物联网技术与应用展区:
RFID技术及智能卡:RFID标签芯片、RFID标签天线、RFID标签天线生产设备、标签卡或RFID标签成品、RFID制卡及封装设备、RFID标签自动检测设备、RFID读写器芯片、RFID读写模块、RFID读写器、RFID天线、RFID手持终端、PDA、车载读写器、RFID中间件及RFID应用系统解决方案等;接触式和非接触式 IC卡、IC卡及模块的生产与材料、IC卡的凸字印刷、层压和模压、IC卡的个人化图像身份识别、IC模块封装、PVC卡、塑料卡、PET卡、可重复打印卡以及各种记忆材料、检测的IC卡技术及设备、薄膜等;
自动识别及条码技术:不干胶标签,耗材,生物识别技术及产品,语音及图像识别技术及产品,DCR及光电识别技术及产品;一维条码打印机、二维条码打印机、手持式条码扫描器、平台式条码扫描器、碳带、条码色带、条码碳带、标签、一维、二维条码标签设计软件、指纹识别系统、人脸识别、虹膜识别、掌纹识别等;
软件与系统集成:设备软件、中间件软件、平台软件、应用管理和服务软件、 *** 作系统、网络集成、多功能集成;
云计算:数据中心建设及运营,以及服务解决方案、超计算、云计算终端用户产品、服务、及解决方案、云应用产品等;
物联网示范应用:物联网在工业、安保、交通、环保、家居、医疗、电力、物流、农业、水利、市政、汽车、航空、图书、矿业等行业和领域的示范应用
智能城市展区:
智能交通:智能停车系统、交通管理与控制系统、信号与控制设备与车辆定位系统、车联网等;
智能小区:安全防范系统、闭路电视监控系统、楼宇对讲系统、住户报警系统、保安巡更管理系统、管理监控系统(包括水、电、气、热等表具远程抄收系统)、供电设备公共照明电梯、供水等主要设备监控系统、紧急广播与背景音乐系统、物业计算机管理系统、信息网络系统包括(宽带、电视、电信、控制网络、家庭网络)智能家居等;
智能医疗设备:体征监测设备等远程医疗设备、手术辅助机器人及新型医疗仪器等。当前全球面临的许多巨大挑战:气候变化、能源枯竭、粮食生产、生命 健康 等,世界经济论坛评选的2021年“十大新兴技术”中主要围绕当前全球面临的主要问题展开,这十项技术都有望深刻改变人类的未来。
国际 社会 为应对全球气候变化作出的全面承诺将进一步催生新技术。二氧化碳作为温室效应的罪魁祸首,各个国家和行业一直在为减少碳排放作出积极的努力。美国、英国、欧盟等主要发达国家以及中国、印度等发展中大国向国际 社会 作出承诺,实现到2030年碳排放总量大幅下降。
同时,农业及食品领域还将进一步发展人造肉(Impossible Burger、Beyond Meat)等蛋白质替代品的市场供应。通过物联网连接的传感器数据将越来越多地支持土地、作物、肥料、灌溉用水等智能化管理,这些都将有助于进一步减少碳排放。
磷肥 为世界粮食作为的主要肥料, 磷肥的制备 很大程度上依赖于含氮工业肥料的使用。据联合国粮食及农业组织称,全球每年需要约11亿吨氮来维持全球作物生产。而氮肥通常是通过将空气中的氮转化为氨来生产的,含氨肥料维持了全球大约 50% 的粮食生产,而制备含氨肥料的过程将消耗世界主要能源需求的1%,工业化过程排放的二氧化碳占全球碳排放量的 1% 到 2%。
为了降低这部分的碳排放量, 研究人员正在通过自然方法中获取制造氮肥的解决方案。例如,玉米、谷物等主要粮食作物依赖土壤中的无机氮,豆科植物的根与土壤细菌相互作用,形成根瘤,通过细菌固氮的能力将大气中的氮转化为氨,这些自然固氮方法给了研究人员很大的启发。
目前,发达国家政府和 社会 资本的投入为工程固氮领域的研究和开发提供了强有力的支持, 未来利用自然共生力量的作物可能很快就会成为更可持续粮食生产的关键要素。
新技术将推动人体呼气的检测方式进行疾病诊断,这种采样方式远比抽血要节省时间。 采用新技术进行生物检测类似于警察查酒驾的酒精呼吸分析仪,未来疾病诊断也可以采取这样的方式。
人体的呼吸中含有 800 多种化合物,最近的研究表明人体呼出的气体含有的不同化合物浓度与疾病之间存在很强的相关性。例如,丙酮浓度升高是糖尿病的强烈迹象,一氧化氮浓度升高 可以作为呼吸系统疾病的生物检测标识;各种醛类指标升高说明患有肺癌的概率极大。
而且采用呼吸检测的方式将会大幅减少检测等待时间,通常仅需几分钟呼吸检测 传感器的数据通过外部计算机分析就可以生成检测报告。
除了比抽血更快地出具结果之外,呼吸传感器采取的是非侵入的检测方式,在医疗资源有限的国家,它的易用性、便携性和成本效益将提供更好的医疗保障。呼吸检测还有助于减轻社区的病毒传播,其方式类似于在进入超市或餐馆等公共空间之前对个人进行体温检查的方式。
2020 年3 月,以色列的科研人员已经完成了 探索 性临床应用,采用呼吸检测的方式检测新冠病毒(COVID)检测结果达到95% 准确度和100%灵敏度。目前该项技术正在进行广泛的临床试验,但距离全面普及尚需技术进一步成熟。
如果您去药房时,药剂师不是通过预制药物的方式来填写您的处方,而是按照您的诊断情况 采用量身定制的方式配制最符合您体征的药物,这听起来是不是很神奇?
由于药品的特殊性,传统上药物生产都集中在具备资质的厂商,通过大批量生产的方式完成。药物的成分和剂量都是标准化的,不可能为个人定制成分和剂量不同的药物。然而微流体和按需药物制造的最新技术有望使这一想法成为现实。
按需药品制造,也称为连续流程药品制造,可以一次性完成药品生产。它的工作原理是将药品成分通过流体方式输入小型合成设备,由合成设备按照要求调配成分,可以实现为患者量身定制所需药品。
而这项技术更大的意义是,可以在偏远地区或野战医院进行部署,随时根据需求生产药品。这也意味着储存和运输药物所需的资源更少,而且剂量可以针对个别患者量身定制。
2016 年,美国麻省理工与国防高级研究计划局(DARPA),已经成功研发了一台冰箱大小的药品合成设备,并在24 小时内制备了1000剂常用药物:盐酸苯海拉明,用于缓解过敏症状;地西泮,用于治疗焦虑和肌肉痉挛;抗抑郁药盐酸氟西汀;局部麻醉剂盐酸利多卡因。
目前用于按需药物制造的便携式设备成本在数百万美元,阻碍了广泛推广。而且还需要新的质量保证和质量控制标准来规范配方的个性化和单人药品制备。但是,随着成本的下降和监管框架的完善,未来药物按需制造将会为药品行业带来颠覆性的变革。
如今构成物联网 (IoT) 无线设备已经成为网络世界的支柱。物联网无线设备被部署为家庭中的生活工具、生物医学的可穿戴设备以及危险和难以到达区域的传感器。随着物联网的发展,它将更广泛应用于农业节水灌溉和农药喷洒、智能电网、桥梁或混凝土基础设施缺陷监测、泥石流和地震等灾害的预警。
预计到2025年,全球将有400亿台物联网设备上线,为这些设备提供便捷的按需供电是一项新挑战。5G 无线信号比4G传输会发射更多的辐射能量,这就预示着许多低功耗无线设备将永远不需要插入的方式供电。
目前科研人员成功采集从Wi-Fi路由器以及微波射频设备的辐射能量为低功耗物联网设备供电,这项新兴技术将把辐射能量收集提升到一个新的水平,为物联网设备大量部署提供了能源解决方案。
未来生命科学将更加专注于增加“ 健康 寿命”,而不仅仅是寿命。
据世界卫生组织的数据,2015 年至 2050 年间,全球 60 岁以上人口的比例将从 12% 增加到 22%。老年痴呆、癌症、糖尿病、动脉硬化等慢性疾病对老年人的 健康 和 社会 发展构成了巨大挑战,逆转衰老或寻找“青春之泉”一直是人类的愿望。
科研人员通过 基因组编码技术 ,量化所有基因活性、细胞中蛋白质和代谢物的浓度,结合遗传学研究,已经越加清晰人类衰老的关键机制,科研人员已经发现人体的生物学年龄的标识符是人体疾病和死亡风险的关键预测指标。
最近科研人员通过对人体衰老机制的不断理解,积极推动了靶向治疗的发展。例如,最近的一项初步临床研究表明,服用包括人类生长激素在内的药物混合物一年,可使人体“生物钟”倒转15 年。科学家们还发现将年轻人类血液中的蛋白质注入老年小白鼠时,可以改善与年龄相关的大脑功能障碍。结果表明,通过科学的方式可以逆转人类与年龄相关的认知能力下降等疾病。
目前通过 基因工程的方法来分析和设计,加之政府和医疗资本的大力推动下,全球已有100 多家公司研发的药物进入临床前阶段或早期临床试验阶段。这项新技术让人类越发的有希望对抗衰老,甚至挑战“生命的终极课题---死亡”。
工业规模合成氨可以说是 20 世纪最重要的发明之一。氨用于生产肥料,为全球 50% 的粮食生产提供燃料,使其成为全球粮食安全的关键。然而,氨合成是一种能源密集型化学过程,需要催化剂来用氢气固定氮。
氢气必须合成生产,目前使用化石燃料、天然气、煤或石油在高温下蒸馏以产生氢气。问题是,这个过程会产生大量的二氧化碳,占全球总排放量的 1% 到 2%。
使用可再生能源分解水产生的绿色氢气有望改变这种状况。除了消除制氢过程中的碳排放外,该方式还能制备更纯净氢气,且不含使用化石燃料时掺入的化学物质,例如含有硫和砷的化合物,这些化合物会“毒化”催化剂,从而降低反应效率。
更清洁的氢气也意味着可以开发出更优质的催化剂,而且不再需要忍受化石燃料中的有毒化学物质。目前,丹麦的公司已经宣布开发出用于绿色氨生产的新型催化剂。
目前绿色氢气制造的主要障碍是高成本。为了解决这个问题欧洲能源企业启动了 科技 创新研发,旨在2030年之前以每公斤15欧元的价格提供绿色氢气。
对慢性病的连续、无创监测,一直是医学界的期望。好消息是无线、便携式和可穿戴监测传感器将很快得到临床应用。监测器使用多种方法来检测汗液、眼泪、尿液或血液中的生物标志物,可穿戴监测传感器使用光或低功率电磁辐射(类似于手机或智能手表)监测慢性疾病。
例如,电子隐形眼镜可以通过眼泪,获取癌症生物标志物或血糖水平以进行糖尿病监测;具有射频识别技术的护齿器唾液传感器可以监测唾液生物标志物对口腔溃疡、呼吸系统炎症、HIV、肠道感染、癌症和COVID进行预警。
根据联合国的估计,使用 3D 打印机建造房屋可以帮助解决 全球16亿人 住房不足的挑战。
3D 打印房的概念并不新鲜,灵感来源于火星移民的项目,因为火星没有建造房屋所需的大 部分材料。将混凝土、沙子、塑料、粘合剂等混合物通过大型 3D 打印机打印,可以作为一种相对简单和低成本的建造方法,似乎非常适合缓解偏远贫困地区的住房问题。
如今,至少有 100 亿个有源设备构成了物联网 (IoT),预计未来 10 年这一数字将翻一番。 为了最大限度地发挥物联网在通信和自动化方面的优势,需要将设备分布在全球范围内,收集数据。数据在云数据中心被处理,使用人工智能来识别数据异常从而为人类提供预警。例如气候异常和自然灾害。但问题是:地面蜂窝网络覆盖的面积不到全球的一半,在连接方面留下了巨大的空隙。
天基物联网系统可以使用距离地球数百公里的低成本、低重量(不到 10 公斤)纳米卫星网络弥补这些空隙。1998年发射第一颗纳米卫星到今天,大约有 2000 颗纳米卫星用作轨道监视。SpaceX Starlink、OneWeb、Amazon 和 Telesat 等公司已将纳米卫星用于提供全球互联网覆盖。
太空物联网建设仍然面临着众多挑战。例如,纳米卫星的寿命相对较短,约为两年,必须得到昂贵的地面基础设施支持。为了应对轨道太空垃圾日益严重的问题,国际航天机构正在计划在卫星功能寿命结束时自动脱离轨道或使用其他航天器收集它们。店里物联网不是弱电。根据查询相关公开信息显示,电力物联网通常采用高速、高带宽的网络架构,涵盖的范围也比较广泛,在一些特定场合的应用中具有相当重要的作用。而弱电系统主要是指低电压状态下的通信和数据传输系统,如电话、网络、广播、安防等设施,其通信电缆的电压等级一般在1000V以下,因此,电力物联网与弱电系统的定位和用途是不同的。虽然电力物联网与普通低压电力系统一样采用了数字通信、传感技术和互联网技术,但电力物联网的主要目的是实现对用电设备的远程监测、能源管理和控制,从而提高电力系统的安全性、可靠性和效率。●传感器技术:价格低廉、性能良好的传感器是物联网应用的基石,物联网的发展要求更准确、更智能、更高效以及兼容性更强的传感器技术。智能数据采集技术是传感器技术发展的一个新方向。信息的泛在化对传感器和传感装置提出了更高的要求。具体如,微型化:元器件的微小型化,要求节约资源与能源;智能化:具备自校准、自诊断、自学习、自决策、自适应和自组织等人工智能技术;低功耗与能量获取技术:供电方式为电池、阳光、风、温度、振动等多种方式。
●设备兼容技术:大部分情况下,企业会基于现有的工业系统建造工业物联网,如何实现工业物联网中所用的传感器能够与原有设备已应用的传感器相兼容是工业物联网推广所面临的问题之一。传感器的兼容主要指数据格式的兼容与通信协议的兼容,兼容关键是标准的统一。目前,工业现场总线网络中普遍采用的如Profibus、Modus协议,已经较好地解决了兼容性问题,大多数工业设备生产厂商基于这些协议开发了各类传感器、控制器等。近年来,随着工业无线传感器网络应用日渐普遍,当前工业无线的WirelessHART、ISA100.11a以及wIA—PA3大标准均兼容了IEEE802.15.4无线网络协议,并提供了隧道传输机制兼容现有的通信协议,丰富了工业物联网系统的组成与功能。
●网络技术:网络是构成工业物联网的核心之一,数据在系统不同的层次之间通过网络进行传输。网络分为有线网络与无线网络,有线网络一般应用于数据处理中心的集群服务器、工厂内部的局域网以及部分现场总线控制网络中,能提供高速率高带宽的数据传输通道。工业无线传感器网络则是一种新兴的利用无线技术进行传感器组网以及数据传输的技术,无线网络技术的应用可以使得工业传感器的布线成本大大降低,有利于传感器功能的扩展,因此吸引了国内外众多企业和科研机构的关注。
传统的有线网络技术较为成熟,在众多场合已得到了应用验证。然而,当无线网络技术应用于工业环境时,会面临如下问题:工业现场强电磁干扰、开放的无线环境让工业机器更容易受到攻击威胁、部分控制数据需要实时传输。相对于有线网络,工业无线传感器网络技术则正处在发展阶段,它解决了传统的无线网络技术应用于工业现场环境时的不足,提供了高可靠性、高实时性以及高安全性,主要技术包括:自适应跳频、确实性通信资源调度、无线路由、低开销高精度时间同步、网络分层数据加密、网络异常监视与报警以及设备入网鉴权等。
●信息处理技术:工业信息出现爆炸式增长,工业生产过程中产生的大量数据对于工业物联网来说是一个挑战,如何有效处理、分析、记录这些数据,提炼出对工业生产有指导性建议的结果,是工业物联网的核心所在,也是难点所在。
当前业界大数据处理技术有很多,如SAP的BW系统在一定程度上解决了大数据给企业生产运营带来的问题。数据融合和数据挖掘技术的发展也使海量信息处理变得更为智能、高效。工业物联网泛在感知的特点使得人也成为了被感知的对象,通过对环境数据的分析以及用户行为的建模,可以实现生产设计、制造、管理过程中的人一人、人一机和机一机之间的行为、环境和状态感知,更加真实地反映出工业生产过程中的细节变化,以便得出更准确的分析结果。
●安全技术:工业物联网安全主要涉及数据采集安全、网络传输安全等过程,信息安全对于企业运营起到关键作用,例如在冶金、煤炭、石油等行业采集数据需要长时问的连续运行,如何保证在数据采集以及传输过程中信息的准确无误是工业物联网应用于实际生产的前提。
另一家基于蓝牙技术推出的无源物联网方案的公司为Atmosic,是一家创新型无晶圆厂半导体公司,该公司宣称在超低功耗射频、射频唤醒和受控能量收集三大技术方面发力。 其中,超低功耗射频技术是在蓝牙5平台上实现了超低功耗射频功能;射频唤醒技术是为射频提供了轻度休眠模式和深度休眠模式两套感知系统;受控能量收集技术目的是保证功能稳定可用,同时最大限度减少设备和系统对电池电源的依赖。在三大技术支持下,Atmosic目前有两款蓝牙芯片产品,其中其M3系列产品综合应用这三大技术,支持无电池状态下的运行。目前,该公司产品已用于医疗、穿戴设备等领域。
基于WiFi和LoRa的无源物联网创新,笔者在《彻底抛弃电池,5G支持无源物联网,比NB-IoT影响更广泛的技术要来了?》一文中也进行了介绍,主要源于 美国华盛顿大学电子工程学院的研究人员提出了通过对射频信号的反射调制技术来实现无源设备供电和传输数据。 在这一技术指引下,该研究团队研发除了Passive WiFi的无源技术,并进一步将该技术用于LoRa中,实现数百米长距离无源节点传输。
上月, 华为常务董事、ICT产品与解决方案总裁汪涛在一次公开演讲中,提出了面向55G的无源物联网设想,希望5G网络能将无源物联网纳入其中,5G无源物联网的 探索 开始。
虽然无源物联网会带来海量的连接规模,但目前相关技术还并不成熟,接下来可能会经过百家争鸣阶段,随着商用落地,部分技术会形成事实标准,在此之后推动无源物联网规模快速扩展。从目前看,无源物联网发展还是非常分散,正如LPWAN发展历程一样,这一过程也需要很长时间,建立产业生态更为关键。
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NB-IoT物联网套件通常具有以下基本接口:
电源接口:用于连接电源适配器或电池,为设备供电。
SIM卡接口:用于插入SIM卡以实现NB-IoT网络连接。
天线接口:用于连接天线,以实现设备与基站的通信。
UART接口:用于串口通信,用于与外部设备或控制器通信。
GPIO接口:用于输入/输出数字信号,可以与其他数字设备进行通信或控制。
ADC/DAC接口:用于模拟信号的输入/输出,可以连接传感器或执行器等。
I2C接口:用于I2C总线通信,可以连接其他设备如传感器、OLED显示屏等。
SPI接口:用于SPI总线通信,可以连接其他设备如SPI闪存、传感器等。
USB接口:用于与计算机或其他USB设备进行通信。
什么是“泛在电力物联网”?要建一个什么样的泛在电力物联网?
01
为什么要建泛在电力物联网?
国家电网公司在2019年两会报告中提出建设世界一流能源互联网企业的重要物质基础是要建设运营好“两网”,这里所说“两网”分别是“坚强智能电网”和“泛在电力物联网”。泛在电力物联网这个名词首次出现在国家电网公司的两会报告中,成为和坚强智能电网相提并论的重点工作。
首先来看国网2019年1号文件是怎么说的:在2019年1月13日发布的国家电网有限公司2019年1号文件中,排在年度重点工作首位的就是:推动电网与互联网深度融合,着力构建能源互联网。具体内容是:“持之以恒地建设运营好以特高压为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网……。充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术和先进通信技术,实现电力系统各个环节万物互联、人机交互,打造状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的泛在电力物联网,为电网安全经济运行、提高经营绩效、改善服务质量,以及培育发展战略性新兴产业,提供强有力的数据资源支撑。承载电力流的坚强智能电网与承载数据流的泛在电力物联网,相辅相成、融合发展,形成强大的价值创造平台,共同构成能源流、业务流、数据流“三流合一”的能源互联网。”
可以认为一号文件中对泛在电力物联网的定义以及在能源换联网中的重要地位作出了明确地官方解释。一号文件的重点工作之二是:培育壮大发展新动能,创新能源互联网业态。其具体内容是:研究探索利用变电站资源建设运营充换电(储能)站和数据中心站的新模式,积极推动公司通信光纤网络、无线专网和电力杆塔商业化运营,拓展服务客户新空间。大力开拓电动汽车、电子商务、智能芯片、储能、综合能源服务等新兴业务,促进新兴业务和电网业务互利共生、协同发展。一号文件的重点工作之三是:扩大开放合作共享,打造能源互联网生态圈。具体内容是:充分利用电网数据、技术、标准优势,加强与新经济和互联网企业合作,积极参与新能源、智能制造、智能家居、智慧城市等新兴业务领域的开拓建设,加快构建围绕能源互联网发展的产业链、生态圈。
从一号文件中可以看出国网未来将通过建设电力互联网发展与互联网经济相关的新业态,包括新能源、智能制造、智能家居、智慧城市等新业务。非传统领域的新业态已经和传统电网业务处于同等重要的地位,实际上,所谓所谓新能源、智能家居、智慧城市,都可以被囊括进“泛在电力物联网”。总地来看,“坚强智能电网”仍是国网业务的基本盘,坐稳输-变-配-用-售环节的既定业务范围,在增量配网试点和配售电侧改革不断深入的背景下坚守传统阵地,抵御“外部的野蛮人”,是国网今后工作的“拿分项”;而在国有企业改革走向深水区,电改大势倒逼,国网新一代领导层逐步稳定之际,提出“泛在电力物联网”概念,则是主动出击开拓新方向的求变之举,是国网今后工作的“发力点”。
国网内部对于公司发展和业务调整,有一定的共识和紧迫感,主要集中于以下几个方面:一是随着新能源发电占比升高,电网形态日趋复杂,电力潮流和电网故障演化机理不断由可预见向难以预见演变,这对电网的安全稳定运行提出了更高要求;二是电改推进、政府及社会对电价下调的要求,导致企业经营面临瓶颈;三是在互联网经济与数字经济的蓬勃发展下,社会经济形态发生着深刻变化,在改革即将进入深水区之际,如果没有做好未来这几年的发展转型,通信运营商现在面临的困境可能就是国网的明天。而借着“泛在电力物联网”的东风,继续在传统强电部门深耕,加强信息化,还是着力发展电动汽车、综合能源服务等新业务,需要一个有力的规划纲领作为指导。
02
什么是“泛在电力物联网”?要建一个什么样的泛在电力物联网?
物联网的概念由 MIT 的 Kevin Ashton在1998年首次提及,他指出将
RFID技术和其他传感器技术应用到日常物品中构造一个物联网。紧接着的第二年由 Kevin Ashton 带头建立的 Auto-ID center
对物联网的应用进行了更为清晰的描述:依靠全球 RFID 标签无线接入互联网,使得从剃须刀到欧元纸币再到汽车轮胎等数百万计的物品能够被持续地跟踪和审计。
电力行业对“物联网”的理解是:物联网是一个实现电网基础设施、人员及所在环境识别、感知、互联与控制的网络系统。其实质是实现各种信息传感设备与通信信息资源的(互联网、电信网甚至电力通信专网)结合,从而形成具有自我标识、感知和智能处理的物理实体。实体之间的协同和互动,使得有关物体相互感知和反馈控制,形成一个更加智能的电力生产、生活体系。从而衍生出泛在智能电网——基于通信技术的全业务泛在电力物联网-泛在电力物联网概念。
各国在建设现代电网的过程中都用到了物联网,但对其应用的侧重点则各有不同。在欧洲,提升供电安全性、节能减排、发展低碳经济是各国积极发展智能电网的主要原因,在这种驱动力下,欧洲电力行业对物联网的应用更倾向于清洁能源和环保方向;在日本,可再生能源接入、节能降耗和需求响应是日本发展智能电网的主要驱动力,日本电力行业对于物联网的应用主要在于对新能源发电监控和预测、智能电表计量、微网系统监控等领域;在中国,物联网技术为提高电网效率、供电可靠性提供了技术支撑,RFID技术、各类传感器、定位技术、图像获取技术等使仓库管理、变电站监控、抢修定位与调度、巡检定位、故障识别等业务实现灵活、高效、可靠的智能化应用。
目前国网对泛在电力物联网的具体定义还未形成,将传统电力生产、传输、消费的所有环节信息化,都可以称为泛在电力物联网。就目前国网的技术储备而言,增强电网的感知、通信、计算和分析能力,是其可预见的发展方向。2018年的国网信通工作会议上就提出了“打造全业务泛在电力物联网,建设智慧企业,引领具有卓越竞争力的世界一流能源互联网企业建设”的工作目标,并提出了建设国网-电力物联网SG-eIoT
(electric Internet of Things)的技术规划。预计将综合运用“大云物移智”等信通新技术,与新一代电力系统相
互渗透和深度融合,实时在线连接能源电力生产和消费各环节的人、机、物,全面承载并贯通电网生产运行、企业经营管理和对外客服服务等业务。在终端层表现为万物互联的连接能力,在网络层表现为无处不在、无时不有的通信能力,在平台层表现为对全景设备和数据的管控能力。在2018年国网信通工作会议上制定的规划来看,整个“SG-eIoT”系统在技术上将分为终端、网络、平台、运维、安全等五大体系,打通输电业务、变电业务、配电业务、用电业务、经营管理等五大业务场景,通过统一的物联网平台来接入各业务板块的智能物联设备,制订各类电力终端接入系统的统一信道、数据模型、接入方式,以实现各类终端设备的即插即用。
有意思的是,国网一直以来虽然没有明确喊出电力物联网的口号,却已经有了相当的技术积累。国网的信息化水平近年来也不断提升,目前国网系统接入的终端设备超过5亿只(其中47亿只电表,各类保护、采集、控制设备几千万台),规划到2030年,接入SG-eIoT系统的设备数量将达到20亿,整个泛在电力物联网将是接入设备最大的物联网生态圈;经过D5000、调控云等系统改造和升级,国调中心在电网观测、控制水平已经称得上世界先进,输电网基本做到可观、可控、能控、在控;各地配电自动化系统建设也在推进当中,规划到2020年完成全网95%的配电自动化覆盖率,各种在线监测、智能预警系统比比皆是;基于PMS20系统,主要设备的全生命周期管理在近两年内也能基本完成;通信网络建设如火如荼,无线专网、保护专网陆续上马;国网智慧车联网平台目前已经连接全社会80%的公共充电桩以及4万多辆电动汽车。想要在近年内交一份能够写出足够多亮点的成绩单,问题应该不大。
笔者认为,国家电网作为世界五百强第2的旗帜性央企,应该有更高要求拿出真正的可以定义行业发展方向的技术方案,要么具备成熟的、可复制的海外技术输出能力,被海外能源企业接纳,例如华为通信解决方案,支付宝/微信移动支付;要么具备强烈提升用户体验、能直接让用户感受代际差异的新服务水平,如高铁。就供电可靠性、电网安全稳定性等方面而言,进一步提升的空间和产生的社会效应都已有限。泛在电力物联网应该向着智慧小区/智慧城市整体能源解决方案、智慧交通整体能源供给方案、智慧能源套餐及交易模式、用户能效分析及用户画像、智能家居与用能管理等方面延伸。虽然国家电网是国内每年电气专业研究生就业的首选单位,是每年获取专利数最多的企业,甚至超越了华为,但国家电网作为一家科技公司的形象在公众心中依然没有建立起来,电力用户期待获得更多的知情权和参与感,例如得到用电诊断、科学用电方案、差异化电价信息等增值服务。在前有堵截后有追兵的行业背景下,要“建成世界一流的能源互联网企业”,只有深刻改变用户习惯,才能进一步赢得发展的先机。
03
建设泛在电力物联网应规划先行
一般情况下,抛出一个战略性概念后,国网公司会在组织机构、科技研发、重点工程等方面共同发力,并使之成为今后3-5年的主要方向。按以往规律,国网的新概念往往由相关利益部门主张并提出,上升形成公司战略后由原提出部门出主力班底进行战略规划、科研投入和工程运作。新战略的实施情况,有时受制于公司其他利益部门对该战略的支持和配合力度。国网领导班子对新成立部门的支持力度、其他利益部门对新成立部门的配合力度往往关系着新战略的整体推进效果。相对于我国政府和企业过往一些实施相对成功的战略,国网的风格还有些遵循丛林法则,主要由强势部门和地方公司利益驱动,在领导层取得首肯后立即上马项目,一定程度上缺乏规划引领的顶层设计,导致重复建设、技术路线多样,虽然每年都涌现出数量众多“世界一流”的技术或工程,却难以形成合力,在国际上和社会上缺乏“中国高铁”这样的名片技术。
物联网技术虽然在电网有着广阔的应用和前景,但也面临一些发展问题。从技术上来看,感知层的传感器数据准确性、传感器在复杂环境下的故障率、数据传输的及时性、无线传输的安全性等都是亟待解决的问题。受到可靠性、成本、原有管理制度等多种因素的制约,物联网产业一直推进缓慢。制定合理的长期规划,对指导物联网在电网发展具有重要意义。
因此,国网应组织科研单位牵头,遵循目标导向,按照我国不同地区电网技术基础及资源禀赋,设定泛在电力物联网近期目标及中长期技术规划,尽快明确重点项目及技术攻关方向,集中力量突破既定关键技术。此外,利用好自身科研人才和科研力量,必要时与外部企业及科研力量联合,突破传统电力生产-科研-设备研发利益窠臼,走出电网成熟技术的舒适区,从微创新转变为模式创新,真正成长为具备全球影响、全民感受的科技巨头。
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