物联网技术在电气工程领域的应用研究

朱文衡

（广东长高通信服务有限公司山东分公司，山东 济南 250000）

在互联网时代，物联网技术在多个领域中得到应用，采用该技术可对电气设备进行监测和控制，对数据信息进行采集、存储、处理、分析和传输。传感器技术、RFID标签、嵌入式系统技术等被广泛应用于电气工程领域。

1 物联网技术在电气设备状态检修中的应用

首先，物联网技术具有信息采集的作用，可以根据采集的信息分析电气设备的运行状态。利用信号采集装置采集数据，感应器获得设备相关数据后将其转换参数信息，统一进行处理和传输。根据电气设备的参数信息检修人员了解设备的基本情况，以此为基础开展检修工作。为了更好地发挥物联网技术的作用，需要采用先进的感应器，这样才能保证采集信息的准确性和完整性，为检修人员提供准确的参考信息。

其次，物联网技术可以对电气设备进行监测，在电气设备运行的过程中，很容易受到环境的影响，多种影响因素会使电压、电流等参数发生较大的变化，影响检修人员的判断。检修人员可以根据采集的数据做出初步的判断，但不能以此为结论，要对不同时间段的参数进行综合分析，准确掌握电气设备的运行情况。需要注意的是，电气系统中存在大量的电气设备，不需要对每一个设备进行检修，也不必对设备的所有参数进行监测，电气系统中的电气设备有着不同的功能和作用，只需要对某项参数进行监测即可，例如，在对充油设备进行监测时，只需查看油的气体含量和温度这两个参数，便能够准确反映充油设备的状态，通过物联网技术可提高监测的效率，降低检修的成本[1]。

最后，采用物联网技术可以对输电线路进行监测，信息主要是在感知层传输，感知层包含GPS定位系统和智能传感器，可以利用GPS进行定位，利用智能传感器进行监测，以便及时发现异常信息并对异常部位进行定位，为检修人员提供参考。通过状态检修能够保证信息的准确性，同时还能进行预警，保证整条线路的安全。在智能网络层中，需要连接无线信号，射频芯片可以发送信息，在测温节点进行发射和传输，只要有一个测温终端，就能够顺利和其他测温节点相连，顺利将信号发射出去。

2 物联网技术在智能电机中的应用

2.1 智能电机的构成和功能

智能电机主要由两个部分组成，第一个部分是Logix控制平台，第二个部分是集成架构，主要为FactoryTalk（R）的制造软件集成套件，两者的结合大大提高了电机利用率，呈现出更好的控制效果。目前，服务领域和其他领域都对智能电机进行了应用，是电气工程领域的重要设备，可以将其应用在数控机床中，进一步促进产业发展，提高市场竞争力[2]。

智能电机主要包含两个方面的功能，分别是直接启动功能和变速控制功能。对于直接启动功能来说，其系统中含有Allen-Bradley电子式保护继电器，继电器中有Device Net通信系统，具有实时访问的作用，用户能够随时查看状态、性能、诊断情况，还可以下达控制命令。在软启动中，如果在满电压的状态下启动交流感应电机，势必会出现一定的磨损，而智能电机控制系统可以对电流大小进行控制，保持电压的稳定性，增加了系统的耐用性。对于变速控制功能来说，不同的用户有着不同的需求，可以用交流变频器进行控制，采用恒压频比控制方法或磁通矢量控制技术，使感应式电机具有低速性能和零速性能。

2.2 智能电机对物联网技术的应用

智能电机控制充分运用了物联网技术，在物联网技术的支持下，可以对中低压进行控制，以此来减少电机能耗，减轻电机设备内各部件的磨损。物联网技术和智能电机的结合构成了Allen-Bradley（R）Power Flex（R）700S交流变频器，可以将其应用在印刷行业，以此来解决电子传动轴的问题，缩短停工时间，通过自动化控制提高运行效率，在机械传动轴和齿轮箱中控制张力、精确定位。

3 物联网技术在智能电网中的应用

3.1 在智能电网中的作用

智能电网中含有各种类型的传感器，能够将不同的设备和资产相互关联，构建出客户服务总线，有效整合信息，达到减少成本和保持电网稳定性的目的。通过运用物联网技术，智能电网可以集中进行规划和建设，骨干网架主要为特高压电网，按照统一标准运行，使各级电网相互协调。物联网技术在智能电网领域的应用主要包括先进的传感技术、测量技术、控制技术和决策支持系统技术。这些技术的应用可以保证电网平稳、可靠、安全、高效地运行，此外还可以低于外部攻击，保证了用户的用电需求。另外，物联网技术中的通信技术、信息技术、自动控制技术、管理技术、传感技术等技术相互配合，可以减少电网运行过程中的能源损耗，加快了电力设备的运行速度，对故障进行预测，及时发现故障、隔离故障，避免大范围停电。智能电网将非实时信息与实时信息综合起来，通过物联网技术进行信息集成和信息共享，管理人员可以随时查看电网运营状态，为决策和控制方案提供参考。

3.2 物联网技术在智能电网领域中的应用

物联网技术将业务流、电力流以及信息流全部融合到一起，通过一体化处理建立完整的通信支撑体系，做到无损采集数据信息，顺利传输数据信息。智能电网还能用于电网调度和决策规划，让管理工作更加标准和精细。智能电网具有智能判断能力，还有较强的自适应调节能力，是一种智能化的网络系统，可以采用分布式管理方式，将不同的能源集中入网，实时监测用电情况，采用最优的输配电方案，合理配置电能和充分利用电能，提高电能利用率，减少损耗[3]。

智能电网可以从三个方面运用物联网技术，一是数据采集，利用物联网技术开展新型业务，如实时双向用电信息采集，或者利用物联网技术监测输电线路，预防故障。二是数据传输，用网内节点协作的方法进行数据传输，在物理层运用接入技术，在MAC层运用多种技术实现网内节点协作完成数据传输，可以采用路由寻址方法、拥塞避免技术等。三是数据处理，物联网具有强大的信息处理能力和数据计算能力，物联网技术能够支持网内数据融合处理，将融合处理后的数据信息传输到用户端。

4 物联网技术在电气火灾系统中的应用

4.1 电气火灾检测

电气火灾系统需要具备实时预警功能，及时向管理人员预警，根据用电情况评估风险等级，以此来预防火灾事故，重点预防电气火灾。电气火灾系统充分应用了电气火灾监控技术，为进一步提高监控质量，将物联网技术应用到系统中，构建一个智能化的运维管控系统。在物联网技术的应用中，构建B/S结构网站，同时针对移动客户端进行设计，管理人员和用户可以在移动客户端上通过Internet访问系统，根据自身的权限查看对应的信息[4]。

4.2 电气火灾系统

电气火灾系统可以利用物联网技术进行监测，掌握电流、电压、温度等情况，设定一个安全范围，如果参数超出限定范围，可以通过短信提醒、微信提醒、电话提醒等方式通知用户。电气火灾系统可以利用物联网技术采集数据并对原始数据进行分类存储，为保证数据的安全，对数据进行备份，建立数据恢复机制，恢复误删的数据。电气火灾系统主要为模块化结构，具有较强的兼容性，采用低耦合的设计方法和分层架构的形式。如果第三方系统想要接入，可以通过软硬件接口接入电气火灾系统，要想对电气设备进行集成处理，可以利用物联网技术进行协议转换。

5 物联网技术在建筑电气节能中的应用

5.1 抄表系统

物联网远程抄表系统能够记录各个设备的用电量，抄表方式比较便捷，能够自动存储用电数据，还能根据负载率等信息分析变压器的状态，分析无功补偿设备的情况。管理人员可以统计用户的用电量，对每年、每月、每周、每日的用电变化情况进行分析，制定科学的节能计划，合理利用电能，确保设备始终处于最佳的状态，达到节能降耗的目的。

5.2 新风控制系统

物联网智能新风系统可以对空气质量数据进行分析，了解各个房间的空气质量，以此来调整新风系统的运行模式。该系统一般会保持低能耗模式，确保空气流动，如果空气质量低于限定值，就要加大功率，通过新风交换的方式输送新鲜空气，为了进一步降低能耗，可以使用双向换气式新风系统，在新风交换的过程中，运用高导热效率材料，对空气的热量进行控制，以此来降低空调的能耗。

5.3 环境监测和能源管理

物联网环境监测子系统利用物联网技术监测室内空间的温度、湿度、照度、空气质量，将建筑内部环境参数发送到相应的系统中，以此来调节各个设备的运行参数，让室内环境更加舒适。中央空调控制子系统能够根据环境参数进行控制，例如，当温度超过26℃，会自动进入制冷模式。家庭能源管理子系统包含三个部分，一是用电负载，包括可调度负载，如洗衣机等家用电器，还包括不可调度负载，如冰箱和计算机。另外两个部分主要是分布式电源和储能设备，可以根据各个设备的用电需求进行调控，通过统一调控降低能耗和系统备用装机容量，提高家庭用电效率[5]。

5.4 消防系统和安防系统

很多建筑的消防系统比较落后，安装成本高且扩展性较差，将物联网技术运用在火灾自动报警系统中，能够及时准确发现火情，及时发出警报，利用物联网将火情信息传递出去。传统的安防系统无法进行远程监控，布线复杂、可靠性较低，运用无线传感器网络技术后，可对出入人员和车辆进行识别，利用局域网进行连接，如果识别到异常情况，即时发送报警信息给自动报警系统，用户和管理人员可以在移动设备上进行远程监控，了解报警信息。

5.5 照明系统和光伏发电系统

如今，大部分建筑使用LED节能灯，将光照度采集器安装到各个空间，物联网传输系统将房间的光照度和人流等信息传输给照明控制系统，对灯具进行控制，根据实际需求调节灯具的亮度。光伏发电系统充分利用了新能源，如果用电量较低，可以存储电能，还可以将多余的电能并入电网，在用电高峰期，利用储存的电能进行供电，避免用电量波动幅度过大。

6 结束语

物联网技术的融合应用促进了电气工程行业的发展，在电气工程行业，物联网技术主要被用在设备检测中，通过感应装置采集电气设备运行参数，管理人员可以根据参数信息了解设备的状态，及时发现故障并对故障部位进行维修，对设备进行远程控制，保证系统和设备运行的安全性与稳定性。■