物联网技术发展与应用：从概念到智能电网的神经中枢

1.第8章、物联网在智能电网中的应用、物联网、物联网、主要内容、8.1、物联网的概念、8.2、国内外互联网发展概况物联网、8.3、物联网关键技术、8.4、物联网主要技术难点和问题、8.5、物联网技术是智能化电网的神经中枢，物联网引领新一轮信息技术革命。互联网改变了人们的生活，无论是以PC为终端的互联网、互联网应用，还是以手机为终端的移动互联网应用，都在不断发展。以感知、智能为特征的新技术的出现和融合，将使未来信息技术的发展以人类信息为主导。占主导地位的互联网正在向物联网转变，物联网以物联网和信息互联网为主导。物联网以计算机互联网为基础，采用无线通信、传感器、RFID等技术。

2、构建覆盖全球万物的物联网。物联网被誉为继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮。物联网引领新一轮信息技术革命。 9.1、物联网概念“物联网”概念最早由美国麻省理工大学于1999年提出，但迄今为止，业界尚未形成明确统一的定义。目前，物联网是指在物理世界的实体中部署具有一定传感能力、计算能力和执行能力的嵌入式芯片和软件，将其变成通过网络设施实现信息传输和协作的智能物体。和处理，从而实现物与物、物与人的互联，达到物品实时跟踪、监控等智能管理的目的。 9.2国内外物联网发展概况，2009年1月8日

3、同一天，IBM提出了智慧地球的概念。由于智慧地球将带动信息产业和经济的发展，它是新一代IT技术在各行各业的充分应用，即感应、设备嵌入并装备到电网等各种物体中。世界各个角落的铁路、桥梁、隧道、高速公路，普遍连接起来，形成所谓的“物联网”。那么，通过超级计算机和“云计算”、“物联网”的融合，未来人类将能够更加精细化、动态化地管理生产和生活，从而达到全球“智慧”的状态，最终形成基于物联网的智慧地球。奥巴马希望利用“智能地球”来刺激经济复苏。使美国经济走出低谷。欧洲也在积极加速物联网发展。国内外物联网发展概况。 2009年8月7日，国务院总理温家宝在江苏考察期间参观了位于无锡的中国科学院。

4、高新微纳传感器网络工程技术研究开发中心考察并听取我国传感器网络发展及应用情况汇报。该中心负责人向总理提出了传感器网络发展的建议。温家宝表示，至少有几件事可以尽快做：一是将传感系统与3G中的TD技术结合起来；二是加快国家科技重大专项发展传感器网络；第三，建立中国传感信息中心，或者说感知“中国”中心，概述国内外物联网发展情况，温家宝总理视察后，江苏省省长罗志军听取了无锡微纳负责人的讲话传感器网络工程技术研发中心关于传感器网络技术最新进展及应用领域的专题报告明确表示，将大力支持江苏传感器网络产业发展。目前，江苏省委、省政府已将传感器网络产业列为创新经济需要培育和发展的新兴产业。一，

5、正在筹建“传感中国”中心，积极支持中国移动开展TD与传感器网络结合的研究和应用工作。在2009年9月16日正式开幕的2009中国国际信息通信展览会上，三大运营商的“物联网”业务均在国内物联网领域首次亮相。对外发展概况，无锡市与北京邮电大学签署传感器网络技术研究和产业发展合作协议，标志着我国“物联网”进入实际建设阶段，协议指出无锡市将合作与北京邮电大学共建研究院，主要以传感器网络为研究方向，涉及光通信、无线通信、计算机控制、多媒体、网络、软件、电子、自动化等技术，领域，2010年3月，“物联网”再次引起两会和民众的关注，9.3、物联网关键技术、

6、物联网的关键环节包括传感、传输、处理。也有人说，物联网的三层结构是感知层、传输层、应用层。感知主要包括二维码标签和阅读器、RFID（Radio，Frqueney）ID、标签和阅读器、摄像头、GPS、传感器以及M2M终端、传感器网络和传感器网关等。需要解决的关键问题是感知和识别物体、采集和捕获信息以及物联网关键技术，物联网采用广覆盖的新一代IP技术，固定和移动通信技术可以可靠地实时传输智能物体感知的各种信息时间。它可以无缝连接个人电子设备和政府信息系统中收集和存储的分散信息和数据，进行交互和多方互动。共享使工作和任务可以通过多方协作远程完成，

7.、彻底改变整个世界的运作方式，物联网的关键技术，1.RFID，射频识别技术，“物联网的灵魂”，RFID，技术是一种技术，始于自动识别，RFID，技术是20世纪90年代出现的一种非接触式自动识别技术，通过射频信号自动识别目标物体并获取相关数据。目前广泛使用的RFID系统主要由三部分组成。是电子标签，附着在目标物体、阅读器和天线上，标签可分为利用外部能量工作的无源标签和配备电池的有源标签，它们都集成了可记录超过96位电子信息的芯片。产品编码（即记录介质），可以记录每件物品的各种信息，而不是每类产品的物联网关键技术，物体和电子标签是一一对应的关系，即各有各的。物理实体

8. 与标签中存储的其唯一标识、EPC、电子产品代码相对应，读写器是用于读取或写入标签信息的设备。它有手持式和固定式两种。天线的作用是用于在标签和阅读器之间传输射频信号。 RFID系统的工作原理比较简单。以使用无源标签的系统为例，读写器可以通过天线发出一定频率的射频信号。当无源、有源标签进入其信号范围内时，即可产生感应电流来获取能量，并将其中存储的编码信息发送出去。阅读器读取并解码这些信息，然后将其传输到计算机进行进一步处理。这是物联网的关键。技术在需要监控的区域嵌入或装备大量的传感节点，即大量的RFID电子标签和RFID读写器，形成无线网络系统。这些网络节点不仅具有通信功能，还具有

9.此外，它们还具有特定的信息感知功能。它们无需中央控制器（如基站）即可相互通信，能够协同感知、采集和处理网络覆盖区域内被感知物体的信息，然后基于计算机互联网，通过无线数据RFID读写器与被管理或识别的对象之间实现非接触式的信息传输，利用传输的信息来达到管理或识别对象的目的。物联网的关键技术RFID，可以在不瞄准物体的情况下自动识别物体，并且可以同时识别多个目标。由于电子标签不需要人工接触，因此无需可见光即可完成信息输入。且处理、操作快捷方便，具有远距离识别、存储容量大、读取速度快、适用范围广等特点。是目前比较先进的非接触式识别技术。使用电子标签代替商品条码已成为社会

10.发展趋势，物联网的关键技术，2.传感技术，传感器是一种能够感知被测量信息，并能按照一定规则改变被检测信息的检测装置。转换成电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息传输、处理、存储、显示、记录和控制的要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感技术实现信息的感知和获取。它是物联网发展的基础技术之一。传感技术及其发展体现在传感器和传感器上。节点、传感器网络和应用，4个层次，物联网的关键技术，在传感器网络中，传感器节点具有端节点和路由的功能：一方面实现数据的采集和处理另一方面，它实现了数据的融合和路由，即采集数据本身。该数据与从其他节点接收到的数据进行合成。

11、正向路由到网关节点、超声波传感器，节点数量非常多。通常，使用无法补充的电池来提供能量。一旦传感器节点的能量耗尽，该节点就无法进行数据采集和路由。功能，直接影响整个传感器网络的鲁棒性和生命周期，物联网互联网的关键技术，3.嵌入式智能技术，嵌入式智能技术是将“无感知物体”转变为“智能物体”的关键技术。这一特性使物体具有根据外部环境变化做出反应的能力。嵌入式系统是指集成了应用程序、操作系统和计算机硬件的系统。应用于物联网技术的各类高灵敏度识别和专用信号编码处理器件的研发，将​​进一步推动嵌入式智能技术在物联网中应用的拓展。物联网的关键技术，4、纳米技术，目前，纳米技术是

12、物联网技术的应用主要体现在RFID设备和传感器设备的小型化、设计、加工材料和微纳加工技术上。纳米技术是对 01,100nm 尺寸的研究。物质系统的运动、规律和相互作用以及技术、科学和技术问题的可能实际应用。纳米技术在物联网领域的广泛应用，推动了传感器产业的发展。纳米技术的应用不仅为传感器提供了优良的敏感材料，也为传感器的生产提供了许多新的方法。物联网关键技术。 5、无线通讯技术。此外，以ZigBee、蓝牙等为代表的短距离通信技术是目前传感器节点采用的主要技术。鉴于WLAN技术的普及，一些公司利用WLAN构建传感器网络的上层路由，这是物联网的关键。

13.技术，多数学者认为物联网是通过RFID技术、无线传感器技术、定位技术对物品进行自动识别、采集、感知。环境信息利用各种信息传输技术将物品相关信息聚合到统一的信息网络中，并利用云计算、模糊识别、数据挖掘、语义分析等各种智能计算技术对物品相关信息进行分析和融合，最终实现对物理世界的高度认知和智能决策控制是物联网的主要应用。物联网可广泛应用于经济、社会生活、军事和太空探索等领域。在智能交通领域，可利用物联网和RFID技术实现电子不停车收费、ETC，并在车辆挡风玻璃上安装车载电子标签，结合双接口CPU卡的使用。

14、在不停车收费车道上与微波天线进行数据和通信。车辆通过收费站时无需停车即可自动缴纳通行费。在一些需要监控的危险工业环境中，如矿山、核电站、液化天然气储罐等，可以利用传感器网络实现安全监控。在铁路、桥梁、大坝等重要基础设施中嵌入和配备传感器网络，感知振动频率、湿度等信息，可以对不安全因素进行预警，以便于监控。控制部门可以及时采取应对措施，有效减少灾难性事故的发生。这是物联网的主要应用。此外，在需要保护的区域周围还铺设了各种无线传感器和节点。电磁波可以引起周围的振动或声音。这种判断是根据发送者的属性和方向、速度、距离等参数进行的，以保证防区的安全，防止他人非法入侵。例如，上海浦东国际机场的防入侵系统是一个覆盖机场、地面、围栏的系统。

15、低空探测区域3万多个传感器节点组成的协同系统，可监测各种入侵破坏事件，防止人员越线、偷渡、恐怖袭击等进攻性入侵。物联网技术的一个重要应用是在电网中。 9.4.物联网的主要技术难点和问题。难点，1.芯片技术。芯片在RFID整个产品链中起着举足轻重的作用，其成本占整个电子产品的比重。大约是标签成本的三分之一。在超高频（UHF）频段，我国目前基本采用国外芯片。在芯片设计方面，还存在功耗限制、天线设计、封装技术等问题。要突破这些设计障碍，还存在一定的问题。攻关难点。我国电子标签芯片制造技术与国外还有较大差距，生产成本较高，一般在每人几元左右。如果我们

16、如果我们能生产出0.4微米的芯片，保证生产10亿个电子标签的成本控制在0.3元/个，那么电子标签的推广使用可能会成为现实，物联网的主要着力点物联网技术难点和问题，2.主动问题的解决方案，主动智能传感器的电池应该可持续五年到十年甚至十五年。 3、物联网信息安全。显然物联网有着非常广阔的前景，但其中也隐藏着危机。我们面临着物联网的挑战。信息安全已经远远超出了信息网络和信息系统本身。例如，智能物体主动窃取情报、泄露智能物体的无线信号等。2009年2月，美国西雅图的一名黑客使用价值250美元的电子标签阅读器，通过非接触式读取方式进行通信，无需接触物体。目标，20分钟内盗取两本美国护照的身份信息。

17、目标在不知不觉中被拿走，然后黑客利用空白电子标签轻松克隆身份数据。物联网的主要技术难点和问题。存在的问题，1.技术标准问题。世界各国有不同的标准。标准。中国信息技术标准化技术委员会于2006年成立了无线传感器网络标准项目组。2009年9月，传感器网络标准工作组正式成立，从PG1到PG8等8个专门组，开展具体的制定工作。国家标准。 2.协议问题。物联网是互联网的延伸，物联网的核心层是基于TCP/IP的。但在接入侧，协议类型多种多样，如GPRS/CDMA、短信、传感器、有线等通道。物联网需要统一的协议栈。物联网主要技术难点和问题，3.IP、地址问题，每一项都需要在物联网中注册

18. 要在网络中寻址，需要一个地址。物联网需要更多的IP地址。 IPv4资源即将耗尽。那么就需要IPv6来支持IPv4到IPv6的过渡。这是一个漫长的过程。因此，物联网一旦使用IPv6地址，就不可避免地会出现与IPv4的兼容性问题。 4.终端问题。物联网终端除了自身的功能外，还具有传感器和网络。 、接入等功能，且不同行业的需求差异很大。如何满足终端产品的多样化需求，是运营商面临的一大挑战。物联网与地理信息系统的融合。物联网是“智慧地球”和“感知中国”的物理基础，每个传感器和动态信息必须进行空间定位，摆脱单点应用模式。地理信息系统提供了物联网发展所需要的空间基础是可以的。

19.履行相关信息处理、空间分析、建模等功能，有利于跨行业、跨行政区域的数据共享和系统互操作。是物联网应用的强大动力和支撑。物联网与地理信息系统的融合，在物联网全面发展的背景下，地理信息系统的实践和应用也在不断创新。随着智慧地球的建立，地图服务从2维拓展到3维，服务对象从人转向人和物；第二代地理信息系统是在Web Service空间信息共享和智能服务的基础上提出并开发的，借助物联网的广泛连接，可以随时交换空间和非空间信息，服务于地理信息系统。全民;依托物联网产业，地理信息可以纳入其基础公共平台，地理信息系统在各行各业中的作用将越来越大。规模大，产生更大的社会效益和经济效益，物联网、互联网

20、基于3S技术的互联网与空间信息系统的高效融合，将逐步将数字地球、智慧地球从概念转化为实际应用。总结，简而言之，物联网代表了下一代信息发展技术。它将成为世界经济下一轮发展的技术和动力。构建庞大的物联网不仅可以刺激新的投资，还可以提高原有经济运行的效率，具有双重效应。 9.5。物联网技术是智能电网的神经中枢。智能电网通过终端传感器承载大量信息。通过庞大的通信网络采集并形成实时、高速、双向的数据信息流，从而保证各种系统的正常运行，支撑各种业务的正常运行。物联网作为智能电网的主要基础设施之一，依赖于建立大量基于物联网的终端传感器和其他采集设备。采集从输配电侧到用电侧的各种设备所需的数据和信息。同时，这

21、这些数据通过物联网及其上层互联网技术进行传输和交换，为从输配电侧到用电侧的应用提供数据支撑。可见，物联网在智能电网中扮演着重要的神经中枢。物联网技术的作用是智能电网的神经中枢。智能电网的实现首先依赖于对电网各环节重要运行参数的在线监测和实时信息控制。基于此，物联网充当了“智能信息传感终端”。可以说，它可以成为推动智能电网发展的重要技术手段。对于智能电网中需要采集、感知和识别的海量终端信息，物联网的信息聚合技术可以对网络传输过程中的数据进行处理。计算处理通过数据融合的方法，消除信息冗余，减少网络传输数据量，避免网络拥塞，提供更加准确、全面、易于理解的信息。智能电网中的物联网应用嵌入了物联网技术。聪明的

22. 电网中大量的参数测量和传感技术是智能电网的基本组成部分。可以获得相关数据并转换为数据信息，提供给智能电网的各个系统，用于发电设备的智能管理。电力设备内部布置传感器，采集电力设备的运行数据，为设备检测提供数据。据支持，该技术方案可应用于检测火电站的压力、温度等状况，水电站的水文信息状态，核电站的压力和水温，以及风电站、太阳能的相关信息。 、地热发电、采集、传输、检测，同时实现电力资产的生命管理，将物联网应用到电力生产管理中，可以降低生产管理难度。物联网技术在身份识别、远程监控等操作中的应用，可以推动电网管理自动化、信息化、智能化发展。还可以体验输电设备的智能检测、输电线路的状态检测。

23. 如今，物联网的重要价值可以通过RFID、GIS、GPS技术的结合来实现故障灾害的预测、监控和检测。物联网的应用可以监测线路周围的电力传输、气候和气象信息，检测线路覆冰和雷击。 、杆塔倾斜等故障，从而为设备维护、输电线路故障诊断和故障修复、输电设备智能检测提供决策支持，RFID标签吸附在电线杆、杆塔上，RFID标签就像一张身份证，记录其信息，包括数量、施工时间、日常维护、维修过程和次数。此外，还可以记录塔台的相关地理位置和经纬度坐标，以便于建设基地、GPS、电网分布图，直升飞机带有RFID终端询问读写设备都可以读取从空中获取塔的状态信息及其详细地址，以确定塔是否损坏或生锈。终端天线安装

24、安装在直升机机腹，向下引出。有必要在线路上配置一些传感设备来检测线路的实时情况，以保证电网的安全。还需要通过一些设备的使用和部署来提高传感性能。高效，确保电力传输到位，对配变设备进行智能监控和检测，对配电网中电力设备的监控是保障电网安全运行的必要条件，是智能电网建设的重要组成部分。由于配变设备分布范围广，且大多裸露在室外，很容易因设备老化、天气、人为损坏等因素造成故障。因此，需要注意各种电力设备的日常运行情况。对设备运行参数、设备状态异常、设备损坏、性能下降等项目进行检测和记录，并在各种隐患发生前采取对策，避免电网设备故障，特别是对电网中的配电变压器和电力设备的数量级。我的国家。异常动量迅速增加，运行条件​​复杂，迫使

25、要以物联网为技术手段，实现智能电网信息化、智能化，进一步提高工作效率、智能用电，应用物联网技术实现用户用电信息采集、智能家电和电动汽车。智能充电管理等，实现电力与电网双向互动，提高电力利用率，从源头节约能源。通过在家电中嵌入传感器来检测和控制家电的运行状态，可以减少排放，节约用电、错峰用电。物联网是“智慧地球”和“感知中国”的物理基础，要发挥其作用，每个传感器和动态信息，必须进行空间定位，摆脱单点应用模式。地理信息系统为物联网的发展提供了所需的空间基础，还可以执行相关的信息处理、空间分析、建模等功能。物联网、互联网与空间信息系统的高效融合，将使数字地球、智慧地球逐步从概念转向实际应用。综上所述，物联网作为“智能信息的传感端”，以其独特的优势，相信能够满足更多场合下智能电网信息采集的实时性要求。实现电力设备资产和电力生产过程的全方位信息采集和监控，从而降低线损，提高输电和用电效率，增强电网企业与用户的互动能力。智能电网与物联网相互渗透、深度融合，是信息通信技术发展到一定阶段的必然结果。将能够有效整合通信和电力系统基础设施资源，提高电力系统信息化水平，提高现有电力系统基础设施的利用率。效率