦公自動化、營銷管理、生產管理等涵蓋企業生產、經營、管理各環節的信息系統，各電網公司對信息化建設的重視和投入，為物聯網的應用提供了較好的切入點。
在感知層，目前電力系統采用多種通信接入方式實現感知信息的采集、傳輸、處理及匯聚。對于電網的監控數據基本采用光纖通信方式，也有少量業務通過無線或電力線載波通信方式，如載波通信仍是保護信息傳輸的主要方式之一。在輸電線路在線監測、電氣設備狀態監測方面，除利用光纖傳遞信息外，無線傳感技術也得到一定的應用，如基于無線傳感器網絡的輸電線路在線監測系統、無線數字測溫系統等。在用電信息采集和智能用電方面，應用的通信技術較為廣泛，主要包括窄帶電力線通信、寬帶電力線通信、短距離無線通信等。
物聯網通信和網絡技術涵蓋低速低功耗無線接入、區域寬帶接入、廣域寬帶接入技術以及Adhoc網絡和下一代IP網絡。國外公司和標準化組織主導了低速低功耗近距離，以及UWB和WiFi等區域范圍寬帶無線接入技術。以IEEE802.15.4為代表低功耗近距離技術正面向具體行業的業務需求研究新的物理層和MAC層技術。Adhoc網絡以無線傳感器網絡為代表，技術研發基本面向應用定制，在嵌入平臺上進行技術和產品研究，國外無線傳感器網絡標準研究剛開始起步，ISO/IEC JTC1傳感器網絡標準工作組2009年底成立，標準化研究內容未清晰。歐、美、日、韓等國都啟動了下一代IP網絡研究，ITU-T、ISO、ETSI和IETF也積極開展下一代互聯網相關標準的研究工作。
在無線傳感器網絡方面，加州伯克利大學研發的Mote節點以及具備節點組網功能的專用操作系統TinyOS的開發為無線傳感器網絡的組建和其他方面的測試研究提供了基礎。IEEE802.15.4 為無線傳感器網絡定義了物理層和媒體接入層的接入標準；ZigBee聯盟制定和設計了實現傳感器節點組網的ZigBee協議規范。國內在無線傳感器網絡領域的研究已經在許多研究所、企業和高校展開，中國科學院計算技術研究所在IPv6無線傳感器網絡節點和適合于IEEE802.15.4 標準并滿足ZigBee規范的無線傳感器網絡方面作了很多工作，推出了自主開發的GAINS系列無線傳感器網絡節點，國家電網公司也曾立項支持無線傳感器網絡在電網信息采集中的應用研究。同時國內外研究機構也在進行基于其他物理層技術的無線傳感器網絡技術研究，如藍牙、WiFi、超寬帶（UWB）等。
（2）研究內容：
研究智能電網無線傳感器網絡物理層、鏈路層以及網絡層的技術方案；研究無線傳感器網絡在不同應用環境下的可靠性、自組網特性、信號穿透性以及組網技術；研究無線傳感網絡與電力線載波通信、光纖復合低壓電纜以及其他電力通信的混合組網技術，開發應用系統，建立應用示范；研究無線傳感器網絡電磁干擾及電磁加固技術，提出無線傳感器網絡的技術規范及相關建議；研究面向智能電網應用的電力專用無線傳感器網絡專用芯片設計技術；研究M2M通信技術。
（3）預期目標：
1）完成智能電網無線傳感器網絡物理層、鏈路層以及網絡層技術方案的研究，提交無線傳感器網絡的技術規范及相關建議的研究報告；
2）完成電力物聯網在不同應用環境下的可靠性、自組網特性、信號穿透性以及組網技術的研究，提出輸電線路、變電站、小區無線信號傳播模型和穿透特性的研究報告，提出無線傳感器網絡在不同應用場景下的組網方案，設計通信協議棧，完成無線傳感器網絡通用平臺的開發；
3）完成無線傳感網絡與寬帶載波通信、光纖復合低壓電纜的混合組網技術、接口規范、標準協議以及實用化應用技術的研究，提交研究報告；完成基于無線傳感網絡與寬帶載波通信、光纖復合低壓電纜混合組網的用電信息采集系統、智能用電服務系統、智能家電/智能家居系統的開發，建立應用示范；
4）研究無線傳感器網絡的電磁加固技術，提出無線傳感器網絡在強電磁干擾以及電磁封閉環境下的可靠通信技術解決方案，研制微型化、低功耗、自組網、智能化的無線傳感器網絡節點設備，建立應用示范；
5）開發面向智能電網應用的電力專用無線傳感器網絡專用芯片，包括短距離無線通信芯片、通道加密芯片、電力線載波通信芯片、智能家電通信與控制芯片、可信接入網關控制芯片等。
（4）實施安排：
2010年6月-2010年9月：完成智能電網無線傳感器網絡物理層、鏈路層以及網絡層技術方案的研究，提交無線傳感器網絡的技術規范及相關建議的研究報告；
2010年10月-2011年3月：完成電力物聯網在不同應用環境下的可靠性、自組網特性、信號穿透性以及組網技術的研究，提出輸電線路、變電站、小區無線信號傳播模型和穿透特性的研究報告，提出無線傳感器網絡在不同應用場景下的組網方案，設計通信協議棧，完成無線傳感器網絡通用平臺的開發；
2011年4月-2011年8月：完成無線傳感網絡與寬帶載波通信、光纖復合低壓電纜的混合組網技術、接口規范、標準協議以及實用化應用技術的研究，提交研究報告；完成基于無線傳感網絡與寬帶載波通信、光纖復合低壓電纜混合組網的用電信息采集系統、智能用電服務系統、智能家電/智能家居系統的開發，建立應用示范；
2011年9月-2011年12月：研究無線傳感器網絡的電磁加固技術，提出無線傳感器網絡在強電磁干擾以及電磁封閉環境下的可靠通信技術解決方案，研制微型化、低功耗、自組網、智能化的無線傳感器網絡節點設備，建立應用示范；
2012年1月-2012年12月：開發面向智能電網應用的短距離無線通信芯片、通道加密芯片、電力線載波通信芯片、智能家電通信與控制芯片、可信接入網關控制芯片等。
2.2.3 電力物聯網信息處理技術研究
（1）國內外研究現狀：
研究支持物聯網海量復雜數據的數據存儲共享、信息處理、數據挖掘、智能計算和智能服務平臺及技術。重點包括跨平臺的嵌入式操作系統、面向物聯網計算的一體化軟件體系結構與可重構技術，感知識別層的應用中間件和面向業務應用架構的中間件，物聯網搜索引擎；海量復雜感知數據存儲和并行處理關鍵技術、高性能計算資源虛擬化控制技術，海量復雜感知數據的知識發現和數據挖掘關鍵技術，海量復雜感知數據處理的語義集成和共享關鍵技術；“云計算”虛擬化、網格計算技術；整合和分析海量信息并提供智能服務的方法；綜合信息集成與業務集成技術；物聯網網絡管理、實時控制與多媒體人機交互技術。
目前，業界一般將物聯網劃分為感知層、網絡層、應用層。其中，感知層和網絡層分別完成對物理世界的數據采集和傳輸，應用層則是指利用各種智能計算技術，對從感知層和網絡層傳輸過來的海量數據和信息進行分析處理，從而實現對各類物體的智能化控制。
現在，國內外對物聯網的研究尚處于起步階段，但從事相關研究的專家學者們認為，物聯網一旦形成規模化的應用，其接入的終端將呈現爆炸性增長，將產生海量的數據和信息，對于這些信息的存儲、轉換、計算、分析、檢索等處理邏輯將非常復雜。
物流倉儲行業的物聯網當前應用都依賴于EPC global組織提出的EPC網絡架構。EPC網絡架構包括EPC（電子產品碼）標簽、RFID標簽閱讀器、ALE中間件（實現信息的過濾和采集）、EPCIS信息服務系統，以及信息發現服務（包括ONS和PML）等五大部分，其中ONS和PML屬于信息處理技術范疇，ONS即對象命名服務,類似于互聯網中的DNS，主要處理電子產品碼與對應的EPCIS信息服務器地址的查詢和映射管理；PML指的是實體標識語言(Physical Markup Language )，所有關于產品有用的信息都用PML來描述。
（2）研究內容：
結合電力行業物聯網應用的特點，充分研究在物聯網條件下的業務數據的規模和特征，并在此基礎上開展電力物聯網信息處理技術研究，包括信息的采集、存儲、交換、搜索、分發和與現有系統的互操作技術。
研究云計算和云存儲技術在電力物聯網信息處理中的應用，研究電力物聯網統一消息總線技術，并重點開展電力網物聯網海量感知信息的高并發和分布式處理技術研究。
對電力物聯網的決策支持需求進行研究，包括海量感知數據的可視化展現、多維數據分析和數據挖掘技術。
（3）預期目標：
編制電力物聯網信息處理需求調研報告，內容包括數據采集、存儲、交換、搜索、分發等；形成典型的電力物聯網海量感知數據存儲和交換模型。
研究出云計算和云存儲在電力物聯網中的應用模式和典型技術方案。研發滿足高并發和分布式處理需求的電力物聯網信息處理平臺。
提出面向海量感知數據的可視化模式、技術方法、多維分析及數據挖掘模型，為形成電力物聯網知識庫、輔助決策支持打下基礎，從而達到對物理世界的操作和控制。
（4）實施安排：
2010.6-2011.12 開展對電力物聯網信息處理需求的調研，并形成詳細的調研報告；
2011.1-2011.12設計完成海量感知數據的存儲和交換模型，提出輔助決策相關的技術方法和數據挖掘模型，并進行電力物聯網信息處理平臺的原型系統開發和驗證；
2012.1-2012.12 逐步完善相關技術研發，并進行研究成果的試點和推廣。
2.2.4 電力物聯網可信接入網關及中間件技術研究
（1）國內外研究現狀：
在智能電網中，物聯網網關是連接末端感知網絡與承載網絡的橋梁，它的主要功能包括通信協議轉換、應用協議實現和傳感網管理三部分。
智能電網在其發、輸、變、配、用等環節都會大量使用物聯網實現感知監測，但各環節的布設環境與應用需求差異較大，感知網絡的設計也會因地制宜并采用不同媒質和通信協議的接入網，因此網關的通信協議轉換功能是溝通內網和外網的關鍵。另外，對于非完全分布式的傳感網，網關還負責一定的傳感網管理功能，如拓撲管理、時隙分配、時間同步與定位服務。智能電網是關系到國計民生的重大工程，其傳感網網關的設計也和一般行業應用有著顯著的差別。首先，智能電網中某些核心傳感網應用對網關的可靠性和數據安全性有著很高的要求，可以采用冗余通信鏈路和雙機熱備份的設計提高可靠性，并使用安全性較高的數據加密方式進行通信，特別是在網關不能直接連接電網通信專網而需要電信公網中轉的情況下。其次，智能電網的傳感網應用覆蓋面廣，網關需要連接各種采用不同通信協議的傳感網和接入網，這就需要網關的設計更好的模塊化和標準化，以滿足智能電網應用對互操作性的要求。再次，智能電網的某些應用中，網關和傳感器節點會具有一定的移動性，這就需要網關支持傳感器節點的漫游功能，而且接入網也需要支持網關的無縫切換(handover)。最后，智能電網異常情況監測和執行器節點控制應用對數據傳輸的實時性要求很高，傳感網網關設計需要支持實時數據傳輸。
綜上所述，智能電網的傳感網網關需要實現通信協議轉換、應用協議實現和傳感網管理功能；并且傳感網網關的設計需要針對智能電網的要求解決可靠性、安全性、互操作性、網關與節點的移動性以及實時性等關鍵技術問題。
面向智能電網應用的物聯網是一個異構的網絡系統。從前端感知設備到接入網關到承載網絡，整個智能電網物聯網平臺由為數眾多的、結構和功能差異極大的硬件設備構成，這種硬件的異構性加大了智能電網物聯網設備軟件開發難度，各類設備、各功能分系統間互聯互通極其困難，嚴重阻礙了面向智能電網應用的物聯網的發展。引入中間件技術，采用基于服務的軟件系統架構可以屏蔽物聯網平臺的軟硬件異構性，在技術上為智能電網物聯網系統快速發展奠定基礎。
目前，在智能電網應用中的物聯網可信接入網關技術還是一個空白。
在中間件技術方面，按照IDC的分類方法，中間件可分為六類：終端仿真/屏幕轉換、數據訪問中間件、遠程過程調用中間件、消息中間件、交易中間件、和對象中間件。微軟、IBM、Sun、BEA和Oracle等軟件巨擘占據主導地位，雖然國內中間件廠商和研究較多，但由于底層基礎軟件基本都是SAP或Oracle等國外技術，國際中間件技術研究水平提高難度大。系統集成方面，國內使用和代理國外產品的較多，自主研發的較少。歐盟早已看到了軟件和中間件的重要性，從2005年開始資助了Hydra項目，研發中間件和“網絡化嵌入式系統軟件”。
（2）研究內容：
根據面向智能電網應用的物聯網異構型特點對中間件數據交互技術、運行平臺技術、運行控制技術、中間件軟件開發技術等展開研究，制定相應技術標準，并開發前端感知設備、接入網關、承載網絡上的中間件軟件系統，研究包括感知層與網絡層之間的感知中間件與感知網關技術、網絡層與應用層之間的應用中間件技術兩大部分；研制智能電網的傳感網網關；研究物聯網計算的中間件平臺研究；研究電力物聯網中間件有限能量與資源管理技術；研究支持電力物聯網可擴展性、移動性、和動態網絡拓撲的中間件技術；研發感知數據智能收集、融合和管理技術；研究面向電力物聯網應用QoS的管理和調度技術；研究面向電力物聯網計算的軟件體系結構與可重構技術，著重解決總體設計技術、系統集成技術以及集成支撐技術；研究面向電力物聯網計算的中間件及語義信息處理平臺技術；針對電力物聯網不同應場景的需求和共性底層平臺軟件的特點，研究中間件編程模型，彌補硬件技術本身能力不足；研究面向電力服務體系的集成管理架構，基礎服務構件、業務構件的服務封裝和抽象，以及面向服務的業務流程建模與優化，實現電力物聯網軟件系統和SG-ERP系統或的無縫集成。研究、設計系列中間件產品及標準，以滿足傳感器網絡在混合組網、異構環境下的高效運行，形成完整的傳感器網絡軟件系統架構。研究開發RFID中間件、傳感器中間件、傳感網中間件等以屏蔽不同操作系統之間的環境和API差異。
（3）預期目標：
實現基于服務的軟件系統架構屏蔽物聯網平臺的軟硬件異構性，在技術上為智能電網物聯網系統快速發展奠定基礎，實現電網上層管理系統和業務中間件對接；研制智能電網的傳感網網關；建立支持快速應用開發、高效運行、有效集成和靈活部署的傳感網中間件平臺體系結構；針對不同的應用需求，實現多種傳感網節點自定位、移動目標定位和跟蹤技術、時鐘同步技術；通過物聯網系統故障的發現、容忍和隔離技術，提供電力物聯網應用魯棒性；提供不同中間件之間的協同機制；集成上述技術，研制中間件平臺系統，形成相關標準，提供支持應用開發的相關工具。通過面向電力物聯網計算的中間件及語義信息處理平臺技術研究，在電力物聯網環境下，建立一個可自我管理復雜系統的平臺，使物聯網中的各組件能夠互相連接和操作，能夠自動發現對方；基于服務的中間件軟件平臺對面向智能電網應用的物聯網軟硬件資源進行整合，最大程度上減少軟硬件異構性對智能電網應用推廣帶來的阻礙，降低智能電網軟件系統開發與運營維護成本。
（4）實施安排：
2010年6月-2011年12月：開展對電力物聯網中間件需求的調研，形成詳細的調研報告。
2011年1月-2011年12月：對中間件數據交互技術、運行平臺的搭建、運行控制技術提出解決方案，并制定相應的技術標準。
2012年1月-2012年6月：研制智能電網的傳感網網關。
2012年7月-2012年12月：開發前端感知設備、接入網關、承載網絡上的中間件軟件系統并提出框架模型。
2.3 電網應用研究
2.3.1 風光儲聯合發電廠（站）氣象監測技術研究
（1）國內外研究現狀：
風光儲聯合發電廠(站)氣象監測系統是以發電廠所處的微氣象地理區域、風電場、光伏電站的地理環境為監測對象，以微功耗的數據采集器為核心設備，通過氣象傳感器進行風速、風向、溫度、濕度、氣壓、降雨、輻射、覆冰等氣象要素的實時采集，依據《地面氣象觀測規范》等行業標準規范進行數據處理，并實現數據的實時傳輸。
國內目前正在推進風光儲一體化示范項目，并著手制訂風能、太陽能發電并網等相關標準規定。而氣象監測技術則主要應用于傳統能源發電廠及其它領域，在以風能、太陽能為主的清潔能源電廠中還少有涉及。
（2）研究內容：
研究具有豐富傳感器接口、高可靠性、寬溫、抗強電磁干擾的適合發電廠應用環境的微功耗數據采集系統關鍵技術，實現對包括溫度、濕度、風速、風向、日照時間、日照強度等發電廠環境狀態監測綜合采集。研究適合風光儲聯合發電廠(站)特殊應用環境下物聯網節點間通信組網技術。研究在強電磁干擾環境下實現物聯網節點間的可靠通信關鍵技術，研究綜合利用有線通信和無線自組網技術的通信組網方案。基于物聯網技術，以微功耗的數據采集器為核心設備，研究風光儲聯合發電廠(站)氣象監測平臺的架構，實現對發電廠及其周邊氣象環境參數的實時監測，通過專家分析系統對采集到的實時氣象數據及變化狀況進行存儲、統計與分析，提供局部氣象信息，指導發電生產安全穩定高效地進行。
（3）預期目標：
基于微功率數據采集關鍵技術，研究強電磁干擾環境下的微功耗的數據采集器，實現發電廠環境狀態監測綜合采集；基于物聯網技術，以微功耗的數據采集器為核心設備，實現風光儲聯合發電廠相關氣象數據監測系統的開發；通過專家分析系統對采集到的實時氣象數據及變化狀況進行存儲、統計與分析，建立準確的風電、光電功率預測模型，為發電廠根據氣象情況調整發電策略提供參考依據。
（4）實施安排：
2010年6月-2010年9月，完成微功耗數據采集系統關鍵技術、物聯網節點間通信組網技術的研究；
2010年10月-2010年12月，完成基于物聯網技術的風光儲聯合發電廠氣象監測系統功能和接口詳細設計；
2011年1月-2011年6月前，完成系統開發測試工作；
2011年7月-2011年12月前，試點實施。
2.3.2 現場作業管理物聯網技術研究
（1）國內外研究現狀：
由于輸電、變電、配電設備分布點多面廣，且大部分曝露在室外，易受設備老化、天氣及人為破壞等因素影響而引發故障。因此，在輸、變、配電的整個過程中需要大量人力及精力進行巡檢工作。為了提高電力巡檢過程的自動化程度，發達國家已經在電力現場作業過程中使用手持終端等設備，不過其采集功能十分有限，不利于智能電網系統的自動化、智能化采集需求。
物聯網技術在配電網現場作業監管方面有著重要的應用，主要包括：身份識別、電子標簽與電子工作票、環境信息監測、遠程監控等，可以確認對象狀態，匹配工作程序和記錄操作過程的功能，減少誤操作風險和安全隱患，真正實現調度指揮中心與現場作業人員的實時互動。基于RFID等傳感技術的物聯網系統在現場作業管理系統種的應用尚在研究過程中，可以有效保障電網安全。國外已經實驗成功了智能機器人取代人工的智能巡檢。目前國內的輸、變、配巡檢工作主要有以下幾種方式：一是人工巡檢，手寫記錄巡檢結果；二是依靠人工與手持電子設備相結合，通過電子設備錄入巡檢結果；三是智能機器人取代人工巡檢。完全依靠人工巡檢和手寫錄入信息的巡檢方式已不能滿足智能電網發展的需求，正漸漸被其它兩種方式所取代。人工與手持電子設備結合的巡檢方式是目前最為普遍的巡檢方式，并且巡檢設備和手持電子設備的智能化水平正在飛速發展，如信息鈕、信息螺栓、條形碼、智能移動終端等巡檢設備相繼研發成功。
（2）研究內容：
開發一套基于感知RFID與無線傳感器網絡的適用于智能巡檢過程的物聯網系統，全方位監測環境和設備狀況，并實現電網現場作業的管理功能；研究智能巡檢協同感知RFID標簽的惡劣環境適應能力及多標簽射頻識別技術；研制可同時支持無源標簽、有源感知標簽的手持智能設備，以及兩類射頻標簽系統讀取模式的兼容性；研究遠程監控系統，可以核實現場操作對象和工作程序，使各項現場活動可控、在控，保障人身安全、設備安全、系統安全。建立基于傳感器網絡技術及RFID射頻識別技術的輸、變、配電設備巡檢系統，利用RFID標簽監督巡檢人員確實到達現場，并按預定路線巡視，在到位基礎上，輔助加入環境信息與狀態監測傳感器，全方位監測設備狀況。
（3）預期目標：
開發出適用于復雜電磁環境下的低功耗RFID標簽、穩定可靠的無線通信模塊；開發出基于協同感知RFID標簽和無線通信模塊的手持智能設備及管理系統；開發出輸電、變電、配電智能巡檢模塊及系統；開發遠程巡檢監控系統；實現精確檢測設備工作環境與狀態，精準確認巡檢人員并且采集電力設備的運行環境信息、工作狀態信息，提高巡檢工作質量的目標。
（4） 實施安排：
2010年6月-2010年9月，完成智能巡檢系統需求調研，現場作業系統和遠程監控系統的技術方案設計及論證；
2010年9月-2011年3月，完成復雜電磁環境下的低功耗RFID標簽開發和手持讀卡器的開發和測試；
2011年4月-2011年7月：完成基于RFID和無線傳感器網絡的手持智能終端、管理平臺的開發和測試；
2011年8月-2011年12月，現場試運行并進行優化設計，完成智能巡檢試點實施、遠程監控系統實施以及相關研究報告。
2.3.3 物聯網技術在電網設備狀態監測系統中的應用研究
（1）國內外研究現狀
輸電線路是電力系統的重要組成部分，是電力系統的動脈，研究基于物聯網的性能可靠，功能豐富的輸電線路狀態在線監測技術，及時發現和掌握輸電線導線的溫度、覆冰、氣象環境等情況，從而提高輸電線負載能力、防止電網事故的發生。
國內開展輸電線路狀態監測的應用比較早，但是監測內容少，數據量小，通信方式以無線公網為主。現在，監測內容逐步增多，數據量逐漸增大，并呈現向可視化方向
變電站是電力系統的重要組成部分，是電網基礎運行數據的采集源頭和命令執行單元。研究變電設備狀態監測傳感技術，可以提高設備利用率，延長設備壽命，減少停電次數/停電時間，提高輸電效率；另外，變電站電能計量裝置關系著廠網電費結算，其準確度直接影響發電企業、電網企業的經濟利益，亦需要對電能計量裝置實施動態計量監測，保證關口計量準確性。
目前變電設備在線監測系統、互感器計量在線監測系統普遍采用現場總線及其它無線通信方式，安防系統采用光纖接入的通信方式，現場工程工作量極大、費時費力，另外，無線通信方式的大規模無序應用，將形成難以運維的變電站無線通信網絡。
（2）研究內容
針對電力傳輸線安全運行的關鍵需要，研究基于物聯網技術的分布式多信息一體化輸電線傳感裝置，實現對包括輸電線覆冰、絕緣子污穢狀況、風偏、舞動、桿塔傾斜、山火/泥石流情況、金具溫度在內的輸電線路各種相關狀態量的在線監測。針對物聯網傳輸技術的特點，研究可靠、安全、高速的數據傳輸平臺，實現各種輸電線路狀態數據的統一接入和統一管理。通過對輸電線路上的各有效參數的監測及數據挖掘，研究并建立設備狀態專家評估模型，實現狀態監測評價、故障診斷及狀態分析預測，并為輸電線路的狀態檢修決策提供必要的依據。充分研究后臺海量數據庫中的各種狀態數據，并結合各種新興的數據可視化技術方法，研究具備電力行業特征的新型業務數據可視化展現模式。
面向建設高效、可靠、智能化變電站的需要，研究基于多傳感器集成、多信息采集、信息融合及抗強電磁干擾等關鍵技術的面向實際應用的變電站電氣設備狀態在線監測系統終端。實現對包括變壓器油氣、斷路器動特性、微水、互感器、避雷器絕緣、互感器等的在線監測。基于物聯網技術，研究可靠、安全、高速的數據傳輸平臺，實現各種設備狀態數據的統一接入和統一管理。通過對設備狀態各有效參數的監測及數據挖掘，研究并建立設備狀態專家評估模型，實現狀態監測評價、故障診斷及狀態分析預測，并為設備狀態檢修決策提供必要的依據。充分研究后臺海量數據庫中的各種狀態數據，并結合各種新興的數據可視化技術方法，研究具備電力行業特征的新型業務數據可視化展現模式。
（3）預期目標
1.基于物聯網技術的電網設備狀態監測系統體系架構研究報告；
2.研制可以對輸電線路實現全覆蓋的一體化傳感裝置；
3.研制對變電站內電氣設備各種狀態參數進行監測的系統終端；
4.構建基于一體化傳感裝置和電氣設備狀態監測終端的電網設備在線監測平臺示范系統。
（4）實施安排
2010年8月前，完成系統架構設計、數據模型設計、平臺標準規范制定；
2010年12月前，完成功能和接口詳細設計；
2011年6月前，完成開發測試工作；
2011年12月前，試點實施。
2.3.4 面向電力設施防護及安全保電的物聯網技術研究
（1）國內外研究現狀：
目前國內應對電網的安全威脅主要采用人工巡線，雇傭當地居民做護線員，并少量實驗采用直升機、無人機等現代化手段進行巡線。
在部分重要桿塔上也有采取技術手段防范盜竊、破壞事件的發生，但主要是采用視頻、紅外等技術的點對點通信模式，虛警率和可靠性還不盡如人意，需要進一步改進和完善。
（2）研究內容：
研究多種傳感器協同感知及組網技術，實現全新的目標識別、多點融合和協同感知能力；針對高壓輸變電線路的環境對傳感器進行環境適應性和電磁兼容性研究，重點提高傳感器在惡劣自然環境下的存活率和抗強電磁場能力；研究輸電線路、桿塔及設備的全方位防護及安全保電支撐平臺技術。
（3）預期目標：
完成電力設施防護及安全保電支撐平臺的研發；實現對高壓骨干輸電線路侵害行為的有效分類和區域定位，實現對高壓骨干輸電線路的全方位防護；應用多傳感器數據融合技術，完成電力設施防護及安全保電支撐平臺的系統驗證，實現無虛警、無漏警的安全告警系統；
（4）實施安排：
2010年6月-2010年9月：完成基于物聯網技術的電力設施防護及安全保電系統技術論證、架構設計、平臺功能設計；
2010年10月-2010年12月：完成系統接口、數據格式、安全加密、通信協議的詳細設計；
2011年1月-2011年6月：完成傳感器開發測試和平臺界面開發工作；
2011年7月-2011年12月前：試點實施。
2.3.5 面向智能用電與用電信息采集的物聯網技術研究
（1）國內外研究現狀：
智能用電服務作為智能電網用電環節的關鍵部分，是實現電網與用戶之間實時交互響應，增強電網綜合服務能力，滿足互動營銷需求，提升服務水平的重要手段，加強用戶與電網之間的信息集成共享和實時互動，實現用電的智能化、互動化，進一步改善電網運營方式和用戶對電能的利用模式，提高終端用戶用能效率。
美國、英國、意大利、法國、西班牙、澳大利亞等發達國家，以及印度等新興發展中國家都在積極發展自動化表計系統或智能電表，相繼大規模開展了用電信息采集相關系統建設，在電力用戶用電信息的專業化應用和集成化應用方面均取得良好的應用效果。我國正在規模化進行用電信息采集系統建設，并通過試點工程驗證智能用電服務的技術方案。智能用電服務試點工程主要基于光纖通信技術和電力線寬帶網絡技術構建，采用雙向互動智能表計、用戶智能交互終端等，建立用戶與電網之間實時連接、互動開放的數字網絡，滿足電網雙向互動營銷的需求。
（2）研究內容：
根據用戶實際需求研究智能用電服務系統功能，并制定現階段技術可行的典型設計；進行智能家庭傳感裝置、系統研究和基于智能用電傳感局域網的家庭組網研究，為居民用戶提供可靠電力供應的同時擴展智能家居體驗；研究基于傳感網的用電綜合信息采集裝置、系統和數據管理平臺；研究無線傳感網絡與寬帶載波通信的混合組網技術、接口規范、標準協議以及實用化應用技術（包括系統部署、產品電磁兼容設計等）。
（3）預期目標：
完成智能互動終端、機頂盒、智能插座等家庭智能傳感裝置、組網方案以及智能用電服務管理平臺的研究，開發出相關設備和軟件平臺，實現家庭用電設備的智能化管理和能源的有效利用；完成混合組網模式下的用電信息采集系統典型設計，開發基于無線傳感與電力線寬帶混合組網模式的用電信息采集裝置和系統。
（4）實施安排：
2010年6月-7月 智能用電服務系統功能設計和裝置需求分析；
2010年8月-2011年5月 智能家庭傳感器、用電信息采集裝置、通信模塊的開發和測試；
2011年6月-2011年12月 智能用電家庭、用電信息采集系統復合組網方案制定和驗證。
2.3.6 基于物聯網的電動汽車管理信息化技術研究
（1）國內外研究現狀：
建立基于物聯網的電動汽車信息平臺的目的在于利用無線傳感、感知標簽、全球定位技術（GPS）、無線寬帶移動通信技術實現對全市電動汽車、電池、充電站、人員及設備安全的在線監控、一體化集中管控、資源的優化配置以及設備的全壽命管理。
電動汽車產業在國際上剛剛興起，針對電動汽車及其充電系統特點的信息管理系統正處在開發和建設初期。
（2）研究內容：
研究物聯網技術在電動汽車運行狀態、電池類型狀態監測方面的關鍵技術、設備定制、實施方案；研究基于物聯網的電動汽車、充電站等相關對象統一管理、分析、調度、展示信息化管理平臺；對于平臺范圍內的電動汽車、充電站、相關工作對象實現圖形數據和臺帳屬性數據的統一管理和加解密處理，通過GIS圖形化方式提供友好直觀的展示；面向大量終端的數據快速處理和壓力均衡處理，滿足大范圍內同時處理電動汽車、充電站、相關工作對象實時監測信息的并發處理需求；安置在電動汽車、充電站、相關工作對象能通過短距離無線通信實現自身傳感器自組網和網內信息分析；平臺通過綜合分析來自電動汽車、充電站、相關工作對象物聯網的監測信息，綜合分析判別，為電動汽車根據當前位置、當前能量狀態、自身電池設備型號等信息分析匹配最合適的充電站進行能力補充。
（3）預期目標：
實現對電動汽車狀態監測、電池狀態監測、充電站、作業人員及設備的在線監控技術，對于電動汽車周邊各種物聯網信息進行綜合管理和智能化、圖形化展示及各種相關信息進行綜合分析，用3S+C（遙感、全球定位、地理信息系統、通信技術）技術實現對網、省兩級范圍內的電動汽車相關設備資源的動態調配和合理分配，為建設節能、高效的電動汽車產業鏈提供保障的技術。實現智能移動終端上的數據融合以及多對象的智能調度。
（4）實施安排：
2010年5月-6月 研究物聯網技術在電動汽車運行狀態、電池類型狀態監測方面的關鍵技術、設備定制、實施方案。
2010年7月-2011年6月 電動汽車信息管理平臺和車載智能終端的開發。
2011年7月-2011年12月 提出基于GPMS導航系統的機車智能調度系統規劃模型及方案。
2.3.7 物聯網在電力資產管理中應用研究
（1）國內外研究現狀：
電力企業是資產密集型，技術密集型企業。目前，電力企業對資產的管理仍然是粗放式為主，這種粗放式管理存在很多問題，如資產價值管理與實物管理脫節、設備壽命短、更新換代快，技改投入大，維護成本高，每年電力企業投入大量人力物力進行資產清查，以改善帳、卡不符的問題。電力企業為改善資產管理已開展大量工作，如國家電網公司正在開展的資產全壽命管理等，但由于電網規模的擴大，尤其是智能電網的建設，發、輸、變、配、用電設備數量及異動量迅速增多且運行情況更加復雜，加大了集約化、精益化資產全壽命管理實施的難度，亟需有效、可靠的技術手段。同時隨著智能電網建設的深入，各業務系統從不同維度對電力資產數據提出了不同的需求，因此需要通過對電力資產統一編碼、統一模型、統一接口等諸多方面的研究，以滿足日益增長的業務系統建設需求。利用物聯網技術能夠實現自動識別目標對象并獲取數據，可以為實現電力資產全壽命周期管理、提高運轉效率、提升管理水平供技術支撐。
（2）研究內容：
結合公司資產全壽命管理的研究成果，提出基于物聯網的智能電力資產管理解決方案。主要研究電力資產全壽命管理的各功能模塊，包括：
1）實時監控：采用RFID以及多種傳感器采集技術實現設備資產的智能收集，實現實時監控、及時報警。研究電力資產編碼規范；提供靈活豐富的接口設計，實現與各業務應用的資產數據的雙向同步服務；
2）資產手動/自動盤點：利用機房部署的RFID傳感器實現資產的智能自動盤點；并結合手持式RFID接收裝置完成人工定期資產盤點功能。實時發現資產變更情況，及時報警；
3）巡檢管理：通過對資產與人員手持接收裝置的相互感知，實現資產巡檢管理功能；
4）出入管理：綜合門禁、RFID數據采集，實時監視人員的移動線路，對特定區域的違規進入提供報警。
通過以上主要方向的研究，完成電力資產全壽命管理，實現資產盤點、自動化巡檢、資源智能調配等資產管理功能。
（3）預期目標：
過本項目的研究，深入了解目前國內外物聯網在電力資產管理中的應用現狀。同時結合公司信息化建設的研究現狀，從采集管理、資源管理、人員管理和安全管理等方面設計公司電力資產管理功能，提交物聯網在電力資產管理中的應用研究報告。在此基礎上，研究資產管理中心與公司SGERP體系下各業務應用間的關系，設計并實現公司信息化一級集中模式下的統一資產數據庫。
（4）實施安排：
2010年1月-2010年6月：完成國內外物聯網技術和公司目前信息化建設需求的調研，并形成詳細的調研報告；
2010年7月-2010年12月：在調研的基礎上，編寫物聯網在電力資產管理中的應用報告；
2011年1月-2011年12月：深化電力資產管理中心中的模型標準化研究，設計并實現與SGERP體系中的業務應用的數據共享與同步功能，同時逐步完善相關技術研發，并進行研究成果的試點和推廣。
2.3.8 物聯網在綠色機房智能管理中應用研究
（1）國內外研究現狀：
目前國內外各大IT公司在綠色機房實現過程所采取的方法包括將機房建設在高緯度地區，利用冷空氣為設備降溫，減少制冷設備能源能耗，同時通過對空調風道優化等方式提高能源利用效率。
物聯網技術的引入有利于在綠色機房建設中實現全方位的能效優化。通過在機房設備附近安裝各種物理環境和工作狀況傳感器，可綜合掌握設備所處狀態，有針對性地對環境進行優化，達到減少非必要能源消耗的目的。
（2）研究內容：
機房采集系統：提供靈活的采集配置工具，通過RFID等技術進行機房設備的聯網，實現各種被管設備的數據采集。滿足對機房設備能耗相關數據采集的支持，如：安防（門禁等）、環境溫度、濕度、水浸、風量、風速、氣體（CO、CO2等）、聲音、震動、壓力、運動、污染物、煙感、視頻。
能耗分析：借助能耗計算標準，綜合配電、IT、空調、UPS等設備的能耗數據，實現能耗的計算和自動控制功能。研究國內外能耗計算標準，提出符合公司特點的能耗計算和評價規范。
IT資源池監視與調度系統：為下一代數據中心資源整合提供支撐，通過實時監視掌握資源池使用狀態，并研究與主流虛擬化管理系統的聯動，實現存儲、技術資源的智能調度與調配。
綜合監控：采用三維虛擬現實技術，以機房監控為主線，實現機房電力、環境、安防、制冷的可視化監視。并提供設備自動和手動控制操作功能。
智能化設備維護感知及全壽命管理：
全方位感知網絡、運維服務、信息安全、桌面終端的物理狀態、運行參數、入侵檢測，發現隱患進行告警，并通過自動、手動方式進行資產盤點的自動化。利用智能巡檢終端對機房設備進行全壽命管理。
（3）預期目標：
針對機房環境和設備特點開發出適用的傳感器裝置，選擇可靠穩定而不會對機房設備產生干擾的通信方式，開發出綠色機房智能管理平臺，實現對機房物理環境、設備運行狀況、設備電源等實時監控，在參數異常時發出報警信息，輔助管理機房設備并確保其在理想環境參數下運行。管理平臺將根據分析采集的傳感器數據實時調整制冷設備等，達到減少能源消耗的目的。
（4）實施安排：
2010年6月-7月 對機房物理環境進行調研，并對各項環境指標進行綜合評估；
2010年8月-2011年6月 開發機房傳感設備和管理平臺，并通過實際測試選擇合理地通信技術和組網方案；
2011年7月-12月 綠色機房智能管理系統試運行并完成試運行和測試報告。
2.3.9 電力物聯網綜合展示平臺
（1）國內外研究現狀：
智能電網作為物聯網應用的最主要應用場景之一，受到業界廣泛關注。智能電網的實現，首先依賴于電網各個環節重要運行參數的在線監測和實時信息掌控，物聯網作為“智能信息感知末梢”，可成為推動智能電網發展的重要技術手段，也將進一步促進物聯網技術的發展并推動其向應用實用化邁進，促進其行業應用，形成新型產業鏈。
目前物聯網在電力系統重點研究領域包括：基于物聯網的智能用電信息采集；基于物聯網的智能用電服務；智能電網輸電線路可視化在線監測平臺；基于物聯網的智能巡檢；基于物聯網的新能源汽車輔助信息管理系統；智能用能服務以及家庭傳感局域網通用平臺；綠色智能機房管理；電力光纖到戶，支撐三網融合等。
目前仍缺乏一個系統的電力物聯網綜合展示平臺，將現有電力系統各環節所使用的物聯網技術進行系統的展示。電力物聯網綜合展示平臺應以物聯網在電網輸電、變電、配電、用電等環節應用的為主線，以實景方式展示先進的物聯網技術應用方案，建成后的定位為傳感網先進技術的展示中心和電力物聯網系統解決方案的推廣中心。
（2）研究內容：
建立統一的、面向服務的智能電網傳感網絡應用系統一體化信息共享平臺，研究一體化的空間數據、智能電網傳感網絡數據組織、信息共享、數據加密；研究建立在數據共享平臺，研究優化圖形瀏覽和分析的服務引擎，提供高效的平臺可視化功能；研究多種異構傳感網絡數據的規整和存儲，研究多種智能電網傳感網絡信息的綜合分析，研究多源/多類型/異構數據一體化組織和管理；在相關數據一體化組織和管理的基礎上，研究統一的數據傳輸、存儲技術，提高電網運行和傳感網數據的安全；研究電網運行和傳感網數據快速檢索和綜合分析服務實現；研究建立智能用電展示，包括智能用電方面的展示主要包含基于電力光纖到戶（OPLC）的多網融合系統、智能用電服務系統和用電信息采集系統；研究建立輸電線路可視化在線監測系統展示，輸電線路可視化在線監測系統主要利用先進的輸電線路和桿塔感知技術、圖像編碼和傳輸技術、三維空間地理信息技術GIS、寬帶通信技術組成輸電線路物聯網網絡，實現對輸電線路的各種狀態，如覆冰、污穢、溫度、舞動、微氣象等的多方位可視化實時監控和故障預警；研究建立桿塔安全防護展示，包括在桿塔及周圍部署紅外、振動等多種防護桿塔攀爬及非工作人員侵入的傳感器，組成立體的桿塔及電力設備防入侵系統。向未經允許接近桿塔人員發出警告，并實時監控現場情況，向關聯系統和值班人員發出報警信息；研究建立電動汽車信息管理系統展示，展示利用多種傳感技術、感知標簽、全球定位系統（GPS）以及寬帶通信網絡，實現的電動汽車、車載充電電池、充電站的智能感知、聯動及高效互動，充電資源的優化配置，電動汽車、充電電池、充電站設備的全壽命管理。
（3）預期目標：
開發出電力物聯網綜合展示平臺，實現多種傳感數據、電網基礎數據綜合管理和分析，并提供友好標準數據接口，便于與各種生產管理、ERP等系統進行數據共享，建立統一的、面向服務的傳感信息共享與應用服務體系。建立電力物聯網綜合展示平臺，最終展示內容包括智能用電、輸電線路可視化在線監測、桿塔安全防護、電動汽車信息管理系統等內容。通過無線傳感器、通信設備實景展示和展板的形式直觀展現先進物聯網技術在智能電網中的應用。
（4）實施安排：
2010年6月-2010年7月：完成電力物聯網綜合展示平臺總體規劃和展區設計，提交設計報告；
2010年8月-2011年12月；完成電力物聯網綜合展示平臺設備購置與展區布置；
2010年1月-2011年4月：完成智能用電和輸電線路可視化在線監測系統展示平臺搭建和調試；
2010年5月-2011年8月：完成桿塔安全防護和電動汽車信息管理系統展示平臺搭建和調試；
2011年9月-2011年12月：完成展示平臺聯合調試與整體演示。
2.4 物聯網安全防護體系研究
（1）國內外研究現狀：
物聯網是指通過智能傳感裝置實現全面有效的信息感知和獲取，經由無線或有線網絡進行可靠信息傳輸，并對感知和獲取的信息進行智能處理，實現物與物、人與物之間的自動化信息交互與處理的智能網絡。電力物聯網融合利用了無線傳感器網絡技術、RFID技術、GPRS/TD-SCADA等無線通信技術、光纖通信/PLC等有線通信技術，將在智能電網的發電、輸電、變電、配電、用電、調度等各環節得到廣泛應用。
物聯網具有節點資源有限、網內信息處理、終端部署區域開放及大量采用無線通信技術等特點，其安全性實現難度較大。近年來，國內外眾多科研機構進行了物聯網安全研究和實踐，其中：國際上， ZigBee聯盟、卡耐基梅隆大學和加州大學伯克利分校等機構在無線傳感器網絡安全性研究方面開展了大量工作。ZigBee聯盟在2005年提出了一種基于“信任中心”的安全機制，并已將其寫入到ZigBee的通信標準ZigBee協議1.0中。2002年，卡耐基梅隆大學的艾德里安教授提出了一種針對無線傳感器網絡單播和組播的安全協議（SPINS），這一協議在學術界獲得較高的評價。2004年，加州大學伯克利分校的卡略夫教授提出了TinySec協議。TinySec協議主要是考慮到傳感器節點的低能耗特點，通過適當降低安全防護性能，進而保證傳感器節點的壽命。2007年，卡耐基梅隆大學的艾德里安實驗室基于TinySec提出了MiniSec協議，取得了部分針對無線傳感器網絡安全性和節點功耗的研究成果，但該協議仍處于理論研究階段。在我國，清華大學、上海交通大學、重慶郵電大學等機構也積極開展了無線傳感器網絡安全性研究和標準的制定工作。隨著我國物聯網戰略的提出,中國移動研究院、中國電力科學研究院等國家基礎行業科研機構也加入了物聯網應用和安全防護研究中,結合本行業應用特點開展了物聯網安全防護實踐，上述單位均認為物聯網安全可分解為物聯網機器/感知節點的本地安全、感知網絡的傳輸與信息安全、核心網絡的傳輸與信息安全、物聯網業務處理的安全等問題。
然而,目前無線傳感器網絡和物聯網安全研究還處在起步階段,至今還未見完整的安全解決方案,也沒有成功的應用案例。電網是關系國際民生的基礎，任何技術的應用在電網中的應用，必須要有安全作保障。因此開展電力物聯網的安全防護方案研究是必要和迫切的。
（2）研究內容：
物聯網安全防護體系研究的主要內容是：結合面向智能電網應用的物聯網體系架構，研究分析物聯網在智能電網各環節的業務應用，明確信息安全風險與需求，構建電力物聯網安全體系架構，建立安全、可信、受限的電力物聯網。
具體研究內容體現在如下幾個方面：
（1）研究分析物聯網在智能電網各環節的應用，綜合考慮智能電網中物聯網系統的業務需求和特征、通信方式、組網方式等，研究分析智能電網中各環節物聯網系統安全需求。（2）研究分析電力物聯網安全防護要求。在安全風險和需求分析的基礎上，提出涵蓋物聯網感知層、信息傳輸層和應用服務層的安全防護要求。（3）研究提出電力物聯網感知層安全增強協議。分析國內外無線傳感器網絡安全解決方案，結合智能電網下物聯網的應用特點，分析提出安全性高、開銷低的安全增強協議，為構建安全可信的電力物聯網奠定基礎。（4）研究提出電力物聯網總體安全防護方案。結合智能電網下物聯網的應用特點，根據安全防護要求，提出涵蓋物聯網感知層、信息傳輸層和應用服務層的總體安全防護方案。（5）研究提出電力物聯網典型應用安全防護方案。在智能電網的背景下，結合發、輸、變、配、用各環節物聯網的典型應用，研究提出典型安全防護方案。（6）研發適合在電力物聯網中應用的低成本、低功耗、高可靠性的安全芯片，研發用于實現電力物聯網與企業信息網、生產控制網安全互聯的網關產品。（7）研究電力物聯網安全監測技術，實現對安全隱患、安全攻擊和運行異常的及時發現。（8）研究電力物聯網安全性測評技術，提出智能電網下物聯網安全測評方法、標準、用例集，搭建安全試評環境、開發安全試評工具。（9）提出公司物聯網安全標準規范體系，編制2-3項電力物聯網安全標準規范。
（3）預期目標：
本研究課題預期實現以下目標：
（1）完成電力物聯網安全研究報告，分析電力物聯網安全風險和安全需求，提出明確的電力物聯網安全防護要求；
（2）形成電力物聯網安全防護總體方案和典型應用方案；
（3）提出電力物聯網感知層安全增強協議，指導安全可信物聯網終端產品的研發；
（4）開發低成本、低功耗、高可靠性的安全芯片和電力物聯網安全互聯網關；
（5）完成電力物聯網安全監測體系研究，攻克關鍵技術；
（6）形成電力物聯網安全性測評研究報告；
（7）提出電力物聯網安全標準體系框架，完成2-3個關鍵標準的起草。
（4）實施安排：
2009年10月-2010年10月：完成國內外電力物聯網安全研究現狀分析，分析評估電力物聯網安全風險與信息安全需求，提出明確的電力物聯網安全要求，形成電力物聯網安全研究報告；
2010年11月-2011年10月：提出電力物聯網安全防護總體方案和典型應用方案；
2010年8月-2012年12月：研究開發電力物聯網感知層安全增強協議；
2011年1月-2012年12月：研究開發電力物聯網安全監測體系，電力物聯網安全測評體系；
2010年10月-2012年12月：開發低成本、低功耗、高可靠性的安全芯片和電力物聯網安全互聯網關；
2011年10月-2012年12月：進行研究成果的試點和推廣。
2.5 標準體系研究
（1）國內外研究現狀：
由于傳感網絡涉及技術領域寬廣，目前國際上還沒有比較完備的傳感器網絡標準規范。ITU和ISO/IEC兩個國際標準化組織都正在積極爭取傳感網絡的標準化主導權，其中ITU-T目標明確地指向面向未來的泛在傳感器網絡的標準化，ISO/IEC JTC1委員會在2007年底專門成立了無線傳感器網絡標準化工作組。
中國無線傳感器網絡標準化工作組成立于2007年12月，在國標委、中國電子技術標準化研究所等的領導下，推進國家傳感器網絡標準，同時代表中國參與JTC1的標準化制定工作。
目前智能電網國際標準化進程正積極推動并初見成效。2009年5月18日，美國商務部和能源部聯合公布了美國智能電網建設的第一批標準 “Initial Smart Grid Interoperability Standards framework, Release 1.0”，共16種標準規格。此標準涵蓋了智能電網建設的主要方面，美國能源部將這些標準規格定位為初始版，隨著智能電網建設的開展還會進一步加以完善并追加其他規格。美國電氣電子工程師協會(IEEE)正在制定另一套智能電網的標準和互通原則（IEEE P2030），2009年6月3日召開了首屆P2030會議，旨在通過開放標準進程，為定義智能電網的互操作性提供知識基礎，協助電力系統設備間協同工作及智能電網的最終應用。
我國也正在積極進行智能電網標準的制定工作，2009年6月底，國家電網公司開始制定智能電網標準體系，具體任務是結合國際標準體系的研究進展，對國內現有的相關標準進行梳理和分析，推動國內智能電網標準體系的提出。
（2）研究內容：
物聯網在智能電網中應用的標準體系研究立足于我國電力系統現有標準，積極跟蹤物聯網和智能電網國際國內標準的制定工作，建立規范化指導性的物聯網和智能電網技術融合的標準體系，推動相關標準制定的順利進行。通過對輸、變、配、用四個環節多個驗證系統的研究，推動輸電網各階段數據安全管理方法、變電站和饋線中的設備控制、電費實時通知方法、家庭自動化、智能電表與基礎網的數據交換、智能電表與住宅內設備的通信控制等智能電網相關標準的研究與制定，推動面向智能電網的物聯網技術從戰略研究到運轉設計的轉變，為相關產品的產業化推廣奠定基礎。
（3）預期目標：
物聯網在智能電網中應用的標準體系研究，將結合智能電網的應用需求，緊密跟蹤標準制定工作，嚴格規范傳感器網絡在通信接口標準、傳感器接口標準、協議棧軟件接口標準、處理類中間件接口標準等，為標準制定提供系統級互聯互通測試環境，對標準制定工作起到極大的推動作用。
（4）實施安排：
2010年6月-12月 跟蹤國際國內物聯網和智能電網方面的標準制定，梳理已有標準。
2011年1月-12月 建立規范化指導性的物聯網和智能電網技術融合的標準體系，提出物聯網和智能電網技術結合的標準需求。
2.6 物聯網測試與仿真技術研究
（1）國內外研究現狀：
物聯網作為一項新興技術，其系統理論、框架、技術措施在逐步的研究與制訂中，也尚未見成熟的標準、方法和實踐經驗見諸于公開的研究成果中。物聯網發展涉及很多關鍵共性技術，直接影響物聯網所面向的電網應用的開展，對于網絡服務質量、運行維護、安全保障都起著非常重要的作用。雖然現在雖然有大量無線傳輸標準和測試、檢測設備，但是針對物聯網系統、關鍵技術、標準、設備、芯片的測試、檢測、評估的標準和設備仍是空白。隨著國際、國家標準制定、產業應用等工作的快速推進，亟需建立統一的系統、成熟的電力物聯網試驗、測試體系及其環境，難以保證傳感器網絡在電網運行的安全性、穩定性、可靠性；缺少針對傳感器網絡的電力仿真試驗平臺，缺乏對傳感器網絡的傳感器、模塊、設備、系統等現有產品在在不同電壓等級的電網環境下運行的測試評估平臺與評估方法，無法完成研發試驗、型式試驗、驗收試驗、生產試驗等環節。擬搭建面向電網應用的傳感器網絡綜合測試平臺與評估驗證環境，開展面向電網的傳感器網絡的研究、測試、仿真工作，構建電力傳感器網絡的試驗環境，為面向電網的傳感器網絡系統提供測試手段與驗證依據，為電力物聯網應用廠商提供解決方案和技術支撐，縮短產品開發周期，提高產品開發效率。對推動我國物聯網/傳感網絡技術開發與應用具有非常重要的現實意義。
（2）研究內容：
研究建立適合于輸電、變電環節的無線傳感器網絡測試仿真網絡，根據應用場景、無線傳感器網絡節點部署位置，動態調整仿真網絡環境，實現拓撲可變性、自適應性。可以通過對節點通/斷電，達到動態控制網絡拓撲的目的。通過控制終端設置標準網絡中的節點組成各類拓撲之后，受測節點加入網絡后可以進行連通性測試和網絡、電氣性能測試。
2）配電、用電測試實驗環境建設
建立典型配用電環境，評估驗證一整套由智能電表、智能家電、智能交互終端、用電信息采集系統、多種傳感器終端和通信裝置組成的配電和智能用電環境。各種裝置、系統的驗證評估建立在模擬典型配用電網絡基礎上.智能電網配用電測試環境搭建完畢后，可以模擬多種典型的電網拓撲結構，測試不同通信技術性能指標，評估包含多種通信方式的復合組網通信系統，為選擇滿足多種業務需求的通信組網技術、制定典型的通信解決方案提供依據。
3）無線傳感器網絡組網性能測試
如無線傳感器網絡互聯互通測試、網絡穩定性測試、路由協議開銷測試、網絡自愈能力測試、網絡拓撲對網絡性能的影響測試、路由協議功能測試、單向鏈路測試；端到端時延和時延抖動測試、吞吐量測試多優先級業務混合測試等。
4）無線傳感器網絡對設備電氣性能的影響
研究及測試無線傳感器網絡對繼電保護、遠動終端RTU、智能電表、采集器、智能家居、智能插座等設備電氣性能的影響。
5）電力設備對無線傳感器網絡的影響
開關操作引起的電磁輻射問題、SF6間隙擊穿放電以及真空間隙擊穿放電產生的高頻輻射分量、局部放電產生的電磁干擾對傳感器數據傳輸引起的影響。
6）無線傳感器網絡電磁電氣特性測試
電磁兼容性測量、無線電騷擾測量、抗干擾度測量、無線電騷擾限值測量、浪涌抗擾度測量、電氣性能測量、輻射騷擾測量、器件性能測量等。
7）信號屏蔽與穿透
研究高頻無線信號穿透性，可以得出在配用電環境下，無線傳感器網絡的信號在哪些場景下是無法穿透的，需要利用多跳節點進行中繼，繞過障礙區域。
（3）預期目標：
建立適合于輸電、變電環節的無線傳感器網絡標準網絡平臺；建立適合于配電、用電測試實驗仿真平臺；對無線傳感器網絡組網性能進行測試；研究并測試無線傳感器網絡對設備電氣性能的影響；研究并測試電力設備對無線傳感器網絡的影響；研究并測試無線傳感器網絡電磁電氣特性；研究并測試無線傳感器網絡信號屏蔽與穿透。提出滿足智能電網各應用環節需求的物聯網測試、評估體系及其標準；形成電力物聯網安全性測評標準草案；。最終搭建面向電網應用的傳感器網絡綜合測試平臺，開展面向電網的無線傳感器網絡的研究、測試、仿真工作。
（4）實施安排：
2010年6月-2010年12月：研究適合于輸電、變電、配電、用電環節的無線傳感器網絡標準網絡仿真平臺，完成相應報告；
2011年1月-2011年12月：完成適合于輸電、變電、配電、用電環節的無線傳感器網絡標準網絡仿真平臺搭建和調試；完成無線傳感器網絡組網性能測試方案和驗證；
2012年1月-2011年3月：研究并測試無線傳感器網絡對設備電氣性能的影響，完成相應研究報告、指定測試方法；
2012年4月-2012年7月：研究并測試電力設備對無線傳感器網絡的影響，完成相應研究報告、指定測試方法；
2012年8月-2012年10月：研究并測試無線傳感器網絡電磁電氣特性；研究并測試無線傳感器網絡信號屏蔽與穿透,完成相應研究報告、指定測試方法；
2012年11月-2012年12月研究電力物聯網的測試、檢測標準，并完成相應標準提案。
3 實施計劃
物聯網技術在智能電網中的應用目標是：將物聯網在傳感技術方面的優勢應用到電力系統中，在用戶與電網公司之間形成實時、雙向、互動的信息通信網絡，從而提高電網系統輸、變、配、用等環節的管理效率、運行效率和安全性，響應國家節能減排的號召，為實現低碳綠色經濟做出貢獻。
分階段目標：
第一階段（2010年-2011年）：研究試點階段
研究物聯網在智能電網各個環節的應用模式，提出電力物聯網系統總體架構模型，開展電力物聯網信息處理需求和中間件需求的調研，初步形成電力物聯網系統的架構及其應用需求。
第二階段（2012年-2015年）：全面建設階段
研發多種多功能傳感器，在新能源并網、智能電表、輸電線路巡檢、輸配電自動化、用電雙向互動服務平臺等關鍵領域取得突破，初步實現智能電網的基本功能。
第三階段（2016年-2020年）：引領提升階段
在國網公司范圍內全面建成智能電網的統一業務和管理平臺，在物聯網專用芯片、應用系統開發、標準體系、信息安全、無線寬帶、軟件平臺、測試技術、實驗技術等方面全力部署，全面解決發輸變配用電環節的信息交互和信息管理，主要業務應用達到國際先進水平，有效提升電網系統的運行和管理效率。
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