基于物联网技术的智能电力计量系统研究

陈琪，王珊珊，陈丹琼，章晓君

（国网宁波供电公司，浙江 宁波 315000）

在我国经济与科技迅速发展的社会背景下，极大的推动了我国电力领域的发展，社会竞争力不断加大，用电需求不断增多，由此可见，物联网技术领域的发展正面临着严峻的机遇与挑战。但是，从我国目前电力事业的发展状况来看，与一些西方发达国家之间仍然存在一定的差距，具有很大的提升空间。因此，相关领域必须切实根据当前的发展状况作出系统的分析与研究，注重提高智能电力计量系统的实际成效，提高质量和效率，切实优化我国联网技术，使其更加具备智能性，高效性，安全性的特点，旨在进一步发现问题，分析问题和解决问题，推进我国电力事业的可持续性高效发展。

1 物联网技术发展背景下，智能电力计量系统的发展现状

近年来，在我国经济与科技的支持下，也极大的推动了物联网技术的发展，在此基础上物联网技术与各个领域的兼容性也有了极大的提升，应用范围不断扩大，物联网技术与电力领域的进一步结合，也是现代化社会背景下的一个重要发展方向。但是，从目前的发展现状来看，仍然存在诸多的问题，尚未得到有效的解决，特别是与西方之间仍然存在一定的差距，因此，相关领域必须予以充分的重视。首先，我国物联网技术在应用范围与普及范围两方面存在一定的不足，我国大部分的企业仍然在发展的过程中选择传统的发展模式，发展理念、发展模式有着很大的弊端问题，从而导致与时代脱轨的现象，无论是从质量角度来看还是效率角度来看都有明显的不足，对整体的发展造成了极大的负面影响。其次，我国的智能电力计量系统本身具有一定的缺陷，主要表现在计量系统的精确度问题上得不到有效的保障，该问题也是当前必须重点解决的一个问题之一。

2 物联网技术的发展背景

2.1 物联网技术发展的总体概述

物联网的发展是科学技术发展的必然，是人类不断追求自由和美好生活的必然，也是人类自身发展在面临诸多挑战时采取的智慧而积极的行动。其应用包括环境监测、智能电网、智能家居、智能监控、智能交通、智能水系监测、智能物流等各个方面，对大众的日常生活产生了越来越重要的影响。智能电网通过先进的技术、设备、控制方法以及决策支持系统来实现电网的可靠性、安全性、经济性等目标，利用无线嵌入式物联网技术来实现智能电力计量，是优于民、利于民的技术性改革，是有利于国计民生的大事件，是促进我国电力系统改革和完善的重大助力。与此同时，互联网技术作为物联网技术发展的核心与关键，是互联网基础上的延伸与扩展，通过进一步加强有线与无线网络与互联网三者之间的有机结合，从而更好地保障信息的准确传递，使得物联网技术更加具备全面性，多样性，高效性的特点。近20年来，互联网的高速发展，与科学技术和信息化技术的联系度更加紧密，应用范围越来越大，市场也具有广泛性和良好的前瞻性，给全世界带来了更大的机遇与发展空间。在此基础上，从我国互联网的发展史角度来分析，可以看出互联网的发展具有运营产业化、应用商业化、互联全球化、互联宽带化、多业务综合平台化和智能化等特点。可以预见，物联网的发展和应用将大大超过互联网，将进一步改变人们的生产、工作、生活和学习方式。而物联网在电力事业中的应用也同样具备高效性，其中，智能电力计量系统作为物联网技术发展的关键组成部分，系统的质量将会对整体造成极大的影响，二者相辅相成，相互影响。

2.2 无线物联网技术背景

无线物联网技术是物联网技术的有效延伸，也是当前物联网技术发展背景下的一项重大突破与进展，极大地提高了物联网技术的科学性，合理性，高效性，安全性，对于进一步促进效益提升有着积极的意义和深远的影响。其中，LPWAN技术是目前应用广泛的远程接入技术，可用于智能计量电表的实施，通过进一步优化智能模块，优化配置，从而更好地实现无线电力计量系统的升级，主要表现在降低功率能耗、扩大应用范围、实现远距离传输、提高精确性，安全性四方面。与此同时，我国目前的无线物联网技术发展已经趋于成熟，如WIFI、蓝牙4.0、ZigBee和Z-WAVE。除此之外，在实际的电力计量系统发展过程中，LPWAN技术的优势也十分显著，发挥了其特有的价值与优势。通过该技术可以更好的实现高密度无线连接，能够直接性的在配备电网计量系统的基础上实现自动化的智能电表，大大延长了使用寿命与使用效率。

3 基于物联网技术的智能电力计量系统研究

3.1 需求分析

传统的计量体系在社会发展的进程中逐渐暴露出环境适应能力差、计量精确程度较低、建设与维护成本较高等问题。而现如今，在物联网时代下，电力部门对计量体系提出了新的需求：

（1）构建统一标准：传统的计量体系由于多厂家的终端标准不统一，使得多厂家设备集成较难，导致效率低下。因此，在物联网技术支持下的智能电力计量体系应当统一终端标准；确保接口层遵循IEC61968规范；能够有效集成多系统，为电力公司提供统一的数据、统一的应用入口，进一步提升管理效率。（2）提高适用性与可扩展性：传统的电力计量体系主要针对大用户，对偏远地区以及环境恶劣地区适应性较差。因此，基于物联网技术的智能电力计量体系应当预留接口，实现灵活配置，能够兼容各种用电设备终端，应用于各种场景。(3)计量精确：传统计量体系周期较长且数据精确程度较低，因此，应当在提高自动化程度的同时提高精确程度，确保精确计量。（4）支持多种通信方式：随着通信技术的快速发展，以前的计量体系所搭载的通信方式已经无法满足实际需求，因此，基于物联网技术的智能电力计量体系应当适应时代发展，支持RS-485、4G、Wi-Fi、GPRS等多种通信方式，增加智能计量体系的适应性，确保传输效率。

3.2 设计方案

（1）关键技术。首先是RFID:RFID技术，即射频识别技术，该技术能够通过无接触的射频信号来识别目标并进行相应的数据交换操作。在智能电力体系中RFID技术能够将传统的人工抄表转变为自动化采集、记录与管理模式，实现近距离的通信与传输，大大提高了传输的安全性和精确性。其次是LoRa技术，该技术最先起源于美国，其扩频方面占据有力地位，涉及领域极为广泛，具有远距离、低功耗、多节点的特点，于是同时也大大降低了成本，提高了数据的安全性，应用范围极为广泛。

（2）基本架构。物联网技术分为感知层、网络层、应用层三个模块，从智能电力系统角度进行划分，可以细分为智能计量感知层、智能计量网络传输层、智能计量应用服务层。与此同时，通过物联网技术的基本构架，可以实现科学有效的电能数据采集，实现数据远程且高效传输，可以满足多样性的需求，例如数据采集、数据缓存、数据转换、数据查询、数据显示、协议转换等。

3.3 基于物联网的智能化计量检定系统概述

（1）基于物联网的智能化计量检定技术的设计思路。现阶段，我国的社会发生了翻天覆地的变化，故而对于智能化计量检定技术，也应提出更高的要求，从目前的发展现状来看，物联网技术于电能表的智能化进行有机的结合是当前电力领域发展的重要方向。在实际设计过程中，必须树立良好的前瞻性，综合分析和考虑实际情况，根据具体情况具体分析，可能在简化模块的基础上，进一步提高智能化和高效化。

与此同时，相关设施还必须要进行一定的结构重组才能够实现最终的智能化，比如采用激光的传感技术等。

（2）基于物联网的智能化计量检定系统的构成。在物联网发展背景下的智能化计量检定系统，其软件与硬件是系统的核心与关键，与系统的优良性有着直接性的联系。首先，从软件的角度来分析，其作用主要表现在平台管理，其次从硬件的角度来看，主要是为检定的过程提供一个相应的工作平台，总而言之，软件与硬件二者相辅相成，缺一不可。与此同时，针对整个系统的检定，必须进一步优化流程，使得基本单元得到科学有效的划分，从而更好的促进各个模块之间的联系。

3.4 基于物联网的智能化计量检定技术方法的分析

（1）自动接拆线技术方法的分析。一般来说，电能表固定之后，就必须要对其进行稳定保护，这点是至关重要的，必须予以充分重视。在此基础上，接车线单元环节是整个流程的关键所在，对于进一步保证电能表的稳定性有着极为重要的意义，而最大化的保障能表达安全性，提高安全系数。一方面极大的避免了传统电能表检定工作过程中的弊端问题，最大化的减少和避免了由于人为原因而引发的安全隐患。另一方面，有效的减少了人力、物力、财力的支出，提高了整体的工作质量与效率。

（2）自动加封技术方法的分析。加封工作也是智能化计量系统中的一个重要环节，因此，进一步加强安全维护与检定工作是当前电力企业发展过程中必须解决的重点问题与难点问题。从电能表安全事故的角度来看，电能表被违规进行偷盗使用的情况屡见不鲜，相关领域及相关工作人员必须予以充分的重视。在物联网技术的应用下，能够更好的通过自动加封技术实现安全维护环节，进一步保证加固的质量和效率，最大化的提高电能表的安全性能，优化电能表的内部结构，保证电能表整体的顺利运行。

3.5 节拍仿真系统设计方法的分析

众所周知，电能表的检定工作也是智能电力计量系统中的一个重要组成部分，而节拍仿真系统设计方法的分析，能够进一步实现多个领域的有机结合。因此，在实际的系统设计中，具有合理的方式方法是至关重要的，必须从整体的角度出发进行功能的设计，避免设计独立性，导致整体的功能得不到切实的整合，严重的情况下还会导致整个智能电脑系统出现故障，导致系统停止运行的现象屡见不鲜。而通过节拍仿真系统设计方法，可以更好的规避风险系数，提高安全性能，进一步通过细化仿真和模拟进一步发现问题，分析问题和解决问题。

3.6 多功能移栽定位技术方法的分析

通常情况下，智能电力计量系统具备系统性和复杂性的特点，且各个电力系统的组成部分也具有极大的关联性，因此对于电力计量系统中的各个操作环节与步骤，之间的配合就显得极为重要。而多功能移栽定位技术的提出，切实的解决了缓解复杂性的问题，极大的避免了由于环节复杂而引发的不利影响。其中，海绵吸盘式的移栽技术与高耐压设计的技术是当前阶段最为常用的两种技术，能够切实的符合社会发展的需要。

4 结语

综上所述，本文从物联网技术发展背景下智能电力计量系统的发展现状角度作为出发点，从物联网技术的总体概述以及无线物联网技术背景两方面，简要的分析和阐述了物联网技术的发展背景，重点的对物联网技术的智能电力计量系统研究展开了深入的探讨，从而更好的保障智能电力计量系统的价值得以最大化的发挥，更好地保障我国物联网技术的发展，能够切实地满足当今社会发展的实际需要，进一步提高经济效益和社会效益。