Una breve discusión sobre la aplicación y el desarrollo de las comunicaciones de energía y la tecnología de Internet de las cosas de energía ubicua
0 Introducción
Con el rápido desarrollo de la economía social de mi país, la demanda de servicios energéticos de la sociedad y las empresas ha aumentado gradualmente. Los equipos de generación de energía distribuida y las estructuras de la red eléctrica se han desarrollado rápidamente. Tradicional La forma de red eléctrica ya no puede satisfacer las necesidades de desarrollo de la sociedad actual. Con la promoción generalizada de las comunicaciones 5G en varios campos importantes, el modelo operativo y las funciones de la red eléctrica inevitablemente recibirán una nueva ronda de dirección de desarrollo. Por lo tanto, combinado con la tecnología de comunicación eléctrica actual, el sistema eléctrico se combinará con lo omnipresente. Power Internet of Things para formar una futura red eléctrica. El sistema energético es una tendencia y dirección importante para el desarrollo del sistema eléctrico. Por lo tanto, State Grid concede actualmente gran importancia al desarrollo de la tecnología de Internet de las cosas de energía ubicua y explora modelos técnicos y problemas emergentes, que ayudarán a ampliar aún más el alcance y las capacidades de los servicios de energía.
1 Concepto de poder ubicuo Internet de las cosas
1.1 Concepto de poder ubicuo Internet de las cosas
Internet de las cosas ubicuo generalmente se refiere al concepto de poder ubicuo Internet de las Cosas en cualquier momento, lugar y persona. La interconexión orgánica y la interacción de la información con los materiales, mientras que el poder ubicuo de Internet de las Cosas se refiere específicamente a la interconexión de la información y la interacción entre los usuarios energéticos, las compañías eléctricas, los proveedores y los equipos. Se puede decir que el poder omnipresente de Internet de las cosas es la aplicación de la tecnología de Internet en el sistema de energía para realizar el intercambio de recursos entre diferentes dispositivos de detección de información, logrando así entidades de procesamiento inteligentes que pueden autopercibir identidades a través de la interacción y la conexión. entre entidades, se puede detectar información de datos relevantes y controlar la retroalimentación para formar un sistema general de producción de energía. El poder omnipresente de la comunicación de Internet de las cosas puede permitir el intercambio y la gestión de diferente información de datos a través de tecnología de comunicación inteligente en la arquitectura de la plataforma de energía. Esto mejorará la eficiencia de utilización de los datos y la información y también facilitará el intercambio de información de datos. . Mediante el intercambio y la interacción de información entre usuarios de diferentes dispositivos en cualquier momento, espacio y alcance, el funcionamiento general de la energía eléctrica se estabiliza y favorece un mayor desarrollo de la plataforma de servicios energéticos en el mercado de la energía eléctrica.
1.2 Objetivos de desarrollo del poder ubicuo de Internet de las cosas
Los objetivos de construcción del poder ubicuo de Internet de las cosas son principalmente propicios para aprovechar al máximo las ventajas técnicas del actual Internet de las cosas. Los big data cubren completamente diferentes datos y tipos de información de poder, mejoran la escala espacial y el rango de fuentes de datos, y unifican la profundidad y el contenido del análisis y la minería de datos. Esto ayudará a los servicios de datos de energía a romper la compatibilidad entre los datos de diferentes regiones, lograr la conectividad entre varias empresas, brindar un mejor servicio a los datos de energía en diversas industrias y realizar negocios a través de la amplia participación de varias industrias en la sociedad. La tecnología de inteligencia de big data caracterizada por la inteligencia artificial y el aprendizaje profundo promoverá el rápido desarrollo del poder de Internet de las cosas y también favorecerá la extracción y el aprendizaje de conocimientos de datos. Es previsible que en el futuro se promueva el desarrollo y el progreso de la industria en general.
2 Arquitectura básica del poder ubicuo Internet de las Cosas
En términos generales, la arquitectura básica del poder ubicuo Internet de las Cosas se divide principalmente en tres aspectos: arquitectura técnica, arquitectura estándar y arquitectura de aplicaciones. En términos de arquitectura técnica, se divide principalmente en cuatro niveles: percepción, red, plataforma y aplicación. El nivel de percepción completa principalmente la recopilación colaborativa de información de datos. Gracias a la informática de punta, la inteligencia de los dispositivos terminales se ha mejorado ampliamente. La capa de red utiliza principalmente tecnología de comunicación moderna para lograr cobertura y conexión entre diferentes enlaces de energía. La capa de plataforma se utiliza principalmente para la gestión de la información de datos de IoT y la sinergia de diferentes nubes. La capa de aplicación se utiliza principalmente para mejorar la estabilidad del sistema general y construir un sistema de Internet integral e inteligente entre sistemas de energía.
La arquitectura estándar proporciona principalmente soporte estándar para la plataforma de datos general. A nivel de percepción, el dispositivo generará una gran cantidad de datos entre diferentes enlaces. Estos datos suelen proceder de diferentes fuentes y formatos. Sin un sistema estándar completo, será difícil que los datos se comuniquen y conecten entre sí. Por lo tanto, para resolver la unificación y comunicación entre datos, el establecimiento de un estándar de plataforma unificada promoverá el uso y la utilización de datos y proporcionará preparación y garantía para la extracción en profundidad de información de datos.
La arquitectura de aplicación del poder omnipresente Internet de las cosas se utiliza principalmente para garantizar el funcionamiento de la red eléctrica general, mejorar las capacidades de servicio integral de la energía y obtener un buen sistema ecológico energético a través de operaciones de mercado económico.
3 El desarrollo de la tecnología de comunicación de poder en el poder ubicuo de Internet de las cosas
El poder ubicuo de Internet de las cosas es un nuevo sistema de Internet de las cosas desarrollado sobre la base de la tecnología de comunicación. su construcción satisface las capacidades de juicio inteligente y ajuste adaptativo del sistema energético de la red, lo que mejorará las capacidades de sustitución y utilización de energía. Para el poder de Internet de las cosas, la tecnología de la comunicación es uno de sus contenidos técnicos centrales y el componente básico para realizar el Internet de todo. El poder de Internet de las cosas puede garantizar la conexión mutua y la retroalimentación entre los diferentes tipos de redes de comunicación de energía actuales. Con el rápido desarrollo, el poder omnipresente de Internet de las cosas inevitablemente se desarrollará aún más.
3.1 Principios básicos de la comunicación eléctrica
Desde el desarrollo de la tecnología de comunicación 2G, la tecnología de comunicación móvil ha utilizado señales digitales como modo básico de comunicación. Para la comunicación 5G, también se utilizarán señales digitales como base de comunicación. En pocas palabras, el concepto de comunicación móvil es utilizar ondas electromagnéticas para propagarse y comunicarse libremente en el aire para lograr la transmisión de señales. En cuanto a sus componentes, incluye principalmente: generador de señal, receptor, módem y otras unidades de paso clave. La comunicación infinita en el aire inevitablemente enfrentará diversas condiciones de transmisión, como reflexión y dispersión, y la comunicación 5G no es una excepción. La comunicación 5G supone un gran avance en comparación con la comunicación 4G. Desde la perspectiva de mejorar las señales de transmisión, incluye principalmente tres aspectos: 1. Ampliar los recursos y aumentar la frecuencia de las señales de ondas electromagnéticas. 2. Siguiendo el teorema de la continuación, se mejora la eficiencia en el uso de la frecuencia. 3. Desarrollar tecnología para hacer la materia más densa. Los recursos de frecuencia se pueden reutilizar varias veces, lo que da como resultado conexiones de red heterogéneas de mayor densidad.
3.2 Características básicas de la comunicación 5G
La comunicación 5G debe incluir al menos las siguientes cinco características básicas: alta velocidad, alta capacidad, alta confiabilidad, baja latencia y bajo consumo energético.
1. Alta velocidad. La tasa de comunicación 5g incluye principalmente tres indicadores: tasa máxima, tasa regional y tasa de borde. Específicamente, la tasa máxima se refiere a la tasa obtenida en buenas condiciones. La tarifa regional se refiere a la tarifa total garantizada por todo el sistema de comunicación. La tasa de borde se refiere a la tasa de comunicación obtenida por los 5 usuarios diferenciales. Las características básicas de la alta velocidad hacen que la tecnología de comunicación 5G se utilice ampliamente en los sistemas de IoT.
2. Alta capacidad. En comparación con la tecnología de comunicación tradicional, la comunicación 5G incluirá más terminales de dispositivos. Aquí no sólo hay teléfonos móviles, sino también electrodomésticos, diversos dispositivos portátiles, etc. Esto también proporciona un enorme apoyo físico al desarrollo del Internet de las cosas.
3. Alta fiabilidad. La confiabilidad de la comunicación eléctrica es la principal garantía del sistema eléctrico. La comunicación 5G puede garantizar la confiabilidad general de la transmisión de información y brindar soporte técnico confiable para las comunicaciones eléctricas.
4. Baja latencia. En términos generales, el retraso en la comunicación se refiere al tiempo necesario para que se transmita la información. Para la tecnología tradicional, el impacto del tiempo es grande. Por eso a menudo se ignora. En el futuro desarrollo de la tecnología de la comunicación, inevitablemente se necesitarán métodos de comunicación con mejor latencia para lograr la coordinación y el control entre varios sistemas.
5. Bajo consumo energético. A menudo se requiere una fuente de alimentación básica entre los sensores y los equipos de comunicación. La nueva tecnología 5G ahorrará pérdidas de energía y reducirá el desperdicio de energía.
4 Ankerui proporciona soluciones para la construcción del Internet de las cosas de energía omnipresente de State Grid en 2021
Ankerui Electric ha estado profundamente involucrado en la gestión de la eficiencia energética del lado del usuario durante muchos años y ha mejorado gradualmente. sus capacidades desde la poderosa nube de Internet de las cosas El ecosistema de sensores de plataforma a extremo ha aumentado la inversión en I + D en cada enlace de "fuente (suministro de energía) - red (red) - carga (carga) - almacenamiento (almacenamiento de energía)", y ha formado un ecosistema de "nube (plataforma en la nube) - tubería (cableada)" / Internet inalámbrico de las cosas) - borde (computación de borde) - extremo (equipo terminal)", participa en la construcción del poder omnipresente de Internet de las cosas, y proporcionar soluciones para la construcción de "tres tipos y dos redes" de State Grid, permitiendo a los usuarios conectarse en cualquier momento, realizar la conexión de información y la interacción entre lugares, personas y cosas, generando datos compartidos para servir a la red eléctrica, generación de energía, proveedores y usuarios.
4.1 Plataforma en la nube
En los últimos años, Ankerui Electric ha lanzado sucesivamente una plataforma en la nube de operación y mantenimiento de subestaciones, una plataforma en la nube de gestión de energía, una plataforma en la nube de energía inteligente y una nube de supervisión de energía para la protección del medio ambiente. Las plataformas, la plataforma en la nube de operación y gestión de pilas de carga (vehículos eléctricos/bicicletas), la plataforma en la nube de gestión prepaga y otras soluciones de plataforma en la nube se han utilizado ampliamente en las empresas de los clientes de State Grid Corporation de China, departamentos de protección ambiental, departamentos de supervisión de seguridad, Vivienda y Urbanismo. -Departamento de Desarrollo Rural, etc.
4.1.1 Plataforma en la nube de operación y mantenimiento de subestaciones
Según las estadísticas, el número de usuarios industriales y comerciales de suministro de alta energía y medidores altos en el país ha alcanzado más de 2 millones. La escala es enorme, pero la mayoría de las operaciones diarias El trabajo de mantenimiento es relativamente tradicional, con problemas comunes como altos costos de mano de obra, baja eficiencia en el trabajo, largos tiempos de resolución de problemas y débil prevención de riesgos. State Grid Corporation de China y muchas empresas de operación y mantenimiento de energía están aprovechando este enorme mercado, que vale cientos de miles de millones.
La plataforma en la nube de operación y mantenimiento de energía AcrelCloud-1000 utiliza medidores de energía multifuncionales, comunicaciones inalámbricas, puertas de enlace de computación de borde y tecnología de análisis de big data para recopilar datos en el sitio a través de puertas de enlace inteligentes y almacenarlos localmente, y luego envíelos a la plataforma en la nube con regularidad. La plataforma puede acceder simultáneamente a miles de datos de subestaciones de usuarios. Los datos recopilados por la plataforma incluyen los parámetros eléctricos y datos ambientales de la subestación, incluyendo corriente, voltaje, potencia, estado de conmutación, temperatura del transformador, temperatura y humedad ambiente, inmersión en agua, humo, video, control de acceso y otra información. Si ocurre una anomalía, se emitirá una alarma a través de SMS y APP en 10 segundos. La plataforma distribuye tareas de operación y mantenimiento a los teléfonos móviles del personal designado a través de la aplicación móvil y rastrea el proceso de ejecución de operación y mantenimiento a través de GPS para cerrar el circuito, mejorar la eficiencia de operación y mantenimiento, y descubrir inmediatamente defectos operativos y eliminarlos.
4.1.2 Plataforma en la nube de gestión de energía
La plataforma en la nube de gestión de energía Acrelcloud-5000 se puede aplicar a diversas industrias, como edificios de oficinas gubernamentales, fábricas, edificios educativos, edificios médicos y complejos comerciales Los datos de consumo de energía de múltiples edificios o unidades en diferentes áreas se pueden recopilar a través de la red de área local, Internet o la red 4G.
La plataforma recopila datos de consumo de energía, como electricidad, agua, gas, refrigeración y calor de edificios, así como nuevos datos energéticos como fotovoltaica, energía eólica y almacenamiento de energía, analiza los datos de consumo de energía y analiza los datos de consumo de energía según regiones, departamentos y equipos eléctricos. Se segmentan para proporcionar análisis y comparación año tras año y mes a mes y trazabilidad de datos de consumo de energía. También puede proporcionar datos e informes de consumo de energía. varios períodos de pico y valle, lo que ayuda a los usuarios a clasificar los detalles de la factura de energía y formular evaluaciones de rendimiento energético.
4.1.3 Plataforma en la nube de supervisión de energía de protección ambiental
Nuestra calidad ambiental ha mejorado enormemente en los últimos años, lo que se atribuye al énfasis a nivel nacional en la protección del medio ambiente y los esfuerzos de la departamento de protección ambiental monitorear y hacer cumplir la ley de manera efectiva. Ankerui ha desarrollado una solución de sistema de supervisión eléctrica de protección ambiental para abordar los puntos débiles de la supervisión ambiental, ayudando a los departamentos de protección ambiental a ganar resueltamente la batalla para proteger los cielos azules y el agua clara.
La plataforma de supervisión eléctrica de protección ambiental Acrelcloud-3000 sirve principalmente a los departamentos de supervisión de protección ambiental y a las empresas de producción y descarga de contaminantes, proporciona supervisión en línea y base de aplicación de la ley para los departamentos de protección ambiental, y proporciona monitoreo del funcionamiento de equipos y producción de contaminación y Registros de datos de alta para empresas de producción.
La plataforma recopila el consumo total de electricidad, el consumo de electricidad de producción y el consumo de equipos de control de contaminación de las empresas de producción, realiza análisis de correlación y proporciona rápidamente señales de funcionamiento anormales de los equipos de protección ambiental o señales de producción anormales de las empresas para lograr la plena -Prevención y control de procesos. El equipo frontal adopta una solución sin apagado y sin cableado para recopilar datos de consumo de energía, cargarlos de forma inalámbrica en la puerta de enlace de datos de protección ambiental a través de LORA y luego cargarlos en el servidor de la plataforma o en el condado, ciudad y provincia. Plataformas de protección ambiental a través de 4G. A través del monitoreo en tiempo real del consumo de electricidad en las instalaciones de prevención y control de la contaminación, los departamentos de protección ambiental de varios lugares han logrado puntos ciegos y un monitoreo completo del proceso de la producción y operación de empresas emisoras de contaminantes, transformando la prevención humana en prevención técnica basada en información. , desde el castigo posterior al evento hasta la aplicación de la ley intervencionista, y revertir la dependencia tradicional de la mano de obra y la experiencia para la verificación in situ. El estado creará un método de supervisión más práctico y eficaz para la supervisión de la protección ambiental y formará un mecanismo a largo plazo.
4.1.4 Plataforma en la nube de electricidad inteligente
Según datos del sitio web del Ministerio de Gestión de Emergencias, entre 2016 y 2018, los incendios provocados por motivos eléctricos representaron entre el 30 y el 100 por ciento de los incendios. En total, alrededor del 34% del total, de los cuales 237.000 incendios se reportaron en todo el país en 2018. Los incendios causados por violaciones de las normas de instalación y uso eléctrico representaron el 34% del total. proporción es mayor. El Consejo de Estado, la Dirección de Bomberos del Ministerio de Seguridad Pública y diversas provincias, municipios, regiones autónomas y municipios han emitido documentos para promover el uso inteligente de la electricidad para prevenir la ocurrencia de incendios eléctricos desde la fuente. Se ha implementado en nueve lugares pequeños, lugares tres en uno, hogares de ancianos e instalaciones médicas. Se lleva a cabo ampliamente en lugares concurridos, como escuelas, establecimientos financieros, etc.
La plataforma en la nube de administración de energía Acrelcloud-6000 realiza un seguimiento continuo de datos y un análisis estadístico de los principales factores que causan incendios eléctricos (temperatura del cable, corriente de fuga, corriente de carga, voltaje), a través del método 2G /NB-IOT/4G. recopila datos en el sitio para descubrir peligros ocultos en líneas eléctricas y equipos eléctricos en tiempo real (como temperatura anormal del cable, sobrecarga, sobretensión, subtensión y fugas, etc.) y los envía a través de SMS, aplicaciones y llamadas de voz automáticas y otros Los métodos proporcionan una advertencia oportuna para prevenir eficazmente la aparición de incendios eléctricos. El sistema puede mostrar parámetros eléctricos como la corriente de fuga y la temperatura del cable en todos los puntos de monitoreo, respaldar registros de inspección y operaciones de envío de pedidos, proporcionar informes de análisis de peligros ocultos y evaluar el estado del consumo de energía de las empresas en tiempo real.
4.1.5 Plataforma en la nube para operación y gestión de pilas de carga de vehículos eléctricos/vehículos con batería
Los vehículos eléctricos ahora se han convertido en un medio de transporte de energía verde ampliamente utilizado y para la operación y gestión de pilas de carga Acrelcloud-9000. Sistema de plataforma de gestión en la nube A través de la tecnología de Internet de las cosas, los sitios de la pila de carga y cada pila de carga conectada al sistema se recopilan y monitorean continuamente. Al mismo tiempo, varias fallas, como la protección contra sobrecalentamiento del cargador, la sobretensión de entrada y salida del cargador, se detecta subtensión y fallas de detección de aislamiento. Espere a que una serie de fallas brinden una alerta temprana después de que el usuario escanea el código QR a través del subprograma WeChat y realiza el pago, el sistema inicia una solicitud de carga y controla la pila de carga correspondiente al QR. código para completar el proceso de carga del vehículo eléctrico. La pila de carga puede equiparse con un módulo WIFI o un módulo GPRS para acceder a Internet. Con tecnología de encriptación y tecnología de distribución de claves, se puede conectar directamente a la nube según el protocolo de intercambio de datos TCP/IP.
El número de bicicletas eléctricas está aumentando, lo que resuelve el problema de los viajes de corta distancia para la gente común. Sin embargo, las noticias sobre bicicletas eléctricas y accidentes de incendio también son comunes, y hay una tendencia a aumentar año tras año. año, que ha traído un gran daño a la sociedad. La pérdida se ha convertido en un peligro oculto para la vida y la propiedad de las personas. Con base en los peligros y las características de los incendios de bicicletas eléctricas, los departamentos gubernamentales de todos los niveles han emitido documentos para controlar los incendios de bicicletas eléctricas, centrándose en regular los comportamientos de estacionamiento y carga. La plataforma en la nube de operación y gestión de pilas de carga Acrelcloud-9500 proporciona un paquete de solución para la gestión de carga, gestión de activos y gestión de transacciones para el control de incendios de bicicletas eléctricas, resolviendo los problemas de carga, gestión y carga difíciles. Se puede aplicar a edificios comerciales, operación y. Gestión de puntos de carga de bicicletas eléctricas instalados en comunidades, escuelas, hospitales y otros lugares.
4.1.6 Plataforma en la nube de gestión de prepago de comunidades inmobiliarias
El sistema de prepago remoto Ankerui se puede utilizar para varios complejos comerciales, comunidades, edificios de oficinas, edificios de oficinas, apartamentos con servicios y otras propiedades, logística departamentos de gestión de escuelas, dormitorios de fábricas, así como operaciones financieras distribuidas de cadenas de supermercados y grandes propiedades, pagos en línea, gestión financiera de sedes, etc. En la actualidad, el sistema de gestión de prepago Acrelcloud-3000 se ha utilizado ampliamente en los escenarios anteriores y ha estado funcionando de manera estable durante muchos años. Es adecuado para que las empresas inmobiliarias gestionen el pago anticipado de agua y electricidad de inquilinos residenciales, de oficinas y tiendas, o de escuelas. Sistema de gestión y control de costes y consumo eléctrico para residencias de estudiantes.
4.2 Internet de las cosas por cable/inalámbrico
Basándose en años de experiencia en proyectos y las necesidades reales de los usuarios, Ankerui ha desarrollado varios productos de comunicación por cable, inalámbrica regional e inalámbrica de área amplia. Incluyendo pasarelas y equipos terminales. Admite RS485, Ethernet, LORA, ZigBee, GPRS, 4G, NB-IOT y otros métodos de comunicación Con la aceleración de la construcción 5G, en el futuro se integrarán cada vez más métodos de comunicación en los productos para brindar energía ubicua a la construcción de Internet de las cosas.
4.3 Edge Computing
Ankerui ha desarrollado una variedad de puertas de enlace inteligentes para aplicaciones de Internet de las cosas, utilizando sistemas integrados y tecnología de computación de borde para recopilar y almacenar datos de dispositivos terminales en el sitio y basados en Según las necesidades de la plataforma en la nube, se utilizan diferentes protocolos para conectarse con la plataforma en la nube. Toda la recopilación de datos, el cálculo y la lógica de activación de alarmas anormales se configuran localmente en la puerta de enlace. Cuando la red falla, los datos se almacenan localmente. Una vez restaurada la red, los datos se retransmitirán y la transmisión interrumpida se reanudará para mejorar los datos. fiabilidad.
4.4 Equipo terminal
En vista de la construcción del poder ubicuo de Internet de las cosas, Ankerui ha lanzado sucesivamente una variedad de instrumentos de Internet de las cosas, que se aplican en diferentes ocasiones para satisfacer diferentes Necesidades A lo largo de 2019, el volumen de envío de varios tipos de instrumentos terminales superó los 1,85 millones de unidades.
4.5 Aplicación de los productos Ankerui en el omnipresente poder de Internet de las cosas
En los últimos dos años, Ankerui ha participado sucesivamente en la plataforma de gestión de energía del lado del usuario de algunas centrales eléctricas de condados y ciudades. empresas en la provincia de Jiangsu, Plataforma Integral de Servicios Energéticos de la Red Provincial de Yunnan, la construcción de plataformas de operación y mantenimiento de energía para 147 escuelas en el distrito de Jiading, Shanghai y otras plataformas relacionadas, proporcionando productos que incluyen plataformas en la nube, puertas de enlace inteligentes, equipos terminales y otros productos. y varios casos operativos de plataformas en la nube para el usuario en todo el país. Hay más de 700 conjuntos y las funciones del producto se mejoran continuamente de acuerdo con las necesidades del usuario. Estos proyectos son parte del futuro poder omnipresente de Internet de las cosas.
"La primavera de Internet de la energía está aquí. Debido a sus capacidades, definitivamente se convertirá en una nueva y vibrante industria energética". Aunque hay algunas voces diferentes sobre el poder omnipresente de Internet de las cosas, el poder omnipresente. Internet de las cosas Internet se ha extendido silenciosamente y está integrado en todos los aspectos de la infraestructura energética de Internet.
5 Perspectivas para la construcción de las comunicaciones eléctricas y el omnipresente Internet de las cosas
5.1 Desarrollo optimizado de las redes de comunicación y energía
5.2 Modelos de negocio diversificados
Con la aplicación de la tecnología de comunicación eléctrica en el omnipresente Internet de las cosas, se ampliará el modelo de negocio del sistema eléctrico general. Inevitablemente surgirán nuevos modelos de negocio en respuesta a las condiciones del mercado, lo que ayudará a resolver muchos de los problemas del antiguo modelo de negocio tradicional del sistema eléctrico. Será posible realizar transacciones de energía entre individuos. A medida que la tecnología de comunicación de energía implementa tecnología de comunicación de extremo a extremo en un modelo de transacción P2P, reduce el costo de comunicación de la transacción general y favorece un mayor desarrollo y optimización del omnipresente sistema de energía de Internet de las cosas.